ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО «СИБЭЛЕКТРОМОТОР»
ОАО «СКБ Сибэлектромотор»
Применение
ВЭМА-0,3 для приготовления буровых растворов
Промывочные жидкости в технологических процессах бурения могут обладать различными физико-механическими свойствами, которые оказывают существенное влияние на весь процесс бурения и состояние скважины. Качество промывочной жидкости должно обеспечивать максимальную механическую скорость бурения скважины, высокое качество и минимальную стоимость буровых работ в конкретных условиях. Выполнение перечисленных требований происходит в процессе приготовления бурового раствора и этот технологический процесс, помимо традиционных требований, должен удовлетворять следующим требованиям:
- возможность быстрого приготовления бурового раствора в условиях флюдопроявлений;
- оперативное регулирование параметров бурового раствора;
- минимальные энергозатраты;
- минимальная экотоксичность. (1,2)
В настоящее время приготовление бурового раствора производится посредством
перемешивания компонентов механическими мешалками, свойства промывочной жидкости регулируются путем добавления химических реагентов. Этот технологический процесс достаточно длительный и энергоёмкий, буровой раствор за счет химических реагентов очень экотоксичен. (1)
Технология виброструйной магнитной активации (ВСМА) при обработке промывочной жидкости существенно увеличивает диспергацию и массотеплообмен.
Целью данной работы является лабораторные и промысловые исследования влияния ВСМА на качество бурового раствора и отработка технологии приготовления промывочной жидкости.
Устройство, реализующее технологию ВСМА, ВЭМА-0.3 выпускается в ОАО «СКБ Сибэлектромотор» (3).
Промысловые испытания проводились на скважине № 69 БК МСП-3 месторождения «Белый тигр» СП «Вьетсовпетро» СРВ.
Согласно утверждённой “Программы и методики промысловых испытаний….” было подготовлено место расположения четырех ВЭМА-0.3 в ёмкости № 8 для приготовления бурового раствора. Уложены электрические кабели питания ВЭМА-0.3. Установлены соединительные коробки и подключены ВЭМА-0.3 к питанию щитовой блока-модуля БМ12.
Рис.1
Рис.2
Испытания проводились после спуска 245-миллиметровой обсадной колонны в процессе перевода бурового раствора плотностью 1.16-1.19 г./см3 на буровой раствор плотностью 1.7-1.73 г./см3 в ёмкости №8, где были установлены четыре ВЭМА-0.3 дополнительно к традиционным механическим мешалкам по схеме, представленной на рисунке 7. Суммарная электрическая мощность привода мешалок составляет – 15 кВт. Суммарная электрическая мощность ВЭМА-0.3 составляет – 1.2 кВт.
Контрольное приготовление бурового раствора осуществлялось в ёмкости № 4, где были установлены две традиционные механические мешалки.
Процесс утяжеления бурового раствора проходил из расчета 1 т барита на 1м3 бурового раствора.
При проведении промысловых испытаний в емкости № 4 работали две механические мешалки, а в ёмкости №8 работали одновременно две механические мешалки и четыре ВЭМА-0.3.
Схема установки вибраторов в ёмкости №8 показана на рисунках 1 и 2, где:
1 - ёмкость № 8,
2 - желоб,
3 - механические мешалки с электроприводом,
4 - ВЭМА-0.3
5 – соединительные электрические коробки.
Объем ёмкости № 8 составляет - 32м3. Объем ёмкости № 4 составляет - 32м3.
Линейная скорость лопастей традиционных механических мешалок составляет
Vм = n* R = 0.5 м/с,
где n - окружная скорость мешалки, n = 1 об/с;
R - радиус лопасти мешалки, R = 0.5 м.
Линейная скорость бурового раствора, проходящего через каждый активатор ВЭМА-0.3, составляет Vв = 4 м/с (3).
Отношение линейных скоростей раствора при применении
ВЭМА-0.3 и традиционных мешалок составляет
Vв / Vм = 4 / 0.5 = 8
Таким образом, линейная скорость бурового раствора при применении ВЭМА-0.3 в 8 раз выше линейной скорости традиционных мешалок, что говорит о высокой эффективности виброструйных перемешивателей.
Производительность 4-х ВЭМА-0.3 составила -17 м3/ч.
Радиус действия вибраторов при работе на буровых растворах составляет 1.5 м и, естественно, не может перекрыть весь объём ёмкости. Однако механические мешалки, создав циркуляцию, способствовали многократному прокачиванию бурового раствора через зону действия вибраторов (см. рисунок 2).
На момент начала промысловых испытаний виброструйных перемешивателей ВЭМА-0.3 в ёмкостях № 4 и № 8 находился буровой раствор, параметры которого представлены в таблице № 1. Параметры буровых растворов в ёмкостях № 4 и № 8 после процесса утяжеления представлены в таблице № 1.
