Методы измерений параметров буровых растворов.

Цель: научиться оперативно и правильно определять параметры буровых растворов самостоятельно.

Свойства буровых растворов – это те характерные его качества, которые определяют способность растворов выполнять основные технологические функции, например, охлаждение породоразрушающего инструмента, вынос шлама.

Параметры буровых растворов – это количественные характеристики буровых растворов, имеющие размерность, которые являются мерой, характеризующей качество данного бурового раствора.

Устройство приборов для измерения параметров буровых растворов.

Комплект для замера плотности АБР-1

В состав комплекта АБР-1 входит металлический футляр в виде ведёрка 9 с крышкой, служащей пробоотборником для раствора и, собственно, ареометр АГ-3ПП, который состоит из:

1 – съёмный калибровочный груз;

2 – заглушка;

3 – компенсационный груз;

4 – балласт;

5 – мерный стакан;

6 – донышко;

7 – поплавок;

8 – стержень;

9 – ведёрко с крышкой;

10 – измерительные шкалы;

11 – пробка.

При измерении мерный стакан до верха заполняется испытуемым раствором, присоединяется поплавок и ареометр в вертикальном положении опускается в футляр-ведро с чистой пресной водой. Отсчёт плотности берут по уровню воды в сосуде обычно по левой шкале со значениями плотности до 1,7г/см³. Если раствор утяжелённый и ареометр полностью тонет в воде, компенсационный груз снимается, ареометр опускают в воду без груза и отсчёт берут по правой шкале с большими значениями плотности – до 2,4г/см³.

Перед применением ареометра проверяется точность его показаний путём определения плотности пресной воды. Исправный ареометр должен показывать плотность воды 1,0г/см³. Допускается погрешность измерения 0,01г/см³.

Комплект для измерения вязкости ВБР-1

Комплект ВБР-1 состоит из:

1 – вискозиметр ВП-5;

2 – сетка;

3 – мерная кружка.

Условная вязкость измеряется временем истечения 500 см³ раствора через трубку вискозиметра диаметром 5 мм, воронка которого заполняется 700 см³ раствора. Для измерения условной вязкости закрывают нижнее отверстие трубки пальцем, через сетку заливают раствор (700 см³) до края воронки. Подставляют мерную кружку объёмом 500 см³, включают секундомер и одновременно открывают нижнее отверстие. Когда кружка заполнится раствором, секундомер выключают и фиксируют время истечения. Для нормальных растворов условная вязкость составляет обычно Т=(20÷25)с.

Правильность показаний вискозиметра проверяется на чистой пресной воде при комнатной температуре. При исправном вискозиметре условная вязкость воды Т=15с (водное число вискозиметра).

Прибор для измерения показателя фильтрации и толщины

фильтрационной корки ВМ-6

Прибор ВМ-6 состоит из:

1 – каналы для сброса фильтрата;

2 – резиновая прокладка, герметизиру-

ющая соединение основания и фильтра-

ционного стакана;

3 - основание, представляющее собой

пластмассовую чашку с резьбой для со-

единения с фильтрационным стаканом;

4 – отверстие под пробку;

5 – испытуемая промывочная жидкость

объёмом 120 см³;

6 – фильтрационный стакан;

7 – игла;

8 – масло;

9 – цилиндр;

10 – груз-шкала;

11 – плунжер.

Показатель фильтрации измеряют в см³ за 30 мин при перепаде давления на стандартном фильтре в 0,1 МПа. Фильтрационная корка измеряется металлической линейкой в мм.

На поверхность основания укладывается фильтрационная бумага, на которой размещается резиновая прокладка, герметизирующая соединение основания и фильтрационного стакана.

Для измерения показателя фильтрации в фильтрационный стакан, соединённый с основанием и размещённым в нём фильтром, заливается 120 см³ промывочной жидкости. На стакан навинчивается напорный цилиндр и заливается масло. Затем в цилиндр вставляется плунжер с грузом-шкалой. Ноль шкалы совмещают с риской на напорном цилиндре в результате дренажа масла через отверстие при слегка отвёрнутой игле. Включается секундомер и в основании открывается пробка для прохода воды. Время измерения 30 мин. В процессе измерения груз-шкала через плунжер и масло создаёт избыточное давление в 0,1 МПа на раствор в фильтрационном стакане. Под действием избыточного давления вода отфильтровывается из раствора через фильтровальную бумагу, на которой образуется фильтрационная корка. Шкала прибора позволяет определять показатель фильтрации до 40 см³ (объём жидкой фазы раствора).

