Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 104

 

573 

поглощения  этих  жидкостей.  Осыпи  могут  образовывать  перемычки  над  пробкой,  что  в 
большинстве случаев желательно. 

 

Приготовление раствора на водяной основе 

Для  придания  эффективности  пробке  утяжелитель  должен  осесть.  Скорость 

осаждения зависит от нескольких факторов. 

1. Плотность. 

А.  Испытания  показывают,  что  осаждение  можно  снизить  до  5-10%,  если 

плотность флюида очень высока. 

Б.  Диапазон  плотности  флюида  при  наилучшей  скорости  осаждения  М-I 

BAR



составляет  16-18  ф/гал.  Оптимальная  плотность  для  осаждения  FER-OX



–  18-20 

ф/гал, SUPERWATE



- 22-26 фунт/гал. 

2. Минерализация. 

А.  Смешиваясь  с  пресной  водой,    имеют  повышенную  скорость  осаждения. 

Опыты показывают, что скорость осаждения жидкости весом 18 ф/гал при смешивании с 
пресной  водой  составляет  67%,  а  с  морской  водой  -  всего  6%.  На  скорость  насаждения 
отрицательно влияет жидкость. 

3. рН раствора. 

А. Растворы с рН 8,5-11,0 отличаются наилучшей скоростью осаждения. Для рН 

= 8,0-11,0 темп осаждения – 61-85%, а при рН меньше 8,0 - скорость всего 3-18%. 

4. Стабилизаторы, химреагенты и ПАВ. 

А. для осаждения требуются стабилизаторы. SPERSENE



 дает наилучшие 

результаты, но добавка SAPP также эффективна. 

Б. Каустической содой регулируется рН до 8,5-11,0. 
В. ПАВ типа Д-Д и DEFOAM-A  ускоряют осаждение. 
Г. Рецептура для получения наилучших результатов. 

2 ф/бар SPERSENE



, 0,5 ф/бар каустической соды, 0,5 ф/бар DEFOAM-A  , и 

0,5 ф/бар  Д-Д. Получается  хороший баритовый раствор весом 18 ф/гал и  SUPERWATE



 

весом 22 ф/гал. 

Порядок смешивания. 
В пресную воду добавляется каустическая сода, затем SPERSENE



, Д-Д, DEFOAM-

A   

А.  Последним  добавляется  утяжелитель.  1/3  часть  пеногасителя  добавляется 

вначале, а остальная - по мере необходимости. 

В таблице 2 даны составы на один конечный баррель раствора на нефтяной основе. 

Если плотность раствора очень высока, утяжелитель не оседает. Составы в таблице даны в 
оптимальных величинах для осаждения. 

Порядок  смешивания  SUPERWATE



  (смачивающий  агент)  должен  тщательно 

смешиваться с дизельным топливом до смешивания с утяжелителем. Если утяжелитель не 
водосмачиваемый, раствор будет густым и скорость осаждения низкой. 

 

Размер пробки 

Длина  пробки  основывается  на  степени  серьезности  проблемы,  но  опытами 

установлено,  что  наиболее  приемлемы  растворы,  которые  при  осаждении  образуют  200-
400 футов пробки. Пробка не должна превышать расстояние от зоны поглощения до забоя. 
В противном случае повышается опасность прихвата труб. 

После  установки  нужной  длины  рассчитывается  объём  раствора  следующим 

образом: 

объём пробки = длина пробки (ф) х объём скважины (бар/ф) (при условии отсутствия 

трубы в скважине). 

 

Методика смешивания 

 

574 

Раствор  смешивается  как  цемент.  Утяжелитель  смешивается  в  смесительном 

резервуаре  через  приемную  воронку  в  скважину.  Утяжелитель  смешивается  из 
пневматического  цементировочного  резервуара  для  более  тщательного  смешивания. 
Рециркуляционная насадка предпочтительна для регулирования веса перед закачкой. При 
отсутствии  таковой  раствор  перемешивается  периодически,  т.к.  скорость  подачи  воды 
через  насадку  часть  превышает  скорость  подачи  утяжелителя.  Применяется  также 
дозировочная  система  для  смешивания  пробок  высокой  плотности.  Система  смачивания 
не свободна от недостатка: оседание утяжелителя в смесительном резервуаре. 

 

Цели разгрузки 

Неправильное  размещение  раствора  может  снизить  эффективность  пробки. 

Существует два основных положения по размещению раствора. 

1.  Разгрузить  раствор  и  поднять  бурильную  колонну  по  возможности  скорее  во 

избежание прихвата или закупорки. 

