WYDZIAŁ WIERTNICTWA, NAFTY I GAZU

AKADEMIA GÓRNICZO – HUTNICZA

Przygotował: Prof. dr hab. inż.. Stanisław Stryczek

POMIAR PARAMETRÓW

TECHNOLOGICZNYCH PŁUCZEK

WIERTNICZYCH

WYKŁAD 3

PARAMETRY TECHNOLOGICZNE PŁUCZEK WIERTNICZYCH

-

gęstość (ciężar właściwy)

– waga ramienna np. typu Baroid,

areometry, piknometry;

-

filtracja

– prasa filtracyjna typu Baroid, prasa wysokociśnieniowa i i

wysokotemperaturowa;

-

lepkość umowna (względna)

– lejek Marsha;

-

właściwości reologiczne

– lepkościomierze typu: obrotowego (np.

Fann), kapilarnego i rurowego;

-

wytrzymałość strukturalna

– szirometr, lepkościomierz;

-

wartość pH (stężenie jonów wodorowych)

– kolorymetrycznie,

potencjometrycznie (pH-metr);

-

grubość osadu iłowego

;

-

stabilność i odstój dobowy płuczki

;

-

zawartość piasku w płuczce (zapiaszczenie)

– metodą: sitową,

oddzielania na wirówce, wypłukiwania, oddzielania odstojowego;

-

zawartość fazy stałej w płuczce

– retorta elektryczna;

-

skład chemiczny filtratu z płuczki

.

GĘSTOŚĆ (CIĘŻAR WŁAŚCIWY)

Gęstość (ciężar właściwy)

oznacza się wagą płuczkową (ramienną).

Zaleca się stosowanie wagi z podziałką od 1,00 do 2,10

.

10

3

kg/m

3

z

możliwością wykonywania pomiarów również w zakresie 2,00 do 3,10

.

10

3

kg/m

3

. Wagę należy kontrolować raz w miesiącu wodą destylowaną

o temperaturze 20

o

C.

Waga typu Baroid:

1 – podstawa, 2 – ramię, 3 – naczynie na

płuczkę z nakrywką i z otworem przelewowym, 4 – przesuwalny

ciężarek, 5 – poziomica, 6 – naczynie wypełnione śrutem, 7 –

dodatkowy obciążnik.

GĘSTOŚĆ (CIĘŻAR WŁAŚCIWY) – c.d.

Waga typu Baroid

GĘSTOŚĆ (CIĘŻAR WŁAŚCIWY) – c.d.

Waga typu Baroid

FILTRACJA

Prasa filtracyjna typu Baroid:

1 – cylinder pomiarowy na płuczkę wiertniczą; 2 –

pokrywa dolna (dno cylindra); 3 – pokrywa górna; 4 – sitko filtracyjne; 5 – bibuła

filtracyjna; 6 – pierścień gumowy; 7 – menzurka pomiarowa; 8 – butla ze sprężonym

powietrzem; 9 – reduktor ciśnienia z manometrami; 10 – śruba dociskająca pokrywę

górną cylindra.

Oznaczanie

filtracji

polega na pomiarze objętości

filtratu otrzymanego z prasy filtracyjnej.

FILTRACJA – c.d.

Prasa filtracyjna typu

Baroid

FILTRACJA – c.d.

Prasa filtracyjna typu

Baroid.

FILTRACJA – c.d.

Prasa filtracyjna
wysokociśnieniowa i
wysokotemperaturowa (HPHT)
firmy Baroid:

1 – manometry;
2 – reduktory;
3 – termometr;
4 – zawór doprowadzający
ciśnienie;
5 – komora filtracyjna;
6 – termoregulator;
7 – płaszcz grzejny;
8 – zawór odprowadzający filtrat;
9 – ciśnieniowy odbieralnik filtratu;
10 - podstawa

Filtrację

płuczki wiertniczej w

podwyższonych temperaturach tzn.

do 473 K i podwyższonych

ciśnieniach do 7,0 MPa mierzy się za

pomocą prasy wysokociśnieniowej i

wysokotemperaturowej.

FILTRACJA – c.d.

Prasa filtracyjna wysokociśnieniowa i

wysokotemperaturowa (HPHT) firmy

Baroid.

FILTRACJA – c.d.

Prasa HPHT wysokociśnieniowa w warunkach dynamicznych

FILTRACJA – c.d.

Prasa HPHT wysokociśnieniowa w warunkach dynamicznych

FILTRACJA – c.d.

Prasa HPHT wysokociśnieniowa w warunkach dynamicznych

LEPKOŚĆ UMOWNA

(WZGLĘDNA)

Lejek polowy typu Marsha

Oznaczanie

lepkości

polega

na umownym określeniu

lepkości pomiarem czasu

wypływu płuczki z lejka

polowego.