Для нормальных глинистых растворов считается допустимым показатель фильтрации в пределах 10-12 см³ за 30 мин при толщине глинистой корки в 1,0-1,5 мм.

Прибор для измерения статического напряжения сдвига СНС-2

Прибор СНС-2 состоит из:

1 – конус;

2 – упругая нить;

3 – трубка, соединённая с

цилиндром;

4 – кронштейн;

5 – указатель;

6 – цилиндр;

7 – стакан;

8 – столик;

9 – установочные виты;

10 – опорные винты;

11 – станина прибора;

12 – редуктор;

13 – электродвигатель.

Перед измерением станину прибора с помощью установочных винтов приводят в горизонтальное положение. Затем поворотом конуса совмещаются ноль лимба с указателем, после чего конус фиксируется лёгким нажатием сверху.

В зазор между цилиндром и стаканом заливается исследуемая жидкость до тех пор, пока её уровень не совпадёт с верхним основанием цилиндра. Испытуемую жидкость хорошо перемешивают путём вращения внутреннего цилиндра, после чего нуль лимба совмещают с указателем, включают секундомер и жидкость оставляют в покое до образования структуры. Жидкость выдерживают в покое после установки внутреннего цилиндра в течение 1 и 10 минут и затем определяют соответствующие значения статического напряжения сдвига θ₁ и θ₁₀.

При включении электромотора вращение стакана через структуру раствора передаётся внутреннему цилиндру, который закручивает упругую нить. Закручивание нити с цилиндром вследствие пластической деформации раствора постепенно снижается. В момент, когда сила сопротивления нити при закручивании станет равной силе сопротивления трения между раствором и поверхностью цилиндра, структура раствора разрушается, и цилиндр останавливается. Угол закручивания нити (φ) определяют по лимбу прибора с помощью указателя, закреплённого на штативе. Затем раствор в стакане вновь перемешивают и производят аналогичное измерение угла закручивания φ через 10 минут выдержки раствора в покое.

Статическое напряжение для нормальных глинистых растворов находится в пределах θ₁=1,5÷2 Па, θ₁₀=2,5÷4 Па.

Прибор для определения абразивных частиц в растворе ОМ-2

Прибор ОМ-2 состоит из:

1 – крышка-колпак объёмом 50 см³;

2 – цилиндр;

3 – прокладка;

4– стеклянная измерительная пробирка;

5 – прокладка;

6 – перекладина;

7 – винт;

8 – шкала с делениями через 0,1 см³.

Для определения содержания песка в прибор сначала заливают 500 см³ воды, затем с помощью крышки-колпака отливают 50 см³ воды и заливают столько же глинистого раствора. Объём жидкости 500 см³ в приборе соответствует положению уровня у отверстия в боковой поверхности. Надев крышку и закрыв отверстие пальцем, отстойник несколько раз переворачивают и встряхивают, после чего устанавливают в вертикальное положение и оставляют в покое на 1-2 минуты. За это время из раствора оседают частицы песка (шлама) или нерастворившиеся частицы глины.

По делениям на шкале пробирки определяют объём осевших частиц V₀ (в см³) и полученный результат умножают на два, получают содержание песка.

Приборы для определения стабильности раствора ЦС-2 и АГ-3ПП

Прибор ЦС-2 состоит из:

1 – пробка;

2 – цилиндр стабильности;

3 – ручка с отверстием.

Отобрав пробу раствора из приёмной ёмкости, его заливают в цилиндр стабильности. После нахождения в состоянии покоя раствора в течении 24 часов, для чего прибор подвешивается на ручке с отверстием, а затем слив верхнюю часть раствора до пробки, измеряют плотность раствора, находившегося в нижней и верхней частях цилиндра. Показателем стабильности является разность в измерениях двух значений плотности, которая должна быть не более ±0,02 г/см³.

Прибор для определения реологических параметров ВСН-3

Реологические параметры характеризуются пластической (µ_п) и эффективной (кажущейся) вязкостью (µ_э), а также динамическим напряжением сдвига (τ₀). Эти параметры определяются расчётным путём с использованием результатов измерений, полученных на вискозиметре сдвиговых напряжений ВСН-3.

Прибор ВСН-3 состоит из:

1 – двухскоростной редуктор;

2 – синхронный электродвигатель;

3 – переключатель редуктора;

4 – синхронный электродвигатель;

5 – шестерёнка обгонной муфты;

6 – трансмиссионный вал;

7 – измерительная шкала;

8 – шкала крутильной головки;

9 – пружина;

10 – крутильная головка;

11 – гильза (наружный вращающий-

ся цилиндр);

12 – цилиндр;

13 – стакан с буровым раствором;

14 – телескопический стол;

15 – корпус.

