1. Scharakteryzuj bentonit jako materiał do sporządzania płuczek wiertniczych
2. Zdefiniuj parametry reologiczne i podaj wzory dla ich obliczenia posługując się
wiskozymetrem fann.
3. Jakim zjawiskom może polegać suspensja bentonitu. Wymień i opisz z przyczynę
i/lub działanie środków.
4. Przedstaw podział związków chemicznych wg masy cząsteczkowej oraz kierunku ich
działania w płuczce wiertniczej.
5. Scharakteryzuj pochodne skrobi i celulozy, podaj cel ich stosowania.
6. Co to są biopolimery. Podaj przykład i scharakteryzuj.
7. Jak otrzymujemy polimery syntetyczne. Podaj wzór polimeru PHPA.
8. Podaj podział materiałów obciążających i kryteria ich przydatności do płuczek
wiertniczych.
9. Wymień rodzaje płuczek do przewiercania skał ilastych i scharakteryzuj oddziaływania
płuczki polimerowo-potasowej.
10. Wymień rodzaje płuczek do przewiercania skał ilastych i scharakteryzuj oddziaływania
płuczki krzemianowej.
11. Wymień rodzaje płuczek do przewiercania skał ilastych i scharakteryzuj oddziaływania
płuczki glikolowo-potasowej.
12. Wymień rodzaje płuczek do przewiercania skał ilastych i scharakteryzuj
oddziaływania płuczki wodorotlenkowej.
13. Podaj przyczyny zmniejszania przepuszczalności skał zbiornikowych w strefie
przyotworowej i ogólne wymogi dla płuczek do dowiercania złóż, opisz rolę i typy
blokatorów.
14. Scharakteryzuj płuczki do dowiercania złóż, w tym podwyższonych ciśnieniach
złożowych (płuczki solankowe, mrówczanowe itp.).
15. Scharakteryzuj materiały do likwidacji zanikań płuczki i ich stosowanie w zależności
od wielkości zanikań.
16. Rodzaje korozji i przyczyny występujące w czasie wiercenia otoworów.
17. Podaj zagrożenia wynikające z występowania siarkowodoru i sposoby jego
neutralizacji.
18. Podaj przyczyny degradacji i biologicznej i metody zapobiegawcze.
19. Wymień urządzenia do oczyszczania płuczek wiertniczych z uwzględnieniem wielkości
oddzielanych cząstek stałych w poszczególnych urządzeniach.
20. Opisz budowę i działanie sit wibracyjnych (uwzględnij modernizację).
21. Opisz budowę i działanie hydrocyklonów (desander, desilter, mudcleaner).
22. Opisz budowę i działanie wirówki dekantującej i separatora obrotowego (uwzględnij
modernizację).
23. Scharakteryzuj płuczki do wierceń HDD.
24. Scharakteryzuj płuczki do wierceń hydrogeologicznych.
25. Jakie badania należy wykonać dla oznaczenia toksyczności materiałów płuczkowych.
26. Scharakteryzuj płuczki do przemieszania utworów solnych.

1. Bentonit jako materiał do sporządzania płuczek (budowa,
hydratacja).

Bentonit jest skałą osadową. Głównym składnikiem bentonitu jest
montmorylonit..Bentonity zbudowane są z pakietów składających się z 2 warstw
tetraedrycznych i 1 oktaedrycznej miedzy nimi. Bentonity klasyfikowane są ze względu na
dominujące w przestrzeniach międzypakietowych kationy wymienne jako sodowe lub
wapniowe. Gdy przeważają jony sodu w przestrzenie międzypakietowe adsorbuje się
woda, i minerał pęcznieje, lub następuje separacja kryształu na poszczególne pakiety
warstw.
Najlepszy jest bentonit sodowy- duża pojemność wymienna, bdb właściwości
dyspersyjne.
Właściwości bentonitu sodowego – zdolność do pęcznienia, może adsorbować 5 razy
więcej wody niż sam waży, a przy pełnym nasyceniu zajmuje objętość ok 15 razy większą
niż w stanie suchym.. Może być nieograniczoną ilość razy uwadniany i suszony,
zamrażany i rozmrażany bez utraty pierwotnych właściwości.

Hydratacja – pomimo wielu badań proces ten dla bentonitu sodowego nie jest calkowicie
wyjaśniony. Na pęcznienie wpływa kombinacja czynników:
- polaryzacja molekuł wody – polaryzacja cząsteczek wody umożliwia ich uporządkowana
adsorpcję w przestrzeniach międzypakietowych montmorylonitu
- geometryczne powinowactwo warstwy wody z w-wa tetraedryczną pakietu – atomy
tlenu na powierzchni w-wy tetraedrycznej ułożone są w węzłach sześciokątnej siatki
która przystaje do siatki tworzonej przez atomy wodoru w cząsteczkach wody i możeliwe
staje się wiązanie wodorowe.
- ujemny ładunek powierzchni pakietów
- obecność sodu w pozycjach wymiennych – przy dostępie czystej wody jony sodu w
przestrzeniach międzypakietowych napędzają powyższe reakcje. Ujemny ładunek oraz
heksagonalne ustawienia atomów tlenu warunkuje tworzenie się pierwszych
spolaryzowanych warstw wody.

