Полное наименование и характеристика глинопорошка марки Б-6

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: Буровые промывочные и тампонажные жидкости

На тему: Назначение, состав и применение буровых промывочных жидкостей

 

Выполнил(а): студент(ка) группы СВ-ЗУ-13/1 _______________ Баранов А.А. (подпись)   Принял: к.т.н., доцент _______________ Кузнецов В. А. (подпись)

Оценка

 

 

Ульяновск 2016

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение.............................................................................................................. 4

1. Наименование и характеристика глинистого порошка марки Б-6............... 6

2. Назначение, состав и краткая характеристика вводимых химических компонентов (ССБ, УЩР).................................................................................................................... 9

2.1 Химический компонент ССБ................................................................. 9

2.2 Химический компонент УЩР.............................................................. 11

3. Расчет количества вводимых химических реагентов (ССБ, УЩР) для приготовления 13 м3 БПЖ................................................................................................................... 13

4. Схема приготовления буровой жидкости и её описание............................. 16

5. Технологическая схема применения буровой жидкости............................. 19

6. Схема очистки буровой жидкости на дневной поверхности от выбуренной породы, её описание............................................................................................................. 21

7. Описание требований по безопасности применения и утилизации используемой буровой жидкости............................................................................................................ 25

Заключение........................................................................................................ 27

Список использованных источников................................................................ 28

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Успех строительства нефтяных и газовых скважин главным образомзависит от состава и свойств буровых растворов, которые должны обеспечить безопасность, безаварийность бурения и качественное вскрытие продуктивного пласта. Применение буровых растворов и регулирование исвойств требует значительных денежных затрат, затрат времени на их химическую обработку и очистку.

Промывочные жидкости имеют огромный спектр функций, они не только удаляют продукты разрушения из скважины, охлаждают породоразрушающий инструмент, передают гидравлическую энергию забойному двигателю, способствуют разрушению забоя, но и обеспечивают предупреждение и ликвидацию осложнений, вскрытия продуктивных пластов и в целом способствует повышению качества буровых работ на нефть и газ и выполняют еще много дополнительных специальных функций. Большое количество функций буровых растворов, ограничений и требований по применению, усложнение геолого-технических условий бурения в связи с ростом глубин и выход на морские акватории и крайний север способствовало развитию рынка буровых растворов и в настоящее время список буровых систем и реагентов огромен и составляет более 1500 наименований.

Целью данной курсовой работы является детальное рассмотрение изучение состава бурового раствора на основе глинопорошка Б-6, и некоторых химических реагентов: ССБ и УЩР, а также методики приготовления буровой промывочной жидкости. Одной из задач работы является расчет количества вводимых реагентов для достижения необходимых показателей раствора и его эффективного использования в бурении.

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВВОДИМЫХ ХИМИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ (ССБ, УЩР)

Сульфит-спиртовая барда

Сульфит-спиртовая барда (ССБ) – является отходом производства целлюлозы при сульфитном способе варки. Внешне это темно-бурая, густая жидкость, однако в зависимости от степени выпаривания, сульфит-спиртовая барда может быть как жидкой, так и твердой. При содержании в ССБ 50% сухих веществ, она имеет плотность 1280 кг/м3.

Содержащиеся в ней лигносульфоновые кислоты и их соли хорошо снижают водоотдачу глинистых растворов, подвергшихся воздействию минерализованных пластовых вод. Активность ССБ как понизителя водоотдачи пропорциональна количеству ее в растворе. Расход реагента обычно велик и достигает 50% от объема обрабатываемого раствора.

Воздействие сульфит-спиртовой барды обусловлено присутствием в ней лигносульфоновых кислот. Обычно ССБ имеет кислую реакцию с рН порядка 5-6. Несмотря на то способность лигносульфоновых кислот растворяться в воде без добавления щелочи, ввиду кислой реакции ССБ, при ее изготовлении в нее необходимо добавлять щелочь. Обычно это от 3 до 5% каустической соды. При необходимости смягчения воды, а именно уменьшения концентрации катионов кальция, каустическую соду можно заменить кальцинированной.

Воздействие сульфит-спиртовой барды на промывочную жидкость значительно отличается от УЩР. При обработке промывочной жидкости, основанной на пресной воде, для значительного снижения уровня фильтрации необходимо добавление большого количества реагента ССБ.

Недостатками ССБ являются снижение показателей условной вязкости и статического напряжения сдвига, а также вспенивание бурового раствора.

