Примеси, загрязняющие буровой раствор

Во время бурения и цементирования скважины буровой раствор может загрязнятся различными материалами.

Наиболее распространенными являются следующие:

Хлорид натрия (поваренная соль) попадает в систему бурового раствора в результате разбуривания соляных куполов, пластов каменной соли, или любых пластов содержащих соленую воду. Загрязнение приводит к увеличению вязкости, ПНС и прочности геля, понижению водородного показателя рН. В этом случае параметры буревого раствора регулируются путем добавления разжижителей, а для повышения рН в раствор добавляют каустиническую соду.

Ангидрит и гипс являются формами сульфата кальция (СаSO₄). Гипс содержит воду (СаSO₄ •Н₂О), а ангидрит нет (СаSO₄). При контакте с буровым раствором повышается пластическая вязкость, ПНС и прочность геля. Методы борьбы заключаются в добавлении каустической соды и хромлигносульфонатов.

Цемент проникает в буровой раствор вследствие неудачного цементирования или при цементировании под давлением. В этом случае повышается пластическая вязкость, ПНС и прочность геля. В этом случае в буровой раствор добавляют бикарбонат натрия, который при контакте с цементом осаждает нерастворимый осадок в виде карбоната кальция: NaHCO₃+Ca(OH)₂→CaCO3+NaOH+H₂O.

 

Оборудование для регулирования параметров раствора

Буровой раствор готовят путем смешения воды (или нефти) с бентонитом, баритом или различными другими химическими реагентами, чтобы получить флюид с соответствующими свойствами суспензии и текучести. В процессе бурения буровой раствор диспергируется и выносит буровой шлам, изменяющий его первоначальные свойства. Если этот шлам не удалить то буровой раствор потеряет требуемые свойства, что повлечет за собой сбои в работе (например, поглощение раствора).

Назначение оборудования для регулирования параметров раствора – обработка раствора, выходящего из скважины, путем удаления нежелательной вырубленной пароды и, если необходимо, добавление твердой фазы и химических реагентов. На Рис. 7 приведена схема полного комплекта оборудования не утяжеленных и утяжеленных (например, баритом) растворов.

Комплект системы регулирования параметров бурового раствора можно разделить на три секции:

1) приемный резервуар, содержащий кондиционный буровой раствор, который будет закачен в скважину;

2) секция добавления в раствор реагентов и смешения раствора;

3) секция удавления из раствора нежелательной твердой фазы.

3. уравнения гидромеханики (МСС) [1]

Кинематика сплошной среды

Общая задача кинематики – описание движения среды. Так как сплошная среда представляет собой непрерывную совокупность точек, то описание движения среды - значит, описать движение всех ее точек.

Существует два исторически сложившихся способа задания движения – Лагранжа и Эйлера.

Способ Лагранжа заключается в задании кинематических уравнений движения в виде совокупности переменных Лагранжа (x_i, t):

(3.1)

Здесь, текущее координата x_i определяется координатами фиксированной точки среды x_i и временем t.

Основная задача МСС – определение закона движения (2.1).

Задание движения проекции скоростей и ускорений точек среды на оси координат определяются как:

, (3.2)

Способ Эйлера заключается в задании переменных скорости и ускорения как функции переменных Эйлера - координат точек пространства x_i и времени t:

(3.3)

Основное различие между методами Лагранжа и Эйлера состоит в том, что с точки зрения Лагранжа нас интересуют законы изменения положения, скорости, ускорения и других величин данной индивидуальной точки сплошной среды, а с точки зрения Эйлера – перемещение, скорость, ускорение и т.д. в точке пространства, мимо которой в данный момент проходит частица.

В настоящее время наиболее применяемым способом является способ Эйлера.

Запись уравнения движения среды в переменных Эйлера позволяет записать изменения расчетной (искомой) функции в виде:

(3.4)

Здесь - субстанционная ли полная производная; - локальная (местная) производная, характеризует изменение функции в данной точке пространства в единицу времени; - конвективная производная, характеризующая изменение функции по координатам.