буровые промывочные и тампонажные растворы

Реклама
ЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Санкт-Петербургский государственный горный институт
имени Г.В. Плеханова
(технический университет)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
________________проф. М.А. Иванов
«____» ____________ 2009 г.
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
«БУРОВЫЕ ПРОМЫВОЧНЫЕ И ТАМПОНАЖНЫЕ РАСТВОРЫ ДЛЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН В
ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ»
(18 час.)
Санкт-Петербург
2009
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ СЕМИНАРА
Цель семинара – интенсификация работ по внедрению новых отечественных
реагентов, предназначенных для создания эффективных буровых промывочных и
тампонажных систем для повышения качества строительства скважин в осложненных
условиях.
Задачи семинара:
– ознакомление специалистов в области промывки скважин и цементирования
обсадных колонн с новыми разработками кафедры бурения скважин СПГГИ (ТУ);
– анализ полученных научных и практических результатов и выработка
направлений их дальнейшего совершенствования.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате проведения семинара специалист должен приобрести знания о роли
промывочных и тампонажных растворов при бурении и заканчивании скважины, о
составах, характерных свойствах, областях применения различных видов буровых
растворов, о способах регулирования их свойств в нужном направлении, о принципах
выбора составов для конкретных горно-геологических условий бурения. Кроме того,
специалист должен приобрести навыки пользования приборами и аппаратурой для
определения физико-механических и реологических свойств буровых растворов, уметь
оценивать на основе действующих нормативных актов потребность в материалах для
бурения скважины применительно к конкретным геологическим условиям.
3. ОБЪЕМ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины
18
Аудиторные занятия
18
Лекции
12
Лабораторные работы (ЛР)
6
Вид итогового контроля
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
Лекции,
Раздел дисциплины
ЛР, час.
пп
час.
1 Классификация промывочных растворов и их технологические
1
функции.
2 Глиноматериалы, свойства глинистых растворов и их
1
регулирование.
3 Безглинистые промывочные растворы на водной основе и с
2
конденсированной твёрдой фазой; аэрированные очистные
2
агенты.
4 Промывочные растворы на углеводородной основе.
1
5 Приготовление, утяжеление и обработка промывочных
1
растворов.
№
Лекции,
Раздел дисциплины
ЛР, час.
пп
час.
6 Очистка промывочных растворов, регулирование содержания и
1
состава твёрдой фазы.
7 Дегазация промывочной жидкости.
1
8 Принципы выбора промывочных растворов.
1
9 Тампонажные смеси на основе минеральных вяжущих веществ.
2
10 Органические и органо-минеральные материалы.
1
2
11 Модифицированные тампонажные материалы.
1
12 Методы испытания тампонажных материалов и растворов.
1
4.2. Содержание разделов дисциплины
РАЗДЕЛ 1. Классификация промывочных растворов и их технологические
функции. Компонентный состав глинистых растворов. Особенности строения
кристаллической решётки важнейших глинистых минералов. Влияние минералогического
состава, вида поглощающих катионов и минерализации воды на гидратацию,
диспергирование глин и свойства глинистого раствора.
РАЗДЕЛ 2. Глиноматериалы, свойства глинистых растворов и их регулирование.
Глиноматериалы, выпускаемые промышленностью и пути повышения их качества.
Свойства глинистых растворов, их роль при бурении и заканчивании скважины и методы
их оценки. Структурные свойства, реологические свойства, тиксотропия, фильтрационные
и коркообразующие свойства, плотность, водородный показатель, компонентный состав,
химический состав фильтрата, седиментационная устойчивость, абразивность, смазочные
свойства.
Принципы и причины, обуславливающие необходимость регулирования свойств
глинистых растворов. Химические реагенты и их классификация. Реагенты-электролиты,
их назначение и особенность механизма воздействия на глинистый раствор. Органические
реагенты - защитные коллоиды и мицеллообразующие реагенты - полуколлоиды.
Высокомолекулярные органические реагенты. Принципы выбора рецептуры химической
обработки глинистых растворов.
Разновидность глинистых растворов. Особенности составов, сравнитель-ная оценка и
область применения пресных, минерализованных, кальциевых, ма-лосиликатных,
малоглинистых, эмульсионных и других глинистых растворов.
