Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Показатель фильтрации понятие более широкое. Водоотдача, как отмечено, величина условная не определяет фактическую величину фильтрации бурового раствора при бурении. Фактическая величина фильтрации зависит не только от свойств промывочной жидкости: её состава, объёмной энергии, концентрации и активности компонентов, но и от свойств горной породы: поверхностной энергии, потенциала пористости, трещиноватости и условий фильтрации: давления столба промывочной жидкости, скорости циркуляции, температуры.
При наличии в растворе электролитов за счет взаимодействия его компонентов с отрицательно заряженными частицами стенок скважин происходит адсорбция катионов, поверхностная энергия снижается, снижается и фильтрация раствора.
Поверхностная энергия зависит от потенциала горной породы. По энергетической способности минералы (горные породы) делят на четыре группы:
- минералы с высоким потенциалом – кислородосодержащие не нейтрализованные поливалентными катионами (кварц),
- минералы с пониженным потенциалом, частично нейтрализованные чаще всего одновалентными катионами (калиевые шпаты),
- минералы с низким потенциалом, обычно нейтрализованные поливалентными катионами (кальцит, доломит),
- нейтральные минералы (тальк).
Большое влияние на фильтрацию бурового раствора оказывает объемная энергия бурового раствора и горной породы.
Если объемная энергия перебуриваемой горной породы выше объемной энергии промывочной жидкости, то молекулы воды будут перемещаться из промывочной жидкости в поры горной породы. Так при бурении глины глинистым раствором объемная энергия глины будет всегда выше объемной энергии глинистого раствора, поэтому его водоотдача в этом случае не снижается.
При бурении глины щелочными (гуматными) растворами и активированными (личносульфонатными) растворами указанные реагенты активируют глинистые частицы горной породы, что приводит к повышению показателя фильтрации раствора.
В трещиноватых и пористых горных породах с высоким потенциалом наблюдается активное «всасывание» фильтрата в поры и трещины, что также повышает показатель фильтрации.
Далее. В приборах по определению водоотдачи давление жидкости на фильтр составляет всего 0,1 МПа. Действительное давление столба промывочной жидкости в скважине во много раз превышает эту величину. Для того, чтобы создавать давление в соответствии с действительным, прибор должен иметь приспособление для его регулирования.
Существенное влияние на показатель фильтрации оказывает скорость циркуляции жидкости, которая также не учитывается при измерении фильтрации в указанных приборах. Для приведения прибора в соответствие с действительной скоростью прибор должен иметь механизм для её регулирования.
С увеличением глубины температура в скважине возрастает. Повышение температуры растет водоотдача, что также нужно учитывать при определении показателя фильтрации.
Таким образом, для определения действительного показателя фильтрации необходимо иметь прибор с механизмом регулирования давления, скорости циркуляции бурового раствора, его температуры.
К приборам в которых можно регулировать давление исследуемой жидкости, относится прибор ФЛР-1 (фильтр-пресс).
Рис. 1.9. Фильтр-пресс ФЛР-1
Прибор работает следующим образом. Раствор из нагнетательной линии через кран 1, фильтр 3 и открытую задвижку 2 направляется в кольцевое пространство, образованное корпусом 4 и фильтром 5. Площадь цилиндрической поверхности фильтра равна площади фильтровальной бумаги для прибора ВМ-6.
Преодолевая сопротивление пружины редукционного клапана 6 отфильтрованная жидкость стекает в измерительный цилиндр 7. Циркулирующая жидкость через распределительную муфту 8 удаляется из системы. Давление контролируется монометром 9.
Прибор позволяет измерять водоотдачу при перепаде давления до 15 МПА и скорости циркуляции промывочной жидкости равной скорости восходящего потока бурового раствора в скважине.
Недостатки: 1) Нельзя регулировать температуру, 2) вместо горной породы используется бумажный фильтр.
Рис. 1.10. Прибор УИВ-2
Для измерения водоотдачи промывочной жидкости при повышенных давлении и температурах применяют установку УИВ-2. (рис. 1.10.)
Прибор состоит из пневматической системы (трубопровод, манифольд 13 с вентиляторами, баллон – ресивер 14, манометр 12) и гидравлической системы (автоклав 7, трубка 5, холодильник с вентилем 20).