2. Zdefiniuj parametry reologiczne i wzory, dla Fanna.

Reologia – nauka dotycząca płynięcia, przepływu.
Lepkośc plastyczna – wynika z mechanicznego tarcia między cząsteczkami cieczy i fazy
rozproszonej, wyraża się w milipaskalosekundach (mPas), wylicza przez odjęcie wartości
momentu obrotowego przy 300 obr/min od wart momentu przy 600obr/min

PV= ηpl= M600-M300 [mPas]

Lepkośc pozorna – nie jest wielkością stał, zalezy od szybkości ścinania, wyraża się w
{mPas}, wylicza przez podzielenie momentu 600obr/min przez 2.

AV = ηs = M600/2

Granica płynięcia – wielkość minimalnego naprężenia stycznego powyżej którego
nasępuje płynięcie cieczy. wyrażona funtach na 100stóp kwadratowych [1lb/100ft2],
wylicza się przez odjęcie lepkości plastycznej płuczki od wartości momentu przy
300obr/min.

YP = ηy =M300-PV (y = 0,4788(M300-PV) [N/m2]

Wytrzymałość strukturalna – próbkę płuczki należy nalać do stabilnego pojemnika,
mieszac ok 15s przy najwyższych obrotach cylindra. Odczekać 10s i obracać powoli gałką
do pomiaru wytrzymałości str w kierunku przeciwnym do ruchu zegara. Max wychylenie
tarczy jest początkową wytrzymałością str [1lb/100ft2]. Następnie ponownie wymieszac
płuczkę i odczekac 10min, powtórzyć pomiar. Zanotować wart max odczytu jako
wytrzymałosć str po 10 min wyrażoną w [1lb/100ft2] w celu otrzymania wyniku w N/m2
pomnożyc wynik przez 0,4788.

Wytrzymałość str – minimalna siła przypadająca na jednostkę powierzchni która
potrzebna jest do zniszczenia struktury wewnętrzenej płuczki.

3. jakim zjawiskom może podlegać suspensja bentonitu pod
wpływem czynników zewn.

Cząstki iłu mogą znajdować się w następujących stosunkach połączeń: koagulacji,
dyspersji, flokulacji i deflokulacji.

Koagulacja (łączenie ściana do ściany) prowadzi do uformowania grubszych płytek i
pakietów. To zmniejszenie liczby cząstek powoduje zmniejszenie lepkości plastycznej.
Koagulacja może być spowodowana wprowadzeniem kationów +2.
Peptyzacja
- dodanie peptyzatorów (sole nieorganiczne – węglan sodowy, fosforany lub oligomery
jakieś)
~ koagulacyjne agregaty dyspergują
= zapobiega się lub cofa koagulację
Dyspersja – zjawisko odwrotne do koagulacji, prowadzi do powstania większej liczby
cząstek i wyższej lepkości plastycznej. Płytki iłu przed hydratacją są ze sobą połączone,
kiedy następuje proces hydratacji następuje dyspersja. Stopień dyspersji elektrolitu w
wodzie, czasu, wymiennych kationów iłu, koncentracji iłi i temp.

Flokulacja odnosi się do łączenia cząstek typu krawędź do krawędź lub krawędź do
ściany. Zjawisko to prowadzi do zwiększenia lepkości
Deflokulacja – rozłączenie sflokulowanych cząstek. W wyniku deflokulacji następuje
zmniejszenie lepkości, tak więc deflokulatory rozrzedzają płuczkę.

4. Podział związków chemicznych ze względu na masę cząsteczkową i
kierunek działania

.

Małocząsteczkowe <500g/mol
Oligomery 500-10000 g/mol
Polimery > 10000 g/mol.

Związki małocząsteczkowe (elektrolity) – NaOH, Na2CO3, NaHCO3, CaO, Ca(OH)2, CaCl2,
KOH, KCl;
powodują koagulację i w konsekwencji zwiększa się filtracja, lepkość zależy od ilości tego
środka, najczęściej (przynajmniej sole) dostają się do płuczki z przewierconych formacji
Oligomery – peptyzatory:
- taniny – naturalne garbniki roślin (quaebracho)
- lignosulfoniany – modyfikowane produkty odpadowe przy produkcji celulozy
- lignity 0 wyekstrahowane kwasy humusowe z węgla brunatnego i torfu.
Polimery : proste (anionowe - i kationowe+), kompleksowe (anionowe, kationowe,
amfoteryczne), niejonowe ( bez ładunku);

5. Pochodne skrobi i celulozy oraz cel ich stosowania.

Celuloza – jest to najprostszy polimer naturalny, merem jest D-glukloza
Pochodne celulozy:
KMC :(karboksymetyloceluloza)– produkt reakcji celuloza +NaOH + kwas
jednochlorooctowy; zmniejsza filtrację i reguluje parametry reologiczne.polofix
HEC (hydroksymetyloceluloza),- podwyższanie lepkości płuczek, odporna na temperatury
do 120 stopni C.
KMHEC- ma właściwości hydrofilowe, dobrze rozpuszczalna w płuczkach.
HEKMC- nie stosuje się w płuczkach
Pochodne skrobi otrzymywane są w wyniku kleikowania(obróbki termiczno- alkalicznej
skrobi).
Modyfikacja skrobi- termiczna obróbka: para wodna + NaOH
Są to:
-KMS – karboksymetyloskrobia, powstaje w wyniku działania solą sodowa kwasu
monochlorooctowego na skrobię alkaliczną. Obniża filtrację.
-HRS – hydroksypropyloskrobia, otrzymywana w wyniku reakcji syntezy skrobii alkalicznej
i tlenku propylenu. Odporna na sole(a KMS nie) .Reguluje filtrację i parametry
reologiczne.