Анализ результатов испытаний показывает, что все параметры бурового раствора, приготовленного с технологией ВСМА лучше, чем параметры бурового раствора, приготовленного традиционным способом. Плотность в ёмкостях № 4 и № 8 одинаковая, но в ёмкости № 8 условная вязкость в 1.8 раза ниже. Объясняется это тем, что за счет высоких сдвиговых скоростей и акустического поля, создаваемых виброструйными перемешивателями ВЭМА-0.3, произошла более качественная диспергация бурового раствора. Водоотдача снизилась на 11%.
Структурно-механические свойства бурового раствора характеризуются коэффициентом тиксотропии Кт = СНС10/ СНС1. По рекомендации, приведённой в работе величина Кт не должна превышать 2. (1) При применении ВСМА Кт = 2
Для предупреждения возможных осложнений при бурении скважин в глинистых и глиносодержащих породах максимальную величину водородного показателя промывочной жидкости предлагается ограничивать значением 9,2. При применении ВСМА рН = 9,0 (1).
Время приготовления бурового раствора в ёмкости № 4 было на 30% больше, чем в ёмкости № 8. Сокращение времени приготовления бурового раствора при использовании 4-х вибраторов ВЭМА-0.3 составило 1.8 часа по отношению к 6 часам в исходной емкости. Увеличение количества ВЭМА-0.3 в ёмкости № 8 позволит в большей степени сократить время приготовления и увеличить диспергацию бурового раствора.
Таблица № 1
Параметры бурового раствора |
Параметры до начала испытаний
Ёмкость № 4,
Ёмкость № 8 |
Параметры после испытаний.
Контрольная ёмкость № 4 |
Параметры после испытаний.
Ёмкость № 8 |
Плотность, г/см3 |
1.19 |
1.73 |
1.72 |
Вязкость, сек. |
50 |
61 |
34 |
В/О, см3 |
4.5 |
4.5 |
4.0 |
Корка, мм |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
СНС, 1/10 |
20/50 |
35/71 |
20/40 |
Кт = СНС10/ СНС1 |
2.5 |
2.028 |
2 |
рН |
10.5 |
9.5 |
9.0 |
Предварительный выбор количества вибраторов, необходимых для соответствующего сокращения времени приготовления бурового раствора на основании полученных при промысловых испытаниях ВЭМА-0.3, можно производить по представленному на рис. 3 графику Т = f (N).
Энергия, затраченная на приготовление бурового раствора в ёмкости № 4 равна: W = Рм * Т = 15 * 6 = 90 кВт*ч,
где: Тм – время приготовления бурового раствора в ёмкости № 4 ,
Тм = 6 часов;
Рм – суммарная электрическая мощность мешалок.
Энергия, затраченная на приготовление бурового раствора
в ёмкости № 8 равна:
Wв = (Рм + Рв)*( Тм –Тв) = (15 + 1,2)*(6-1,8) = 68 кВт*ч,
где: Рв – суммарная электрическая мощность четырёх ВСП-0.25;
Тв - сокращение затрат времени на приготовление бурового
раствора с применением четырех ВСП-0.25.
Снижение энергоёмкости определяется по разности
DW= W - Wв
Таким образом, энергоёмкость процесса приготовления бурового раствора с применением четырёх ВЭМА-0.3 снизилась на
DW =22 кВт*ч.
На рисунке 3 представлена зависимость DW = f (N) по которой видно снижение энергоёмкости более чем в два раза при применении 8-ми ВЭМА-0.3.
Рис. 3
По результатам проведенных промысловых испытаний применения ВЭМА-0.3 для приготовления буровых растворов следует сделать следующие основные выводы:
1. Применение четырех ВЭМА-0.3 для приготовления бурового раствора сокращает время на его приготовление на 30 %;
2. Применение ВЭМА-0.3 при приготовлении бурового раствора позволяет регулировать реологические параметры раствора путем изменения количества вибраторов или изменением времени их воздействия на раствор;
3. Применение четырех ВЭМА-0.3 позволяет снизить энергоёмкость технологического процесса приготовления бурового раствора на 24 %.
4. Количество устанавливаемых ВЭМА-0.3, обеспечивающих сокращение времени приготовления бурового раствора, зависит от объёма и конструктивных особенностей ёмкости. Исходя из полученных данных результатов промысловых испытаний количество вибраторов, необходимых для сокращения времени приготовления в два раза, определяется из расчета - одинвиброперемешиватель ВЭМА-0.3 на 5 м3 раствора.
5. Регулирование реологических свойств буровых растворов при применении ВЭМА-0.3. позволяет снизить химические реагенты, что позволяет значительно снизить экотоксичность буровых растворов.
6. Применение ВСМА в процессе приготовления растворов КМС позволяет в 3-6 раз снизить время приготовления рис. 4,5 и в широком диапазоне регулировать условную вязкость рис.6.
Тел: (3822)21-34-56,54-46-46
Факс: (3822) 55-75-15
ICQ 389161506
E-mail:
Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
http:// www.scbsem.tomsk.ru
Добавить в любимые (0) | Просмотров: 38721
Ваш коментарий будет первым | |
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять коментарии. Пожалуйста зарегистрируйтесь или войдите в ваш аккаунт. |