2. Не допускать засорение раствора буровой жидкостью из бурильной колонны. 
Объём  вытеснения  должен  быть  таким,  чтобы  высота  раствора,  оставляемого  в 

трубах  была  на  2  барреля  больше,  чем  в  затрубном  пространстве.  Это  позволит  извлечь 
бурильную колонну с естественной пробкой. 
 
 

 

Таблица 2 

I.Рецептура на 1 бар раствора на водяной 

основе

 

 

II. 

Рецептура 

на 

1 

бар 

раствора на водяной основе

 

раствор 
фунт/гал 

М-I BAR



 

Фунт/бар 

Вода 

Гал/бар 

Каустик 

Фунт/бар 

SPERSENE



 

Фунт/бар 

Д-Д 

Фунт/бар 

раствор 

фунт/гал 

М-I BAR



 

Фунт/бар 

Дизт 

опливо 

Гал/бар 

VERSAWET 

Гал/бар 

14 

312 

33,2 

0,5 

2 

0,5 

14 

3 

30,8 

0,60 

15 

368 

31,5 

0,5 

02 

0,5 

15 

432 

29,4 

0,60 

16 

423 

29,8 

0, 

52 

0,5 

16 

484 

28,0 

0,60 

17 

478 

28,1 

0,5 

2 

0,5 

17 

536 

26,4 

0,60 

18 

533 

26,9 

0,5 

2 

0,5 

18 

507 

25,0 

0,60 

FER-OX



   

Фунт

/бар

 

FER-OX



   

Фунт

/бар

 

17 

455 

31,1 

0,5 

2 

0,5 

17 

516 

29,3 

0,60 

18 

508 

29,8 

0,5 

2 

0,5 

18 

566 

6 

0,70 

19 

560 

28,6 

0,5 

2 

0,5 

19 

616 

26,9 

0,80 

20 

613 

27,3 

0,5 

2 

0,5 

20 

666 

25,0 

0,90 

21 

665 

26,0 

0,5 

2 

0,5 

21 

716 

24,6 

1,00 

SUPERWATE



 Фунт

/бар

 

SUPERWATE



 Фунт

/бар

 

20 

583 

31,1 

0,5 

2 

0,5 

20 

641 

29,5 

1,00 

21 

633 

29,8 

0,5 

2 

0,5 

21 

689 

28,6 

1,10 

22 

682 

29,0 

0,5 

2 

0,5 

22 

737 

27,7 

1,20 

23 

732 

28,1 

0,5 

2 

0,5 

23 

785 

26,8 

1,30 

24 

782 

26,9 

0,5 

2 

0,5 

24 

833 

25,9 

1,40 

25 

832 

26,0 

0,5 

2 

0,5 

25 

882 

25,0 

1,50 

26 

882 

25,2 

0,5 

2 

0,5 

26 

930 

24, 1 

0,60 

 

Методика разгрузки 

Рассчитать  высоту,  при  которой  раствор  (минус  2  барреля)  уравновешивается  в 

скважине (бурильная колонна спущена). 

 

575 

1.  Объём  раствора  внутри  и  снаружи  утяжеленной  бурильной  трубы  =  (емкость 

ствола (бар/ф) - Вытеснение УБТ (бар/ф) х Длина УБТ (ф). 

2. Объём раствора внутри и снаружи бурильной трубы =  объём (минус 2  барреля)- 

объём раствора внутри и снаружи УБТ. 

3. Высоте раствора внутри и снаружи бурильной трубы = 





ф

бар

трубы

бур

вытеснение

ф

бар

скважины

емкость

трубы

бурильной

снаружи

и

внутри

раствора

объем

/

.

)

/

(





 

4.  Высота  уравновешенного  раствора  (минус  2  барреля)  высоте  раствора  внутри  и 

снаружи УБТ + высота раствора внутри и снаружи бурильной трубы. 

5. Высота двух дополнительных баррелей глинистого раствора в бурильной трубе: 





ф

бар

трубы

бурильной

емкость

бар

/

2



 

6. Общая длина глинистого раствора в скважине = высоте раствора в УВТ + высота 

растворе в бурильной трубе + высота 2 бар глинистого раствора в бурильной трубе. 

7. Требуемый объём для размещения раствора в нужном положении 





ф

бар

трубы

бурильной

емкость

раствором

над

трубы

бурильной

высота

Оставшаяся

/



 

 

 

 
 

 

ГЛАВА 17. 

17. Контроль коррозии в бурении и пакерных жидкостях 

Введение. 

В результате коррозии на нефтепромыслах тратятся миллионы долларов в основном 

за  счёт  замены  стальных  изделий.  Кроме  того,  тратится  много  времени  на  ремонт 
оборудования,  ловильные  работы  и  связанные  с  этим  спуско-подъемные  операции. 
Многие  дорогие  скважины  были  потеряны  из-за  скручивания  бурильных  труб  и/или 
разрушения обсадной трубы. 