РАЗДЕЛ 3. Безглинистые промывочные растворы на водной основе и с
конденсированной твёрдой фазой; аэрированные очистные агенты. Применение воды
в качестве промывочной жидкости при бурении, безглинистые растворы полимеров,
асбогуматные и торфяные суспензии. Сравнительная их оценка и область применения.
Конденсационный
принцип
получения
дисперсной
фазы,
способной
к
структурообразованию. Способы регулирования дисперсности и структурообразующей
способности. Типы буровых растворов с конденсированной твёрдой фазой, их
сравнительная оценка и область применения.
Способы аэрации промывочных жидкостей. Стабилизация аэрированных систем,
особенности составов, свойств, специфика и область применения.
РАЗДЕЛ 4. Промывочные растворы на углеводородной основе. Классификация
растворов на углеводородной основе. «Безводные» растворы на углеводородной основе.
Известково-битумные растворы. Обращённые (инвертные) эмульсионные промывочные
растворы как дисперсные системы. Стабилизация инвертных эмульсий. Особенности
контроля и регулирования свойств и область применения растворов на углеводородной
основе.
РАЗДЕЛ 5. Приготовление, утяжеление и обработка промывочных растворов.
Стандартные циркуляционные системы буровых установок и их элементы. Оборудование
для хранения исходных сыпучих материалов и для размещения и перемешивания
приготовленного бурового раствора. Технология приготовления, утяжеления, химической
обработки раствора и применяемое для этого технологическое оборудование. Требования
к охране труда.
РАЗДЕЛ 6. Очистка промывочных растворов, регулирование содержания и состава
твёрдой фазы. Классификация твёрдой фазы в промывочных растворах и принципы её
удаления. Вибрационные сита, их конструкция и работа. Осаждение в отстойниках и
факторы, влияющие на скорость осаждения. Гидроциклоны-пескоотделители,
илоотделители и глиноотделители. Факторы, определяющие размер частиц, удаляемых из
раствора гидроциклоном.
Трёхступенчатая
система
очистки
неутяжелённых
промывочных
растворов.
Комбинированный очиститель для утяжелённых растворов. Использование центрифуг для
удаления избытка коллоидной глины из утяжелённых растворов и твёрдой фазы из
неутяжелённых промывочных жидкостей.
Система очистки утяжелённых буровых растворов и регенерация утяжелителя.
Охрана труда и окружающей среды при очистке промывочных растворов.
РАЗДЕЛ 7. Дегазация промывочной жидкости. Классификация способов дегазации.
Физико-химическая дегазация, её достоинства, недостатки и область применения.
Реагенты-пеногасители, индивидуальные особенности их использования. Механическая
дегазация при атмосферном давлении. Вакуумная дегазация. Требования к охране труда,
пожарной безопасности, охране труда при дегазации промывочного раствора.
РАЗДЕЛ 8. Принципы выбора промывочных растворов. Принципы расчленения
геологического разреза на интервалы с существенно различными требованиями к
промывочному раствору. Методика выбора типа раствора, его состава и свойств. Расчёт
расхода промывочного раствора и материалов для бурения конкретной скважины.
РАЗДЕЛ 9. Тампонажные смеси на основе минеральных вяжущих веществ.
Портландцемент и его разновидности. Химический и минералогический состав
цементного кликера. Свойства цементного раствора и тампонажного камня.
Коррозионно-стойкие тампонажные материалы: пуццолановые цементы, глиноземистый и
гипсоглиноземистый цементы, карбонатный цемент, песчанистый портландцемент,
шлакопортландцемент, магнезиальный цемент.
Термостойкие тампонажные материалы: цементно-кремнеземистые смеси, шлакопесчаные цементы, белито-кремнеземистый цемент, известково-кремнеземистые цементы.
Расширяющиеся тампонажные материалы. Гипсовые вяжущие вещества. Тампонажные
материалы на основе силикатов щелочных металлов.
РАЗДЕЛ 10. Органические и органо-минеральные материалы. Быстротвердеющие
тампонажные материалы на основе синтетических смол (эпоксидных, фенолформальдегидных и др.), латексов, битумов и смеси с минеральными вяжущими
веществами. Реагенты для регулирования их свойств.
РАЗДЕЛ 11. Модифицированные тампонажные материалы. Облегченные и
утяжеленные тампонажные растворы и области их применения. Способы регулирования
плотности тампонажного раствора. Модифицирование тампонажных растворов с
помощью химических реагентов. Ускорители и замедлители схватывания и твердения.