Углещелочной реагент

Углещелочной реагент (УЩР) является реагентом общего назначения и предназначен для: снижения водоотдачи, вязкости и статического напряжения сдвига (СНС) промывочных жидкостей; повышения стабильности промывочных жидкостей. Этот реагент уменьшает отделение дисперсионной среды при фильтрации раствора через проницаемые пласты, являясь эффективным понизителем показателей фильтрации. Кроме этого, добавка УЩР, содержащего 15 г угля и 2 г NaOH на 100 см³ воды, приводит к снижению скорости коррозии как стали, так и алюминиевых сплавов. УЩР применяется также для обработки буровых растворов с целью поддержания фильтрации на необходимом уровне, стабилизации структурно-реологических свойств буровых растворов. Реагент обладает смазывающими свойствами и служит в качестве загустителя буровых растворов, растворов на водной основе, включая безглинистые и малоглинистые системы, утяжелённые растворы и растворы на основе морской воды.

Из выше рассмотренного известно, что УЩР - это продукт взаимодействия бурого угля и щёлочи NaOH. Теперь нужно разобраться в компонентном составе данного реагента.

Итак, основным компонентом УЩР являются натриевые соли гуминовых кислот (гуматы натрия). Гумат натрия, содержащий в своём составе 30-40 % растворимых гумусовых кислот, получают из торфа и бурого угля. Содержание гуминовых кислот в буром угле, идущем на приготовление УЩР, должно быть не менее 35 %. Данные кислоты представляют собой цепочки конденсированных ароматических (бензольных) колец с боковыми ответвлениями. Часть атомов водорода бензольных колец и ответвления замещены гидроксильными (ОН) и карбоксильными (СООН) кислотными группами, которые легко переводятся в солевую форму.

УЩР является первым в мире стабилизатором буровых растворов, разработан в России в 1934 году. Реагент выпускается в виде порошка тёмно-бурового цвета по ТУ 39-1223-87 с влажностью 25%, плотностью 1,2-1,3 г/см³, насыпанной массой 0.6-0,7 г/см³. При этом суспензия 10%-ного бентонита, обработанная 5%-ным УЩР, должна иметь фильтрацию не более 8 см³.

УЩР обладает многофункциональными свойствами: является интенсивным пептизатором глинистой фазы, понизителем фильтрации и вязкости, эмульгатором и регулятором pH (из-за наличия свободной щёлочи).

Однако стоит отметить такой основной недостаток УЩР, как большая чувствительность к действию агрессивных ионов, т.е. при высокой минерализации среды, происходит выпадение твердой дисперсной фазы и возрастание показателя фильтрации. Помимо этого, при использовании бурового раствора, обработанного УЩР, повышается липкость корки на стенках скважины и частичек шлама.

Важно заметить то, что самым эффективным является УЩР, который содержит 13 % бурого угля и 2% каустика (NaOH).

Таким образом, УЩР - яркий представитель органических, природных и синтетических высокомолекулярных полимеров, а именно, гуматов. Данный реагент представляет собой продукт взаимодействия бурых углей со щёлочью (NaOH). Важно отметить, что при хорошем качестве реагента в пятнадцатипроцентном водном растворе может содержаться от 3,5 до 4,5 процентов гуматов.

Углещелочной реагент является довольно эффективным химическим реагентом для приготовления промывочных жидкостей, несмотря на свою относительно небольшую стоимость. Его получают путем обработки бурого угля каустической содой, в результате чего содержащиеся в буром угле гуминовые кислоты растворяются.

 

 

ОПИСАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ИСПОЛЬЗУЕМОЙ БУРОВОЙ ЖИДКОСТИ

 

Специфика разведочного бурения исключает пока возмож­ность реализации безотходного цикла работ. Даже при много­кратном использовании промывочных жидкостей будут отходы, подлежащие ликвидации. Поэтому ликви­дация промывочной жидкости при существующей технологии бурения скважин всегда будет одним из важнейших природоох­ранных мероприятий при разведке месторождения.

Для ликвидации промывочной жидкости целесообразным будет использование котлованов, свалок, организованных непосредственно в грунте. Нефтедобывающими предприятиями в настоящее время в производство внедряются различные технологические решения, направленные на утилизацию отходов бурения. Однако унифицированного способа переработки буровых шламов с целью обезвреживания и утилизации не существует. Проведенный анализ методов утилизации показывает, что предотвращение загрязнения среды и сокращение использования природной воды на бурение скважин достигается многократным использованием технической воды в технологическом обороте. Для этого необходима комплексная очистка буровых сточных вод с применением физических, химических и биологических методов. Переработка отходов нефтедобычи, несомненно, в первую очередь направлена на снижение негативного воздействия на окружающую среду. Однако, немаловажен и социально-экономический эффект для предприятия: уменьшение платы за размещение отходов, получение прибыли от реализации продуктов утилизации, расширение инфраструктуры рабочих профессий предприятия, создание дополнительных рабочих мест.