6.Co to są biopolimery , przykład, scharakteryzuj

.

Biopolimery to polimery uzyskiwane w wyniku działania enzymów lub bakterii.
Surowcami od ich otrzymywania są mąka , melasa itp. Przykładem jest polimer Xanthan
Gum: masa cząst. 2-3 mln; ma silnie rozgałęzioną strukturę. Roztwór xanthan gum jest
pseudoplastyczny (ze wzrostem szybkości ścinania maleje lepkość roztworu, po
ustaniu działania siły lepkość jest odbudowywana) i tiksotropowy. Dzięki jego
właściwościom w czasie przerw w krążeniu płuczki powstaje struktura wspomagająca
wynoszenie lub utrzymywanie zwiercin. Służy doi podwyższania parametrów
reologicznych.

7.Jak otrzymujemy polimery syntetyczne. Podaj wzór polimeru PHPA.

Polimery syntetyczne - są całkowicie wykonane przez człowieka, otrzymywane przez:
- polimeryzację – łączenie się wielu cząsteczek monomeru w jedną makrocząsteczkę bez
wydzielania produktów ubocznych.
- Polikondensację- polimeryzacja z wydzieleniem się małocząsteczkowych produktów
ubocznych np. H2O, HCl
- Poliaddycja ma charakter pośredni między polimeryzacją a polikondensacją. Podobnie
jak polikondensacja jest to reakcja przebiegająca w sposób stopniowy, lecz nie jest
procesem odwracalnym. Polimery otrzymywane w wyniku poliaddycji mają ten sam skład
chemiczny co monomery, lecz różnią się od nich budową.
- Modyfikacja chemiczna polimerów naturalnych i syntetycznych

Działanie polimerów:
- wspomaganie koloidów ochronnych obniżających filtrację
- zmniejszenie zużycia środków rozrzedzających do płuczki
- zwiększenie postępu wiercenia
-zmniejszenie ilości bentonitu w płuczce
- lepsza smarność płuczki
- poprawa hydrauliki płukania otworu

8. podaj podział materiałów obciążających i kryteria przydatności do
płuczek wiertniczych.

Kryteria przydatności materiałów obciążających do płuczek wiertniczych: gęstość, stopień
rozdrobnienia, hydrofilność, skład chemiczny i mineralny, wilgotność. Duże znaczenie
mają także: właściwości ścierne materiału obciążającego, skłonność do sedymentacji,
zawartość resztek odczynników chemicznych używanych podczas flotacyjnego
wzbogacania niektórych materiałów obciążających.
Materiały obciążające:
1. Stałe materiały obciążające:
-baryt-duża gęstość, obojętność chemiczna wobec innych skł. płuczki, nieszkodliwość dla
środowiska i zdrowia.
- sproszkowane rudy żelaza-np. hematyt, magnetyt, duża twardość-duże działanie
ścierne płuczki na świder, rury..
-Galena-bardzo duża gęstość, stosowana do superciężkich płuczek(erupcje)
2.Węglanowe materiały obciążające-np. kreda, wapień, marmur, dolomit.; stosowane
do dowiercania złóż, obojętne chemicznie-można stosować w dużej ilości. Są
rozpuszczalne w kwasach.
3.sole nieorganiczne- do dowiercania złóż węglowodorów, niektóre solanki ciężkie silnie
korodują.
4. Sole organiczne- np. mrówczany: sodowy, potasowy, łatwo rozpuszczalne, dają
roztwory o niskiej lepkości, niska

9. Wymien płuczki do przewiercania skał ilastych.

Płuczki do przewiercania skał ilastych:
potasowo-polimerowa, krzemianowa, glikolowo-potasowa, , wodorotlenkowa,
amfoteryczna
Płuczka polimerowo – potasowa
Stosowana do przewiercania skal łupkowych, ilasto-łupkowych, margli, wierceń otworów
kierunkowych. Odporność termiczna do 120oC, wysoka odporność na skażenia.

W płuczkach tego typu wykorzystano ograniczenie hydratacji w wyniku:
- inhibitowania jonowego (K+) przez zastosowanie KCl (K2CO3) lub CH3COOK),
- inhibitowania polimerowego na skutek kapsułkującego działania polimeru PHPA

Płuczka ta wedle stosowanej obecnie receptury nie zawiera w swoim składzie środków
dyspergujących, co wpływałoby na dezintegracje zwiercin. Wymiana jonowa pozwala na
umiejscowienie się jonów potasowych (K+) w przestrzeniach międzypakietowych, a fakt
że nie ulegają one hydratacji, powoduje ograniczenie migracji wody w te przestrzenie.
Adsorpcja wielkocząsteczkowego polimeru PHPA zarówno na zwiercinach jak i na ścianie
otworu (kapsułkowanie) dodatkowo ogranicza zjawisko hydratacji.