Lejek polowy powinien być

tak wykonany, aby czas

wypływu 1000 cm

3

wody

destylowanej o

temperaturze 20  3

o

C

wynosił 27  0,5 s.

LEPKOŚĆ UMOWNA (WZGLĘDNA) –

c.d.

Lejek polowy typu Marsha

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE

Lepkościomierz obrotowy firmy Fann:

1 – obracający się cylinder, 2 – cylinder

pomiarowy wewnętrzny, 3 – naczynie na płuczkę, 4 – uchwyt cylindra zewnętrznego, 5 –

wał z cylindrem pomiarowym, 6 – , 7 – wziernik, 8 – skala pomiarowa, 9 – sprężyna, 10 –

przekładnia obrotów,

11 – koła zębate dla 100 i 200 obr/min, 12 – koła zębate dla 300 i 600 obr/min, 13 – koła

zębate dla 3 i 6 obr/min, 14 – wał napędowy, 15 – zbiornik napędowy synchroniczny.

Właściwości reologiczne

płuczek

wiertniczych mają duży wpływ na

przebieg procesu wiercenia otworu

wiertniczego. Zmiany tych właściwości w

trakcie wiercenia i ich regulowanie

związane są z wykonywaniem pomiarów

parametrów reologicznych płuczek

wiertniczych.

Lepkościomierze obrotowe

służą do

określenia zależności pomiędzy

szybkością ścinania cieczy a

występującym naprężeniem stycznym.

Pomiar polega na poddawaniu procesowi

ścinania całej próbki pobranej płuczki

wiertniczej, umieszczonej w przyrządzie i

mierzeniu naprężenia stycznego,

odpowiadającej danej szybkości ścinania.

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE – c.d.

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE – c.d.

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE – c.d.

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE – c.d.

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE – c.d.

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE – c.d.

WYTRZYMAŁOŚĆ STRUKTURALNA

Wytrzymałość

strukturalną

płuczki iłowej

charakteryzują sprężyste jej

właściwości. Jest ona

wielkością zmienną, zależna

od czasu pozostawienia w

stanie spokoju.

Wytrzymałość strukturalną

płuczek wiertniczych w

warunkach przemysłowych

oznacza się za pomocą

szirometru.

Szirometr:

1 – naczynie cylindryczne, 2 – cylinder pomiarowy.

WYTRZYMAŁOŚĆ STRUKTURALNA – c.d.

Szirometr

WARTOŚĆ pH (STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH)

Kwasowość, albo

zasadowość roztworów

określa się wartością

stężenia jonów wodorowych,

a w praktyce

wykładnikiem pH.

Wartośc pH oznacza się

metodą potencjometryczną

przy użyciu

pH-metru

(przez pomiar siły

elektromotorycznej ogniwa

pomiarowego w układzie:

elektroda pomiarowa,

roztwór badany, elektroda

odniesienia) lub metodą

kolorymetryczną przy użyciu

papierków

wskaźnikowych

(lakmusowych).

pH-metr:

1 – obudowa, 2 – skala, 3 –

pokrętło kompensacji temperaturowej, 4 –

pokrętło zerowania elektrycznego, 5 –

pokrętło dopasowania nachylenia

charakterystyki elektrody, 6 – wyłącznik

zasilania, 7 – przełącznik zakresów, 8 –

gniazdo wejściowe elektrody kombinowanej.

WARTOŚĆ pH (STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH)

pH - metr

WARTOŚĆ pH (STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH) – c.d.

Papierki wskaźnikowe (lakmusowe).

GRUBOŚĆ OSADU IŁOWEGO

Przykładowa zależność grubości

osadu iłowego od temperatury

podczas filtracji dynamicznej.

Grubość osadu iłowego

zależy od:

- jakości materiałów, z których
sporządzona jest płuczka,

- koncentracji fazy ilastej i
twardych cząstek w płuczce,

- koncentracji i składu
odczynników użytych do
regulowania parametrów
technologicznych płuczki,

- ilości wody odfiltrowanej do
otaczających skał oraz wody
zatrzymanej w osadzie iłowym,

- wartości różnicy ciśnień
pomiędzy ciśnieniem
hydrostatycznym słupa płuczki a
ciśnieniem złożowym.

STABILNOŚĆ I ODSTÓJ DOBOWY PŁUCZKI

Stabilność i odstój dobowy

charakteryzują ogólny stan płuczki

iłowej jako systemu koloidalno – dyspersyjnego.

Szczególnie ważna jest tutaj stabilność płuczki, wyrażająca się tym, że

okruchy przewierconych skał utrzymują się w niej w stanie

zawieszenia.

Im bardziej stabilna jest płuczka, tym wyższa jest jej zdolność do

utrzymania w stanie zawieszenia okruchów skalnych, tym lepiej

odpowiada ona warunkom wiercenia.

Stabilność płuczki należy oznaczać w tej temperaturze, w jakiej ona

znajduje się w otworze wiertniczym.