Тип и свойства бурового раствора должны соответствовать рабочему проекту и в комплексе с технологическими мероприятиями обеспечивать безаварийные условия производства буровых работ. Буровой подрядчик должен осуществлять контроль наличия документов, подтверждающих соответствие химических реагентов и материалов, используемых для приготовления технологических и промывочных жидкостей.

Принимая во внимание то, что буровые растворы и их компоненты могут оказать негативное влияние на здоровье персонала, связанного с хранением, приготовлением и обработкой этих веществ, то при работе с ними следует соблюдать некоторые меры предосторожности:

· избегать проглатывания

· избегать попадания на кожу

· избегать вдыхания

· избегать попадания в глаза

Чтобы избежать подобных ситуаций, нужно соблюдать следующие правила: рабочая одежда должна включать в себя длинный резиновый фартук, во время работы с буровыми растворами должны использоваться рабочие перчатки. Защитные кремы, обеспечивающие защиту от раздражения кожи и особенно рекомендуется при работе с углеводородными буровыми растворами. Весь персонал, связанный со смешиванием сухих материалов должен носить пылезащитные маски, респираторы и защитную обувь.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Буровые промывочные жидкости (БПЖ) - это жидкости различного состава, содержащие в себе те или иные компоненты для придания им (жидкостям) нужных свойств. Основным назначением БПЖ является: повышение скорости бурения, обеспечение выноса разбуренной породы и безопасности буровых работ, создание противодавления в скважине. Кроме того, при бурении скважин БПЖ выполняют различные функции: гидродинамические, гидростатические, коркообразовательные, физико - химические и прочие (сохранение теплового режима в многолетнемёрзлых породах).

Следует заметить, что в настоящее время в практике бурения применяются БПЖ, содержащие в себе разного рода глины, глинистые минералы, ярким представителем которых является монтмориллонит, представленный девятью марками.

Не менее важное значение имеет и то, что в БПЖ, приготовленные на водной основе, вводят различные реагенты - реагенты общего назначения, одними из которых являются, например, сульфит-спиртовая барда (ССБ) и углещелочной (УЩР).

В ходе курсовой работы было рассчитано количество этих реагентов, вводимых для приготовления БПЖ (глинопорошок Б-6, реагент ССБ в количестве кг, а реагент УЩР в количестве кг), так же была рассмотрена схема очистки полученной буровой промывочной жидкости которая включает в себя: 1 - вибросито марки ВС-1; 2- пескоотделитель фирмы «Свако»;

3 - илоотделитель ИГ45/75.

Особое внимание в настоящее время уделяется процессу и технологии приготовления БПЖ. Ведь именно эти показатели определяют качество БПЖ, их основные свойства.

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: Буровые промывочные и тампонажные жидкости

На тему: Назначение, состав и применение буровых промывочных жидкостей

 

Выполнил(а): студент(ка) группы СВ-ЗУ-13/1 _______________ Баранов А.А. (подпись)   Принял: к.т.н., доцент _______________ Кузнецов В. А. (подпись)

Оценка

 

 

Ульяновск 2016

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение.............................................................................................................. 4

1. Наименование и характеристика глинистого порошка марки Б-6............... 6

2. Назначение, состав и краткая характеристика вводимых химических компонентов (ССБ, УЩР).................................................................................................................... 9

2.1 Химический компонент ССБ................................................................. 9

2.2 Химический компонент УЩР.............................................................. 11

3. Расчет количества вводимых химических реагентов (ССБ, УЩР) для приготовления 13 м3 БПЖ................................................................................................................... 13

4. Схема приготовления буровой жидкости и её описание............................. 16

5. Технологическая схема применения буровой жидкости............................. 19

6. Схема очистки буровой жидкости на дневной поверхности от выбуренной породы, её описание............................................................................................................. 21

7. Описание требований по безопасности применения и утилизации используемой буровой жидкости............................................................................................................ 25

Заключение........................................................................................................ 27

Список использованных источников................................................................ 28

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Успех строительства нефтяных и газовых скважин главным образомзависит от состава и свойств буровых растворов, которые должны обеспечить безопасность, безаварийность бурения и качественное вскрытие продуктивного пласта. Применение буровых растворов и регулирование исвойств требует значительных денежных затрат, затрат времени на их химическую обработку и очистку.