10. Wymien płuczki do przewiercania skał ilastych.

Płuczki do przewiercania skał ilastych:
potasowo-polimerowa, krzemianowa, glikolowo-potasowa, , wodorotlenkowa,
amfoteryczna
Płuczka krzemianowa
Głównym składnikiem płuczek krzemianowych jest szkło wodne. Przy obniżeniu pH (np.
przez dodanie kwasu) w roztworze o stosunkowo wysokim stężeniu krzemianów
anionowe oligomery krzemianów ulegają polimeryzacji w wyniku czego powstaje żel.
Powstanie żelu następuje szczególnie szybko przy pH obojętnym. Proces ten jest
spowalniany w obecności dwuwartościowych. Z jonami Ca2+ i Mg2+ krzemiany tworzą
związki nierozpuszczalne.
Takie zżelowane z produktami reakcji krzemiany powodują stabilizację łupków ponieważ:
-Stają się fizyczną barierą, która zapobiega dalszej penetracji filtratu w skałę, efektywnie
izolując przewiercaną formację łupków;
-Następuje zwiększenie efektywności membrany na kontakcie łupek – płuczka wiertnicza.
Krzemiany są znane jako efektywny czynnik tworzenia membran. Aby zapobiec
destabilizującemu przepływowi osmotycznemu wody z płuczki do łupków, aktywność
wody w płuczkach krzemianowych musi być w równowadze z aktywnością wody w
łupkach .
Obecność soli jednowartościowych takich jak NaCl i KCl, w płucze powoduje działanie
synergiczne:
- kationy jednowartościowe Na= i K= mogą wymieniać kationy w łupkach na takie jak Ca+
lub Mg+, które następnie mogą brać udział w reakcjach z krzemianami;
- duże stężenie soli sprzyja powstawaniu żelu przez skrócenie czasu żelowania;
- roztwory soli mogą być użyte w celu uzyskania równowagi pod względem aktywności
chemicznej płuczki i łupków , w celu zapobieżenia osmotycznemu przepływowi wody z
płuczki do łupków.

11. Wymien płuczki do przewiercania skał ilastych.

Płuczki do przewiercania skał ilastych:
potasowo-polimerowa, krzemianowa, glikolowo-potasowa, , wodorotlenkowa,
amfoteryczna
Płuczka glikolowo – potasowa
Płuczka glikolowo – potasowa stosowana jest do przewiercania skał ilasto-łupkowych,
jest płuczką wodno dyspersyjna z dodatkiem gliceroli i poligliceroli oraz poliglikoli. Płuczki
glikolowo potasowe zawierają: bentonit, polimer do regulacji filtracji, KCl, emulgulator i
poliglikol. Płuczka charakteryzuje się podwyższonymi parametrami reologicznymi, małą
filtracją. Płuczkę można zasolić do nasycenia lub obciążyć do żądanej gęstości.
Inhibitujące działanie płuczki jest następujące: poliglikol działa jak penetrujący klej, który
przenikając do porów skały ilastej utwardza ją, przy czym decydujące znaczenie w tym
procesie mają wiązania wodorowe. Przenikając do skały, poliglikol wypiera z niej wodę ze
względu na silniejsze powinowactwo iłu do glikolu aniżeli wody. Inna teoria mówi że
podstawowe znaczenie w procesie inhibitowania skał ilastych ma wypieranie wody z

powierzchni skały i tworzenie trwałych kompleksów iłowo-poliglikolowych. Ważne
znaczenie ma w tym przypadku zjawisko rozdziału faz, polegające na wytrącaniu
mikrokropelek poliglikolu w płuczce wiertniczej w podwyższonej temperaturze, tj.
powyżej punktu zmętnienia. Oddzielająca się z płuczki faza poliglikolowa osadza się na
ścianie otworu, tworząc lepką, podobną do oleju hydrofobową warstwę, która nie ulega
rozpuszczeniu przez płuczkę wiertniczą. Płuczka glikolowo potasowa jest odporna na
skażenie solami metali jednowartościowych, oraz dwuwartościowych. Jej zaletą jest
łatwa zmywalność osadu filtracyjnego oraz dobra smarność.

12. Wymien płuczki do przewiercania skał ilastych.

Płuczki do przewiercania skał ilastych:
potasowo-polimerowa, krzemianowa, glikolowo-potasowa, , wodorotlenkowa,
amfoteryczna
Płuczka wodorotlenkowa
Płuczka ta odznacza się niskimi wartościami lepkości plastycznej oraz podwyższonymi
wartościami lepkości pozornej, a także granicy płynięcia i wytrzymałości strukturalnej.
Wytrzymałość strukturalna jest tak duża , że w płuczce zawieszają się duże okruchy skał,
a nawet kawałki metalu. Duża granica płynięcia i wytrzymałość strukturalna powodują że
łatwo jest wznowić krążenie płuczki i nie trzeba dużej energii do przejścia ze stanu
pseudoplastycznego do konwencjonalnej cieczy . Płuczka ta zapobiega dyspersji i
pęcznieniu skał ilastych, eliminując w dużym stopniu trudności z ich przewiercaniem.
Opory przepływu niższe o 52% w stosunku do konwencjonalnych płuczek.

13. Podaj przyczyny zmniejszania przepuszczalności skał
zbiornikowych w strefie przyotworowej i ogólne wymogi dla płuczek
do dowiercania złóż, opisz rolę i typy blokatorów.