Автоклав нагревают с помощью наружного электронагревателя 9, выполненной из нихромовой проволоки с фарфоровыми изоляторами. Мощность нагревателя регулируется автотрансформатором 16 типа РНО-250-2 и контролируется амперметром 17. Температуру пробы измеряют хромеь-копеловой термопарой 4 в комплекте с регистрирующим потенциалом 1, с помощью которого заданная температура поддерживается автоматически. Фильтрационный элемент 8, над которым установлена металлическая шайба-отбойник 2, соединен с крышкой 6, прижимающейся к корпусу автоклава через резиновое уплотнительное кольцо 3 с помощью нажимной гайки 10. Мешалка 11 приводится во вращение однофазным электродвигателем 15.
Термостат, в котором установлен автоклав состоит из винтообразной рубашки охлаждения 19, электронагревателя 9 и теплоизоляционного кожуха 18.
Порядок работы. Промывочную жидкость заливают в автоклав. На решетке фильтра закрепляют фильтровальную бумагу (при - асбестовую бумагу) устанавливают собранную крышку автоклава 6, закрепляют её гайкой 10, на крышке закрепляют воздухопровод и трубку для отвода фильтрата 5, устанавливают стрелку потенциометра на деление, соответствующей заданной температуре, включают электродвигатель.
Открыв вентили «баллон I» и «автоклав IV», подают сжатый воздух в автоклав, после достижения заданной температуры, подают воду в холодильник.
Измерение водоотдачи начинается с момента открытия вентиля «фильтрат» 20. Охлажденный в холодильнике фильтрат поступает в измерительную ёмкость. По окончании измерения необходимо отключить электродвигатель, с помощью вентиля «сброс III» снизить давление в автоклаве до атмосферного и отсоединить от крышки автоклава воздухопровод и трубку, отводящую фильтрат, разобрать фильтр, извлечь автоклав, вылить раствор, установить начальное давление в баллоне с помощью вентиля II. Толщину фильтрационной корки определяют линейкой.
Недостатки: 1) Нельзя регулировать скорость циркуляции;
2) вместо горной породы используется фильтровальная бумага, что не позволяет оценить влияние на фильтрацию горной породы,
3) установка весьма сложная и дорогая.
Рис. 1.11. Схема установки для измерения водопроницаемости цекментного камня
Определить показатель фильтрации на реальной горной поде можно с помощью установки для измерения водопроницаемости цементного камня (рис. 1.11). Установка состоит из кернодержателя (цилиндра с крышкой 4 и днищем 7). Создание давления осуществляется с помощью масловодосистем, состоящей из плунжерного пресса 16 разделительной (наполненной маслом) и напорной (наполненной водой) емкостей и трубопровода. Вместо маслосистемы давление можно создавать с помощью сжатого азота.
Перед измерением коэффициента проницаемости горной породы из емкости 2 набирают воду в ёмкости 9, а из неё в днище кернодержателя. В кернодержатель устанавливают образец исследуемой горной породы, через открытый вентиль 3 набирают воду под крышку 4 в кернодержатель до тех пор пока вода не будет вытекать через штуцер 5. После этого вентиль 3 закрывают. Создают давление в напорной ёмкости и далее под образцом ступенями 0,5 1,0 и 1,5 МПа. Вода через образец поднимается вверх и поступает через трубопровод в стеклянную трубку 19. Коэффициент проницаемости определяют по формуле:
где V – объем воды профильтровавшийся через образец за время t, м3, - вязкость раствора, Пас; l – длина образца, м; F – площадь поперечного сечения образца, м2; - давление, замеряемое манометром, Па.
К приборам, удовлетворяющим все требования, предъявляющим к определению показателя фильтрации относится усовершенствованный прибор УИВ-2. (рис. 1.12)
Рис. 1.12. Прибор УИВ-2М
В отличие от УИВ-2 вместо металки 10 внутри автоклава устанавливают исследуемый образец горной породы в виде керна с просверленной полостью. Один трубопровод от крышки автоклава подсоединяют к насосу, с помощью которого регулируют скорость циркуляции раствора. В нижней части автоклава в патрубке устанавливают редукционный клапан с помощью которого регулируют давление жидкости в автоклаве. В верхней части автоклава над керном устанавливают уплотнитель со штуцером для подсоединения канала крышки, связанной со второй трубкой 5 для отвода отфильтрованного клапана из просверленной полости керна. Из редукционного клапана буровой раствор поступает в емкость, из ёмкости насос вновь нагнетает жидкость в зазор между автоклавом и керном, из которого жидкость отфильтровывается внутрь полости образца и по трубке 5 поступает через холодильник в емкость с делениями.
Дата публикования: 2014-11-03; Прочитано: 2423 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!