Stabilność płuczki wiertniczej oznacza się dwiema metodami:

1.

odstój dobowy

- określoną ilość płuczki zostawia się na pewien

okres czasu a następnie mierzy się ilość wody oddzielonej od płuczki;

2.

stabilność

określa się jako różnicę ciężarów właściwych płuczki

znajdujących się w górnej i dolnej części kalibrowanego cylindra;
stabilna jest ta płuczka, w której różnica ciężarów właściwych nie
wynosi więcej niż 0,02 G/cm

3

(198,14 N/m

3

).

ODSTÓJ DOBOWY PŁUCZKI

STABILNOŚĆ PŁUCZKI

ZAWARTOŚĆ PIASKU W PŁUCZCE (ZAPIASZCZENIE)

Zawartość „piasku” w płuczce jest

wskaźnikiem problemu wpływu

właściwości ściernych płuczki na

zdolność pracy poszczególnych

zespołów wiertniczych oraz jakość

tworzącego się osadu filtracyjnego

na ścianie otworu.

Test ten nie definiuje składu lecz

wielkość i ilość nierozpuszczonych

cząstek stałych w płuczce.

Zawartość „piasku” jest miarą

nierozpuszczonych cząstek stałych o

wielkości 74 m (200 mesh).

Zestaw do pomiaru zapiaszczenia

płuczki:

1 – sito 200 mesh oprawione

w cylindrze, 2 – lejek, 3 – cylinder

miarowy.

ZAWARTOŚĆ PIASKU W PŁUCZCE (ZAPIASZCZENIE) – c.d.

Zestaw do pomiaru zapiaszczenia

płuczki

ZAWARTOŚĆ FAZY STAŁEJ W PŁUCZCE

Fazą stałą

w płuczce wiertniczej nazwano wszystkie składniki mineralne i

chemiczne, które nie ulegają rozpuszczeniu.

Fazę stałą można podzielić na dwa rodzaje:

1.

użyteczną fazę stałą

, do której zalicza się:

- fazę czynną: iły i różne środki chemiczne używane do sporządzania płuczek
wiertniczych specjalnych;

- fazę bierną: baryt i inne środki obciążające;

2.

nieużyteczną fazę

składającą się ze zwiercin oraz rozdrobnionych cząstek

twardych.

Retorta elektryczna:

1 –

obudowa; 2 – komora grzejna; 3 –
pokrywa izolacyjna; 4 – wata
metalowa; 5 – naczyńko na płuczkę;
6 – chłodnica; 7 – cylinder
pomiarowy; 8 – lampa kontrolna.

ZAWARTOŚĆ FAZY STAŁEJ W PŁUCZCE – c.d.

Retorta elektryczna

ZAWARTOŚĆ FAZY STAŁEJ W PŁUCZCE – c.d.

Retorta elektryczna

SKŁAD CHEMICZNY FILTRATU Z PŁUCZKI

Skład chemiczny

określa się gdy w czasie wiercenia powstają trudności z

utrzymaniem właściwych parametrów płuczki wskutek przedostania się z

przewierconych skał do jej fazy ciekłej roztworów soli mineralnych w postaci chlorków

lub siarczanów metali i ziem alkalicznych.

Na skład chemiczny filtratu z płuczki składają się oznaczenia
następujących parametrów:

- oznaczanie alkaliczności płuczki i filtratu;

- oznaczanie zawartości jonów wapnia i magnezu;

- oznaczanie siarczków rozpuszczalnych;

- oznaczanie zawartości jonów chlorowców w filtracie;

- oznaczanie aktywnych cząstek bentonitu;

- oznaczanie zawartości gipsu w płuczce;
- oznaczanie zawartości H

2

S metodą pośrednią;

- oznaczanie zawartości jonów potasu w płuczce.

Cylinder do pomiaru zawartości H

2

S w płuczce: 1 – cylinder; 2 – tłok; 3 –

rurka wlewowa; 4 – skala; 5, 6 – zawór; 7 – nasadka gumowa; 8 – rurka
wskaźnikowa H

2

S.

SKŁAD CHEMICZNY FILTRATU Z PŁUCZKI – c.d.

Oznaczanie zawartości H

2

S metodą pośrednią polega na wydzieleniu H

2

S

z próbki płuczki przez zakwaszenie roztworem H

2

SO

4

, a następnie

przetłoczeniu prze4z rurkę wskaźnikową i dokonaniu odczytu.

Przyrząd do pomiaru zawartości H

2

S w płuczce wiertniczej: 1 – naczynie; 2 – korek

gumowy; 3 – rurka wlewowa; 4, 5 – kurki, 6 – rurka; 7 – mieszek; 8 – rurka
wskaźnikowa.

MIESZADŁA

MIESZADŁA – c.d.

MIESZADŁA – c.d.

MIESZADŁA – c.d.

DZIĘKUJĘ

ZA

UWAGĘ