Jako przyczyny zmniejszania przepuszczalności strefy przyotworowej złoża wymienia się
następujące
zjawiska:
- Kolmatacja porów cząstkami fazy stałej (ilastymi) i przedostanie się do skały płuczki lub
filtratu,
- Kolmatacja porów wywołana przez przez bakterie lub ich metaboliczną aktywność,
- Pęcznienie lepiszcza ilastego,
- Powstawanie w przestrzeni porowej trwałych emulsji wodno-ropnych,
- Odkładanie się w porach nierozpuszczalnych soli, osadów, polimerów itp.
- Naruszenie równowagi w warstwach produktywnych: ropa- gaz- woda złożowa, w
wyniku czego następuje wypieranie płynów złożowych wodą,
- Zmiana przepuszczalności względnej faz i spadek przepuszczalności dla ropy naftowej,
- Powstanie na powierzchni skały (hydrofilnej) warstewki wodnej (0,1-0,87 m), która
wpływa
na zmniejszenie przepuszczalności.

Wymogi dla płuczek do przewiercania złóż:
Do dowiercania złóż ropy i gazu zalecane są płuczki beziłowe na osnowie solanek z
dodatkiem środków chemicznych spełniających rolę zagęstników i obniżających filtrację
oraz blokatorów. Najlepsze są solanki i mrówczany.
Solanki - idealna płuczka do przewiercania złóż powinna zawierać: ”ciężką” solankę,
minimalną zawartość fazy stałej, polimery do regulowania lepkości i filtracji, odczynnik
do regulowania pH.
Mrówczany - płuczka z ich dodatkiem nie powoduje uszkodzenia strefy przyotworowej,
niewielka toksyczność dla środowiska i chromosomów, zwiększają lepkość zmniejszają
filtrację, pozwala na zwiększenie stabilności lepkości przy wzroście temperatury.
Blokatory – stosowane do zmniejszenia filtracji. Stosowane w celu uniknięcia
mechanicznego uszkodzenia strefy przyodwiertowej. Nie moze to byc bentonit ani żaden
materiał ilasty. Stosowane też do likwidacji ucieczek płuczki, a także jako obciążające
(węglan wapniowy).
Rodzaje blokatorów
- rozpuszcalne w ropie – odmiany żywic syntetycznych, rozdrobnionych, woski, po
dodaniu do beziłowej płuczki lub solanki zabiegowej ulegają dyspersji i tworzą zawiesinę.
- węglanowe rozpuszczalne w HCl – odmiany CaCO3 (kreda, wapień, dolomit, marmur)
- solne, rozpuszczalne w wodzie – otrzymywane z rozdrobnionej soli kamiennej, do
rozpuszczenia używa się solanki o różnym nasyceniu. Mogą byc dodawane tylko do takich
cieczy których fazę ciekłą stanowi nasycony roztwór NaCl lub innej soli.
- celulozowe – włókniste – ze skorupek orzechów ziemnych, pod wpływem cisnienia są
wprasowywane w skałę m przy obniżeniu cisnienia wypychane.

14.Scharakteryzuj płuczki do dowiercania złóż, w tym podwyższonych
ciśnieniach złożowych (płuczki solankowe, mrówczanowe itp.).

Płuczki dowiercania złóż zapewniają w dużym stopniu ochronę przepuszczalności strefy
przy otworowej złoża, a ich użycie w czasie wiercenia zapewnia uzyskanie wysokich
wskaźników wiercenia w otworach pionowych i horyzontalnych. Do tego typu płuczek
należą:
- płuczki solankowe,
- płuczki mrówczanowe.

Płuczki solankowe
Idealna płuczka o dużej gęstości do dowiercania złóż powinna zawierać "ciężką" solankę,
minimalną zawartość fazy stałej, polimery do regulowania lepkości i filtracji oraz
odczynnik do regulowania pH.
Zalety płuczki solankowej DIF:
- dobre parametry reologiczne i filtracja przy dużych różnicach ciśnienia oraz odporność
tenniczna w dostatecznie długim okresie;
- łatwe usunięcie osadu filtracyjnego zawierającego tylko niezbędną ilość cząstek stałych
dla ochrony danej formacji;

- ochrona naturalnej przepuszczalności złoża;
- dobre właściwości smarne;
- stabilizowanie skał ilastych;
- możliwość uzyskania dużej gęstości (ok. 2,0 Mg/nr' w temp. 80°C i ok. 1,7 Mg/m3 w
temp. 100°C) bez dodatku środków obciążających;
- stabilność systemu w obecności zwiercin lub cementu;
- skład płuczki można dobrać w zależności od warunków panujących w otworze.
Płuczki mrówczanowe
Termin "phlczki rnrówczanowe" odnosi się ogólnie do trzech zasadniczych związków
rozpuszczalnych w wodzie:
- mrówczan sodu
- mrówczan potasu
- mrówczan cezu
Wszystkie te roztwory charakteryzują się wysoką rozpuszczalnością w wodzie.
Istnieje wiele mechanizmów powodujących uszkodzenia strefy przyotworowej złoża.
Niektóre z nich możemy omijać, stosując płuczki na osnowie mrówczanów. Na przykład:
- możemy obniżyć infiltrację części stałych zawartych w płuczce do danej formacji skał
(przy stosowaniu tej płuczki nie jesteśmy zmuszeni dodawać środków obciążających);
- powodujemy powstawanie (poprzez dodatek węglanu wapnia) cienkiego, trwałego oraz
łatwo rozpuszczalnego osadu filtracyjnego, co pozwala na niedopuszczenie do kolmatacji
strefy produktywnej;
- możemy zapobiec tworzeniu się szkodliwego osadu występującego podczas kontaktu
płuczek zawierających dwuwartościowe kationy z wodą zawierającą jony węglanowe
lub siarczanowe, stosując solankę mrówczanową (zawierającą tylko jednowartościowe
kationy).