Регуляторы реологических свойств тампонажных растворов. Понизители водоотдачи и
пеногасители.
Тампонажные составы, затворенные на концентрированных растворах солей.
Нефтеэмульсионные и нефтецементные тампонажные растворы.
РАЗДЕЛ 12. Методы испытания тампонажных материалов и растворов. Отбор,
подготовка и хранение пробы для испытаний. Определение физических свойств
порошкообразных тампонажных материалов: плотности, степени дисперсности, удельной
поверхности.
Определение свойств цементного раствора. Приготовление проб, определение
подвижности, водоудерживающей способности, плотности, сроков схватывания и
времени загустевания.
Определение свойств цементного камня: прочности, проницаемости, объемных
изменений. Методы стандартных испытаний тампонажных цементов.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№
п/п
1.
2
Наименование лабораторных работ
Кол-во
час.
Изучение приборов контроля параметров буровых промывочных
растворов.
Приготовление глинистого раствора и определение его параметров.
Понижение водоотдачи глинистого раствора.
Понижение вязкости глинистого раствора.
Получение углещелочного реагента (УЩР) и обработка глинистого
раствора УЩР.
Обработка глинистого раствора кальцинированной содой.
Получение и оценка параметров аэрированного глинистого раствора.
Утяжеление глинистых растворов; изучение влияния
предварительной химической обработки и утяжелителя на свойства
и седиментационную устойчивость утяжеленного раствора.
Изучение приборов контроля параметров тампонажных растворов.
Получение состава термостойких цементов.
Получение составов облегчённых тампонажных растворов.
Приготовление и исследование свойств засоленных тампонажных
растворов.
Исследование параметров быстросхватывающихся смесей: сроков
схватывания, пластической прочности, плотности, растекаемости,
прочности, адгезии к металлам и горным породам.
2
2
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Рекомендуемая литература
1.
2.
3.
4.
5.
Основная
Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. Буровые промывочные и
тампонажные растворы: Учеб. пособие для вузов. - М.: ОАО "Издательство "Недра",
1999. - 424 с.
Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов С.А. Техника и технология бурения
нефтяных и газовых скважин: Учеб, для вузов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003.
- 1007 с.
Буровые промывочные жидкости: Учеб. Пособие / Н.И. Николаев, Ю.А. Нифонтов,
П.А. Блинов. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический
университет). СПб, 2002. 102 с.
Тампонирование скважин: Учеб. пособие / Н.И. Николаев, Ю.А. Нифонтов,
В.В. Никишин, Р.Р. Тойб. Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный
институт (технический университет). СПб, 2004. 150 с.
Дополнительная
Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых
скважин: Учеб. пособие для вузов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002. - 632 с
6. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению, т. 1,2, М., Недра,
1985 г.
7. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных
жидкостей). М., Недра, 1985 г.
8. Данюшевский В.С., Алиев Н.И., Толстых И.Ф. Справочное руководство по
тампонажным материалам. М., Недра, 1987 г.
9. Ивачев Л.М. Промывочные жидкости и тампонажные смеси. М., Недра, 1987 г.
10. Кудряшов Б.Б., Яковлев А.М. Бурение скважин в осложнённых условиях. М., Недра,
1985 г.
11. Резниченко И.Н. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов. М., Недра,
1982 г.
12. Булатов А.И., Данюшевский В.С. Тампонажные материалы. М., Недра, 1987 г.
13. Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам. – Оренбург: издательство
«Летопись, 2005. – 664 с.»
14. Яковлев А.М., Литвиненко В.С., Коваленко В.И. и др. Экологизация промывки при
бурении скважин. СПб., СПГГИ, 1994 г.
15. Яковлев А.М., Николаев Н.И. Очистные агенты и оперативное тампонирование
скважин. Учебное пособие, Л., ЛГИ, 1990 г.
16. Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении.
М., Недра, 1984 г.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Рекомендуется использовать методические рекомендации по теоретическим и
лабораторным разделам, а также компьютерные программы по обработке результатов
лабораторных испытаний буровых промывочных и тампонажных растворов.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Специализированная лаборатория, оснащенная приборами для определения физикомеханических свойств буровых промывочных и тампонажных растворов.
Программу составил,
профессор
Николаев Н.И.
И.о. зав. Кафедрой бурения скважин,
профессор
Николаев Н.И.
Декан нефтегазового факультета,
профессор
Рогачёв М.К.
Скачать