Для проведения измерений испытуемый раствор заливается в стакан до риски на внутренней его поверхности. С помощью телескопического стола этот стакан фиксируется в верхнем положении. При этом промывочная жидкость находится в зазоре между гильзой и цилиндром. При вращении гильзы крутящий момент передаётся жидкости в зазоре. Скорость вращательного движения концентрических слоёв жидкости в зазоре уменьшается по направлению от вращающегося цилиндра к измерительному. Между слоями возникают касательные напряжения сдвига, и, чем они больше, тем выше касательные напряжения в жидкости и крутящий момент, передающийся измерительному цилиндру. Об этом свидетельствует увеличение угла поворота этого цилиндра.

Используя различные скорости вращения наружного цилиндра, измеряют угол поворота измерительного цилиндра по шкале, пропорциональный величине касательного напряжения в жидкости.

После проведения измерений на приборе ВСН-3 строится реограмма в координатах n (частота вращения, мин^-1) и φ (угол закручивания пружины прибора,град.).

Практическая работа №8.

Величина статического напряжения сдвига соответствующая углу закручивания нити на .

Цель: Градуировка нити прибора СНС-2.

,Па

Где: -момент инерции подвесной системы, кг∙м∙с²

- высота подвесного цилиндра, м

T - полный период 1-го колебания подвесной системы без кольца, с

R - радиус цилиндра, м

Где: - крутящий момент градуировочного кольца

Где: R₁ и R₂ - наружный и внутренний радиусы градуировочного кольца;

m - масса кольца, кг.

, Па/град.

; ;

;

M=0,2941 кг; R₁=0,039 м; R₂=0,022 м; R_ц=0,02 м; h=0,059 м.

Сводная таблица

№ бригады	Толщина нити	Длина нити	Период колебаний	(Тк - Т)	Градуировочное кольцо	Подвесной цилиндр	Константа K,Па	Состав бригады
		m	R1	R2		R	R2	h
	0,5	0,2	2,55	1,47	1,48	0,29	0,039	0,022	0,002	0,02	0,004	0,059	0,3114
	0,4	0,2	4,15	1,46	1,67	0,29	0,039	0,022	0,002	0,02	0,004	0,06	0,1244
	0,1	0,2	6,85	4,89	2,25	0,29	0,039	0,022	0,002	0,02	0,004	0,06	0,2443
	0,3	0,2	2,63	1,34	1,11	0,29	0,039	0,022	0,002	0,02	0,004	0,059	0,3224
	0,3	0,2	4,07	2,37	2,88	0,29	0,039	0,022	0,002	0,019	0,004	0,059	0,4779

ВЫВОД: дана нить номер 6.

Практическая работа № 9

Выбор буровой установки.

Выбор буровой установки производится исходя из параметров:

1. Максимальная грузоподъемность, характеризует предельно допустимые значения нагрузки на крюке, которое не может быть превышено при выполнении любых технологических операций в процессе всего цикла строительства скважины

2. Рекомендуемая глубина бурения скважины в каждом конкретном случае может отличаться от указанного в рекомендациях.

Однако во всех случаях должно соблюдаться условие:

Где: - максимальный вес бурильной колонны.

- рекомендуемая глубина бурения.

- вес 1м бурильных труб, Н/м

Тип привода выбирается в зависимости от конкретного региона.

П

7. Глоссарий.

Глоссарий терминов, используемых при разработке

учебно-методического комплекса дисциплины

ГОС ВГТО - государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования.

ТЗ - тестовое задание.

БТЗ - банк тестовых заданий.

ДОТ -дистанционные образовательные технологии.

ООП - основная образовательная программа.

УМК - учебно-методический комплекс дисциплины.

ББК - Библиотечно-библиографическая классификация.

Модуль - совокупность разделов учебной дисциплины (или учебных дисциплин), имеющая определенную логическую завершенность по отношению к установленным целям и планируемым результатам освоения ООП.

РП - рабочая программа.

Направление подготовки - совокупность образовательных программ различного уровня в одной профессиональной области.

Результаты обучения - усвоенные знания, умения, навыки и освоенные компетенции.

Учебно-методический комплекс дисциплины — совокупность взаимосвязанных учебно-методических материалов, необходимых для организации и осуществления учебного процесса, на различных носителях информации по учебной дисциплине конкретного учебного плана специальности (направления).