15. Scharakteryzuj materiały do likwidacji zanikań płuczki i ich
stosowanie w zależności od wielkości zanikań.

Utrata krążenia płuczki może następować:
- wskutek zaników płuczki przy przewiercaniu przez formacje silnie porowate,
nieskonsolidowane lub szczelinowate i skawemowane,
- w wyniku hydraulicznego szczelinowania wywołanego zbyt dużym ciśnieniem w
otworze.
Stosowane w wiertnictwie wypełniacze do likwidacji zaników płuczki wiertniczej można
podzielić na trzy grupy: włókniste, płatkowe i ziarniste.
Włókniste odmiany wypełniaczy są głównie pochodzenia roślinnego, chociaż mogą
być używane także włókna pochodzenia zwierzęcego, włókna mineralne, a także włókna
syntetyczne, Większe znaczenie mają w tym przypadku wymiary włókien i ich
zróżnicowanie
aniżeli rodzaj czy skład wypełniacza.

Materiały włókniste uszczelniają skutecznie przede wszstkim skały porowate: (PIaskowce,
piaski i żwiry). Mogą być także stosowane do uszczelniania skal spękanych i
szczelinowatych.
Wypełniacze w postaci płatków to przede wszystkim pocięty celofan, mika i luski z
nasion bawełny.
Te ostatnie zawierają także pewne ilości włókien i ziaren. Wypełniacze te stosowane są
powszechnie do uszczelniania skal porowatych i szczelinowatych.
Wypełniacze ziarniste :
Materiały ziarnisteo odpowiednio zróżnicowanych wymiarach cząstek mogą być użyte do
uszczelniania szczelinowatych stref zaniku płuczki wiertniczej, a także warstw
utworzonych ze żwirów. Wypełniacze dodawane do płuczki wiertniczej, w celu likwidacji
zaników pełnią swoją rolę tylko w tych przypadkach, gdy szerokość szczelin jest mniejsza
niż 6,5 mm, zaś grubość ziaren osadów żwirowych nie przekracza 25 mm. Przy większych
wymiarach szczelin i porów konieczne jest stosowanie innych metod likwidacji zaników
płuczki wiertniczej.

16. Rodzaje korozji i przyczyny występujące w czasie wiercenia
otoworów

Wyróżniane są następujące rodzaje korozji w zależności od wywołujących ją czynników:
-korozja tlenowa, występująca wówczas, gdy do płuczki wiertniczej przedostają się
niepożądane powietrze lub gdy płuczka jest ."celowo napowietrzana (aeryzowana),
- korozja siarkowodorowa, której żródłem jest siarkowodór dopływający z
przewiercanych
warstw lub powstający w płuczce wiertniczej na skutek fermentacyjnego lub terrnicznezo
rozkładu niektórych jej składników
- korozja wywoływana przez dwutlenek węgla, którego źródłem moze byc działalność
bakterii lub dopływ z przewiercanych warstw; ,
- korozja wywoływana przez elektrolity stanowiące komponenty, płuczki lub
rozpuszczone w solankach wgłębnych , przedostających się do płuczki wiertniczej.
Czynnikami zwiększającymi agresywność korozyjną płuczki wiertniczej, oprócz
składników przewidzianych w jej recepturze, mogą być dopływające do otworu
wiertniczego płyny złożowe (solanki o różnym stężeniu elektrolitów, siarkowodór I
dwutlenek węgla, a także tlen).

17. Podaj zagrożenia wynikające z występowania siarkowodoru i
sposoby jego neutralizacji.

Zagrożenia:
Zawarty w płuczce wiertniczej działa trująco na organizm człowieka, a także na rośliny i
zwierzęta, powoduje podrażnienie górnych dróg oddechowych i spojówek, a po 8
godzinach
następuje śmierć, Powoduje korozje siarkowodorową przewodu wiertniczego, osprzętu i
rur okładzinowych oraz towarzysząca jej korozję wodorowa, jest przyczyną złamań rur

płuczkowych, pękania połączeń gwintowych i związanych z tym awarii wiertniczych. Pod
wpływem siarkowodoru gwałtownemu pogorszeniu ulegają właściwości płuczki
wiertniczej. Obniżeniu ulega wartość pH, zwiększa się lepkość oraz filtracja i następuje
zanik
wytrzymałości strukturalnej, wkońcu płuczka może utracić płynność. Gęstnienie płuczki i
utrata Wy1rzyrnałości strukturalnej utrudnia w dużym stopniu jej obciążanie, mające na
celu likwidację dopływu siarkowodom do otworu wiertniczego.
Zwalczanie korozji siarkowodorowej polega głównie na:
- zwiększaniu pH płuczki wiertniczej do ponad 10;
- zastąpieniu składników płuczki ulegających tennicznemu rozkładowi innymi środkami
chemicznymi bardziej odpomymi na wysoką temperaturę, zastosowaniu środków
bakteriobójczych zapobiegających
biologicznemu rozkładowi koloidów skrobiowych, biopolimerów i in.;
- dodawaniu do płuczki wiertniczej środków neutralizujących siarkowodór, zwiększaniu
gęstości płuczki wiertniczej w celu ograniczenia dopływu siarkowodoru do otworu
wiertniczego;
- dodawaniu do płuczki inhibitorów korozji.