Промывочные жидкости имеют огромный спектр функций, они не только удаляют продукты разрушения из скважины, охлаждают породоразрушающий инструмент, передают гидравлическую энергию забойному двигателю, способствуют разрушению забоя, но и обеспечивают предупреждение и ликвидацию осложнений, вскрытия продуктивных пластов и в целом способствует повышению качества буровых работ на нефть и газ и выполняют еще много дополнительных специальных функций. Большое количество функций буровых растворов, ограничений и требований по применению, усложнение геолого-технических условий бурения в связи с ростом глубин и выход на морские акватории и крайний север способствовало развитию рынка буровых растворов и в настоящее время список буровых систем и реагентов огромен и составляет более 1500 наименований.

Целью данной курсовой работы является детальное рассмотрение изучение состава бурового раствора на основе глинопорошка Б-6, и некоторых химических реагентов: ССБ и УЩР, а также методики приготовления буровой промывочной жидкости. Одной из задач работы является расчет количества вводимых реагентов для достижения необходимых показателей раствора и его эффективного использования в бурении.

 

 

ПОЛНОЕ НАИМЕНОВАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА ГЛИНОПОРОШКА МАРКИ Б-6

Для улучшения тех или иных свойств промывочной жидкости в процессе приготовления в ее состав вводят глинистые минералы, являющиеся наиболее распространенным и дешевым источником получения коллоидного материала.

Глинопорошок марки Б-6 по минералогическому типу относится к бентонитовым,а его основным породообразующим минералом является глинистый минерал монтмориллонит.

Основным структурным элементом кристаллической решетки минералов монтмориллонитовой группы является водный алюмосиликат, химический состав которого Al2O3 ∙ 4SiO 2∙ H2O.

Элементарная ячейка кристаллической решетки его имеет очень малую толщину ( мм) и состоит из трех слоев (две тетраэдрические сетки, между которыми располагается октаэдрический подслой).

Данный минерал имеет раздвижную кристаллическую решетку, что обуславливает активное его взаимодействие с водой, то есть процесс гидратации, с последующим набуханием (рис 1.1)..

Рисунок 1.1 - схема кристаллической решетки монтмориллонита

Верхние и нижние плоскости элементарных пакетов монтмориллонита покрыты атомами кислорода, поэтому связь между пакетами слабая, так как действуют лишь межмолекулярные силы.

В этой связи молекулы воды или других полярных жидкостей могут свободно проникать между пакетами монтмориллонита и раздвигать их

Частицы глины имеют чешуйчатое, пластинчатое строение. Линейные размеры их находятся в пределах 0,01-0,4 мкм. Удельная поверхность монтмориллонита составляет 450 … 900 м²/г.

Бентонит - наиболее активный в химическом отношении глинистый порошок, характеризующийся определенными физико-химическими показателями (табл 1.2).

 

Таблица 1.2 - физико-химические показатели глины Б-6

Наименование показателя	Норма для марки	Метод испытания
Б - 6
Выход глинистого раствора, м^3/т	До 4,5	По ГОСТ 25796.1-83
Массовая доля песчаной фракции, %, не более	10,0	По ГОСТ 25796.3-83

 

Глинопорошок марки Б – 6 имеет относительно средний выход глинистого раствора: до 4,5, массовая доля песчаных фракций составляет 10%.

Глинопорошки с высоким выходом раствора требуются, когда необходимо получить низкую плотность и тем самым обеспечить высокую скорость бурения скважин. При этом также значительно уменьшается износ оборудования на прогонный метр скважины и потребность в глинопорошке. Все это в совокупности и обуславливает существенное снижение стоимости проходки скважины.

 

Порошки из бентонитовых глин используют при необходимости быстрого приготовления высококачественного раствора в труднодоступных районах бурения, где важен небольшой расход глины и невысокая плотность бурового раствора. Это обусловлено высокими показателями коллоидальности и катионообменной емкости.

Бентониты принято подразделять на щелочные (натриевые) и щелочноземельные (кальциевые). Состав обменных катионов, адсорбированных на плоскостях и гранях пакетов, на натриевых бентонитах представлен как Na⁺, K⁺, а на кальциевых бентонитах — Са⁺⁺, Mg⁺⁺. Натриевые бентониты обладают высоким осмотическим давлением, хорошо набухают и диспергируются в воде. Двухвалентные катионы увеличивают силу притяжения между пакетами, поэтому хуже диспергируются и набухают.

В нашей стране глинистые порошки, прежде всего бентонитовые, изготавливаются на 5-6 заводах, расположенных по всей территории России. Согласно ГОСТ 25795-83 на основе монтмориллонита выпускается 9 марок бентонитовых глинистых порошков.