Учебник — учебное издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины, ее раздела, части, соответствующее учебной программе, и официально утвержденное в качестве данного вида издания. Учебник — это основная учебная книга по конкретной дисциплине. В нем излагается система базовых знаний, обязательных для усвоения студентами. Содержание учебника должно удовлетворять требованиям ГОС ВПО и полностью раскрывать учебную программу по конкретной дисциплине.

Учебное пособие — учебное издание, дополняющее или частично (полностью) заменяющее учебник, официально утвержденное в качестве данного вида издания.

Учебно-методическое пособие - учебное издание, содержащее систематизированные материалы по методике преподавания, изучения учебной дисциплины (ее раздела, части): тематику и методику различных практических форм закрепления знаний, развития умений и навыков в процессе формирования общекультурных и профессиональных компетенций, контролируемых при выполнении контрольных, курсовых, дипломных работ и т.д. Разновидностями учебно-методических пособий могут быть методические рекомендации по изучению дисциплины, методические рекомендации по выполнению практических, лабораторных, контрольных, курсовых, дипломных работ и прохождению практик.

Методические указания к лабораторным, практическим, семинарским занятиям -

учебное издание, содержащее рекомендации для студентов по подготовке к лабораторным, практическим, семинарским занятиям, а также определяющее порядок работы на занятии.

Практикум - учебное издание, предназначенное для закрепления пройденного материала и проверки знаний различными методами. Содержит практические задания и упражнения, способствующие усвоению пройденного. Основными разновидностями практикумов являются сборники упражнений, сборники задач (задачники), сборники иностранных текстов, сборники описаний лабораторных работ (лабораторные практикумы).

Курс лекций — учебное издание, содержащее тексты лекций одного или нескольких авторов по отдельным темам или по дисциплине в целом. Курс лекций рассматривается как дополнение к учебнику, развивающее содержание учебника за счет новых оригинальных материалов или заменяющее учебник в случае его отсутствия.

Банк тестовых заданий — общая совокупность тестовых заданий по дисциплине, из

которых составляется путем компоновки различные варианты тестов

Рабочая программа дисциплины — нормативный документ, входящий в состав основной образовательной программы (ООП) и определяющий объем, содержание, порядок изучения учебной дисциплины, а также способы контроля результатов ее изучения. Программа каждой дисциплины направлена на выполнение единой целевой установки подготовки конкретного специалиста, магистра и представляет собой базовый учебно-методический документ.

Цели и задачи учебно-метолического комплекса дисциплины

Создание УМК нацелено на выполнение требований Государственного образовательного стандарта к подготовке выпускника по направлению (программе) ВГ10 и предназначено для:

- систематизации содержания и организации изучения учебной дисциплины и профессионального модуля с учетом достижений науки, техники и производства, оказания методической помощи молодым преподавателям при их подготовке к занятиям;

- планирования и оценки работы кафедр по совершенствованию учебно-методического обеспечения учебного процесса;

- оптимизации содержания обучения;

- эффективного планирования и организации самостоятельной учебной работы и контроля знаний студентов;

- оказания методической помощи преподавателям при подготовке и проведении учебных занятий по дисциплине.

- оказания студентам методической помощи в усвоении учебного материала;

- повышения качества и эффективности проведения занятий по данной дисциплине и профессиональному модулю;

- повышения эффективности и качества знаний обучающихся.

Состав учебно-методического комплекса

Учебно-методический комплекс дисциплины - это комплект документов и методических разработок, в которых дается системное описание образовательного процесса по конкретной дисциплине учебного плана, устанавливающих:

- комплекс теоретических знаний и практических навыков, который должны освоить студенты по дисциплине при осуществлении всех видов учебных занятий;

- последовательность изучения отдельных разделов дисциплины;

- объем, содержание и последовательность проведения всех видов аудиторных занятий;

- виды и объем самостоятельной работы студентов:

- формы контроля и оценки учебных достижений студентов.

УМК предназначен как преподавателям, так и обучающимся. Он позволяет и тем и другим оптимально организовать свое время и отвечает принципу «прозрачности» образования.

При организации и проведении учебного процесса разрешается использовать только УМК. утвержденный в установленном порядке для преподаваемой дисциплины.

В состав УМК в соответствии с требованиями ГОС ВПО включены следующие обязательные элементы:

Утвержденная рабочая программа дисциплины, составленная с учетом содержания ПрООП, примерной программы дисциплины и учебного плана по направлению подготовки (специальности).

Материалы по используемым инновационным методам обучения.