18. Podaj przyczyny degradacji biologicznej i metody zapobiegawcze.

W związku z przewiercaniem różnego rodzaju skał w profilu geologicznym projektuje się
płuczki o zróżnicowanym składzie chemicznym; coraz częściej stosuje się płuczki olejowe
lub syntetyczne. Na zwiercinach będą ulegać adsorpcji stosowane w płuczkach polimery,
a związana z nimi woda będzie zawierać związki nieorganiczne, zaś w przypadku dopływu
płynów złożowych w usuwanej substancji mogą wystąpić również węglowodory. Dlatego
też każdorazowo w odniesieniu do danego otworu należy w wyniku przeprowadzonych
testów określić sposób utylizacji odpadów płuczkowych. Ważnym parametrem
charakteryzującym odpady jest stopień ich zagęszczenia, który osiąga się przez flokulację.
Do zminimalizowania szkodliwości odpadów wiertniczych wykorzystuje się nowoczesny
sprzęt, np. sita lineame i piętrowe, odpiaszczacze, odmulacze, wirówki, mieszalniki oraz
stacje f1okulacyjne.
Umożliwiają one powtóme wykorzystanie znacznej części płuczki wiertniczej oraz
zmniejszenie ilości wytworzonych odpadów płuczkowych. Wynikiem tego jest zwiększony
procentowy udział zwiercin w odpadach wiertniczych, które jako faza stała umożliwiają
przyspieszony proces rekultywacji.
Bioremediacja
Technika znana pod nazwą bioremediacji wykorzystuje mikroorganizmy do degradacji
odpadów
zanieczyszczonych węglowodorami. Do tych mikroorganizmów zaliczamy:
- bakterie,
- grzyby,
- mikroskopijne glony,
- pierwotniaki.

Degradacja węglowodorów zwykle wymaga obecności tlenu, gdyż reakcja rozkładu
polega na
wbudowaniu cząsteczki tlenu do związku organicznego. Za reakcję odpowiedzialny jest
specjalny enzym, oksygenaza, wchodzący w skład komórek bakterii. Bakterie te
charakteryzują się wysokim wzrostem w obecności ropopochodnych oraz szybkim
zużyciem substratu.
Kompostowanie
Kompostowanie polega na mieszaniu w pryzmach kompostowych odpadu z dużą ilością
wypełniacza w postaci np. drewnianych wiórów, trocin. słomy, łusek ryżowych,
zbożowych, strąków, łupin, plew itp. w celu zwiększenia porowatości i zdolności
przewietrzenia. Czynnik wypełniający pozwala na zachowanie areacji nawet przy dużej
wilgotności. Aby podwyższyć pojemność wodną mieszaniny odpadu i wypełniacza oraz
dostarczyć mikroelementów, można dodawać obornik lub inne odpady rolnicze.
Oczywiście, w razie potrzeby, można dodawać nawozów fosforowych i azotowych.
Wyróżniamy cztery etapy kompostowania:
- etap procesu zachodzący w temperaturze poniżej 40°C,
- etap procesu zachodzący w temperaturze powyżej 40°C,
- chłodzenie,
- dojrzewanie.
Landfarming stosowany jest do degradacji odpadów przemysłu naftowego już od lat.
Kontroluje się dozowanie odpadu na powierzchnię ziemi i zabiegi agrotechniczne. Ideą
landfarmingu jest wykorzystanie naturalnego zespołu mikroflory i fauny glebowej do
metabolizowania i transfonnacji odpadu w miejscu wytworzenia. Jest to metoda
bioremediacji. Dla inwestorów ta metoda jest atrakcyjna, ponieważ nie wyrnaga
odległego transportu.
Wermikultura polega na wykorzystaniu dżdżownic do przerobu odpadów organicznych w
material mogący dostarczyć nawozu wspomagającego wzrost roślin. Od kilku Jat używa
się dżdżownic do transformacji odpadów organicznych w nawóz organiczny. Sukces
procesu zależy od temperatury i rodzaju odpadu.
Recykling.Inną grupą metod postępowania z odpadowymi płuczkami wiertniczymi może
być ich utylizacja, tak aby nadawały się do wielokrotnego użytku jako wtórne produkty.
Odpady wiertnicze mogą być poddane recyklingowi. Ich składniki po separacji mogą być
wykorzystane jako dodatek lub jako zamienniki dla surowców, które są wymagane do
produkcji niektórych materiałów.

19. Wymień urządzenia do oczyszczania płuczek wiertniczych z
uwzględnieniem wielkości oddzielanych cząstek stałych w
poszczególnych urządzeniach.