Нельзя  исключить  проблему  коррозии,  но  её  можно  контролировать  правильной 

обработкой  бурового  растворе.  В  данном.  разделе  рассматривается  основа  процесса 
коррозии, ускорители и ингибиторы, а также методы определения и измерения. 

Основа. 

«Коррозия  -  это  ухудшение  субстанции  (обычно  металла)  или  его  свойств  в 

результате взаимодействия со средой». 

Коррозию  составляют  четыре  компонента:  1)  анод,  2)  катод,  3)  электролит,  4) 

металлический контур. 

Для  лучшего  понимания  эти  компоненты  сравниваются  с  батареей  из  сухих 

элементов. Обычная батарея карманного фонаря зависит от гальванической коррозии для 
выработки электрической энергии. Когда цинк (оксид) электрически соединен с графитом 
или  углем  (катод)  при  наличии  коррозионного  электролита  через  лампочку  или  дверной 
звонок, возникает ток. 

Коррозийные компоненты

 

Эквивалент батареи

 

1. 

Анод 

1. 

Отрицательный полюс 

2. 

Катод 

2. 

Положительный полюс 

3. 

Электролит 

3. 

Проводящая солёная среда 

4. 

Металлический контур 

4. 

Наружный контур 

Направление тока, используя обычные знаки, от катода к аноду в твердой связующей 

цепи  и  от  анода  к  катоду  в  электролите.  В  карманном  фонаре  ток  движется  от  угля  к 
цинку  через  соединительный  контур.  В  любой  камере  электрод  от  которого  ток  идет  к 

 

576 

электролиту,  известен  как  анод.  Электрод,  к  которому  идет  ток,  называется  катодом. 
Анодом  в  батарее  с  сухими  элементами  является  цинк.  Катод-  это  уголь,  а  электролит  - 
это  хлористый  аммоний  и  хлористый  цинк.  Смешанное  с  электролитом  небольшое 
количество двуокиси марганца используется для деполяризации катода, обеспечивающей 
дальнейшее движение тока при соединении, У анода цинк растворяется (ионизируется) и 
выделяет два электрона. Реакция подобна реакции цинка в кислоте (е- электрон). 

1. Реакция анода: Zn° - Zn





 

+ 2-е окисление (анодная реакция) 

2. Реакция катода: 2 Н



+ 2е → H

2

↑ раскисления (катодная реакция). 

Коррозия металлов охватывает ещё несколько реакций. Учитывается следующее: 

1.Кислородное раскисление (кислотные растворы) О

2

 + 4Н



+ 4е → 2 H

2

O   

2. Кислородное раскисление (нейтральные и щелочные растворы) О

2

+ 2  H

2

O + 

4е  →ОН 

      3.Водородное выделение 2Н



+ 2е →H

2

 

4. Раскисление иона металла Fe



? + е →Fe

2



 

5.Осаждение металла Сu

2



 + 2е → Сu

0

(медный металл). 

На  этом  примере  для  остановки  коррозии  нужно  остановить  движение  тока. 

Отсоединить  лампочку  -  один  путь.  Исключение  анодной,  катодной,  электролитической 
реакций или металлического контура остановит коррозию. 

Все коррозионные процессы «мокрого» типа, о которых пойдет речь, должны иметь 

и  анодную  и  катодную  реакцию.  Они  полностью  зависят  от  других.  Поскольку  реакции  
происходят  одновременно,  анодную  реакцию  можно  контролировать,  регулируя 
катодную. 

Если рН (рН = -log(H



)) 

растёт, можно уменьшить концентрацию H



 и т.о. снизить 

темп  коррозии.  Например,  снижение  рН  повышает  концентрацию  ионов  H



  и 

увеличивает  катодную  реакцию,  т.е.  скорость  коррозии.  (Кислота  может  быстрее 
растворять металл). 

Подобным  образом  происходит  коррозия  с  бурильными  обсадными  трубами,  и  т.д. 

На  одном  куске  трубы  есть  и  аноды и  катоды  и в  проводящей  среде  (буровая  жидкость) 
может произойти коррозия. Полностью остановить коррозию нельзя, но  - нужно снизить 
темп  её  в  бурении,  ремонте  и  пакерных  жидкостях.  Буровая  жидкость  должна  была  бы 
быть полностью некоррозионной, иначе трубу нужно будет полностью покрыть защитной 
пленкой  (ингибитор  коррозии).  Темп  коррозии  можно  уменьшить  разработкой  более 
устойчивых сплавов или вообще не поддающихся коррозии. 

Коррозийность бурового раствора определяется при анализе действующих реакций. 
На аноде железо реагирует с  электролитом (растворяется) ионизируется и выделяет 

электроны.