Под инновационными методами в высшем профессиональном образовании подразумеваются методы, основанные на использовании современных достижений науки и информационных технологий в образовании. Они направлены на повышение качества подготовки путем развития у студентов творческих способностей и самостоятельности (методы

Дисциплина «Бурение гидрогеологических и водозаборных скважин»

(Бурение гидрогеологических и водозаборных скважин) базируется на следующих основных

понятиях и терминах

Водоносный горизонт – называется пласт водопроницаемой породы, заполненный водой и способный отдавать её.

Природные резервуары или коллекторы, вместилища для воды , нефти и газа в недрах земной коры

Ловушка нефти и газа- часть коллектора, условия залегания которого и взаимоотношение с экранирующими породами обеспечивают возможность накопления и длительного сохранения нефти(газа)

Дебит- объем жидкости или газа, поступающий в единицу времени, например, из скважины .

Дебит удельный - отношение дебита к понижению.

Понижение – уменьшение уровня жидкости в скважине в результате откачек.

Вскрытие пласта- процесс создания надежного сообщения пласта со стволом разведочной и эксплутационных скважин, обеспечивающий движение жидких и газообразных полезных ископаемых на земную поверхность.

Освоение скважин - комплекс работ по вызову притока пластового флюида из продуктивного горизонта на поверхность с целью достижения проектной производительности скважины.

Конструкция скважины – информация о длине скважины, диаметре ствола по интервалам глубин, числе, диаметре и длине обсадных колонн, интервалах цементирования, о способах соединения скважины с продуктивным горизонтом.

Фильтр буровой скважины – устройство для оборудования водопроницаемой части скважины.

ОП - опробователь пластов, внедряемый в рыхлый водонасыщенный песок.

СИП-3 – съемочный испытатель пластов, применяемый в устойчивых породах.

КИИ – комплект испытательных инструментов с глубинными измерительными приборами.

Долото шарошечное – наиболее универсальный и распространенный породоразрушающий инструмент при вращательном бурении , элементами которого являются шарошки.

Долото PDC – долото , в котором в качестве резцов применяются искусственные поликристаллические алмазы .

Бурильная головка ( шарошечная, алмазная) – инструмент, разрушающий при бурении скважин на нефти и газ породу по периферии забоя , оставляя в центре скважины колонку породы ( керн).

Бурильные трубы – основная часть бурильной колонны. Предназначены для спускаподъема бурового снаряда передачи режимов бурения долоту, подачи тампонажных материалов и т.д..

Буровая установка – комплекс расположенных на поверхности машин, агрегатов, механизмов и сооружений , предназначенных для бурения и крепления скважин, а так же аппаратуры для контроля и регулирования процесса бурения.

УБТ – утяжеленные бурильные трубы.

Роторное бурение – вращение передаётся долоту от ротора, установленного на устье , через колонну бурильных труб.

Турбобур – забойный гидравлический двигатель, вал которого вращает гидравлическая турбина , получающая энергию от потока нагнетаемого в скважину промывочной жидкости.

ВЗД – винтовой забойный двигатель – гидравлический забойный двигатель объемного типа , рабочие органы которого выполнены по схеме планетарного механизма , приводимого в действие за счет энергии промывочной жидкости.

Электробур – забойная буровая машина с погружным электродвигателем , предназначенная для бурения глубоких скважин на нефть и газ.

РТБ – реактивно- турбинное бурение .

ВС – вибросита.

БПР – блок приготовления раствора.

ПГ – перемешивание гидравлическое.

ПГ – пескоотделитель.

АН – амортизатор наддолотный.

ГИВ – гидравлический индикатор веса.

ГИМ – индикатор крутящего момента на роторе.

РГР – расходомер бурового раствора.

ИБГ – манометр геликсный.

ГИД – измеритель давления на выходе буровых насосов.

ИСР – измеритель частоты вращения на роторе .

ИХН – измеритель ходов поршня бурового насоса в единицу времяни.

ИП – измеритель проходки.

ГМК – измеритель крутящего момента на механическом ключе.

РПДЭ – автоматический регулятор подачи долота.

КЛ – калибратор.

ЦМ – центратор.

СКР – стабилизатор крестообразный роторный.

РШ – расширитель шарошечный.

РД – расширитель дисковый.

ТО – турбобуры отклонители.

ШО – шпиндель отклонитель.

СВП – системы верхнего привод.

КГТ – колонна гибких труб.

Упорно кольцо – предназначено для получения четкого сигнала об окончании процесса продавлиивания тампонажного раствора.

Турбулизаторы – предназначены для завихрения восходящего потока тампонажного раствора в затрубном пространстве.

УСЦ – устройство для ступенчатого цементирования .

ПЗП – призабойная зона пласта.