Sita wibracyjne >74 mm - 10000 mm
Hydrocyklony 15 – 800 m
Wirówki 1- 50 m

20. Opisz budowę i działanie sit wibracyjnych (uwzględnij
modernizację).

Sita wibracyjne – urządzenie przesiewające, dzięki ruchom wibracyjnym siatek oddzielają
zwierciny od płuczki.
Podział: o ruchu kołowym, eliptycznym, liniowym. Dla poprawienia efektywności
oczyszczania montuje sie kilka sit w zespoły kaskadowe Czynniki determinujące
efektywność sit – wymiar oczek i kształt sit.
Modernizacja sit
Badania nad unowocześnieniem sprzętu do oczyszczania płuczki przynoszą wiele korzyści,
takie jak:
- wzrost prędkości wiercenia otworu,
- oszczędność mocy,
- krótszy czas głębienia otworu,
- korzyści ekonomiczne.
Badania przeprowadzone na sitach doprowadziły do poprawy skuteczności ich pracy.
Skupiono się na ruchach, jakie wykonuje sito podczas pracy. Zaobserwowano linearny
ruch sit. Po dopracowaniu ruchu wykonywanego przez sita uzyskano wzrost stopnia
oczyszczania. Ważnym elementem są siatki sit, które w najnowszych rozwiązaniach
składają się z kilku warstw. Ważną rolę odgrywa także sztywność ekranu (siatki) sita,
ponieważ brak odpowiedniej sztywności spowoduje zakłócenia w roboczym ruchu
linearnym sita. Zastosowanie sztywniejszej siatki nie powoduje zaburzenia ruchu
linearnego, co skutkuje optymalnym oczyszczaniem.

21. Hydrocyklony Budowa i działanie

Hydrocyklony klasyfikowane jako odpiaszczacze lub odmulacze sąurządzeniami, w
których energia hydrauliczna zamieniana jest na siły odśrodkowe.
Hydrocyklon jest to naczynie, które w górnej części ma kształt walca, a w dolnej - stożka.
Płuczka ze zwiercinami, pod ciśnieniem około 0,15 do 0,3 MPa, rurą doprowadzana jest
do walcowej części hydrocyklonu pompą odśrodkową, stycznie do jego ściany, nabierając
w hydrocyklonie ruchu wirowego. Pod działaniem sił odśrodkowych cięższe cząstki
zwiercin odrzucane są ku ścianie hydrocyklonu i poruszają się po zewnętrznej spirali ku
dolnej jego części, do otworu wypływowego.
W środkowej części hydrocyklonu płuczka oczyszczona porusza się po spirali wewnętrznej
ku otworowi odprowadzającemu. Średnice otworów zależne są od wymiarów
hydrocyklonu i jego projektowanej wydajności.
Ciśnienie tłoczenia oznacza w stopach albo w metrach wysokość słupa płuczki, która ma
być oczyszczona w hydrocyklonie. Ten słup płuczki wytwarza określone ciśnienie
hydrostatyczne, które zależy od gęstości płuczki. Ciśnienie takie powinno być na wpływie
płuczki do urządzenia. Przy prawidłowo dobranym ciśnieniu zatłaczania płuczki wypływ
dolny powinien być rozpryskowy o kształcie parasola z zasysaniem powietrza do środka
przewodu. Mówimy wtedy o zbalansowanej pracy hydrocyklonu. Na taką pracę wpływa
zawartość fazy stałej w płuczce stanowiącej nadawę hydrocyklonu. Dlatego też faza stała

o większych wymiarach cząstek, powinna być oddzielona na sicie wibracyjnym. Wielkość i
liczba hydrocyklonów montowanych na urządzeniu wiertniczym jest dobierana w
zależności od warunków geologiczno- technicznych wiercenia.
Mud c1eaner. Mud cleaner jest właściwie zestawem składającym się z hydrocyklonu
odmulającego i bardzo drobnego sita wibracyjnego. Mud cleaner zwykle używany jest do
oczyszczania płuczki z większych cząstek zwiercin (>74 urn) przy jednoczesnym
utrzymaniu barytu w płuczce obciążonej;sita są dużo drobniejsze niż sita wibracyjne
umieszczone przy wypływie płuczki z otworu Mud cleaner używany jest do oddzielania
zwiercin w płuczkach obciążonych i nie jest zalecany do płuczek nieobciążonych.

22. Opisz budowę i działanie wirówki dekantującej i separatora
obrotowego
(uwzględnij modernizację)

Wirówki
Są to urządzenia do rozdzielania ciekłych zawiesin lub emulsji, które zawierają składniki o
różnej gęstości. Zdolność rozdziału cząstek stałych w wirówce zależy od jej konstrukcji,
liczby obrotów na minutę, prędkości przepływu, lepkości płuczki wiertniczej oraz
wielkości cząstek w płuczce. Urządzenie składa się z przenośnika śrubowego
obracającego się wewnątrz stożkowej komory, która wykonuje ruch obrotowy w
przeciwnym kierunku, z prędkością obrotową większą o 20-40 obr/min. Obroty kornory
powodują powstanie dużej siły odśrodkowej, działającej prostopadle do osi obrotów.
Rozcieńczona wodą płuczka dopływa do lewej części wirówki i pod wpływem mchu
obrotowego wirnika transportowana jest po krzywej spiralnej do prawej strony. Większe
i cięższe cząstki odrzucane są na ściany zewnętrznego cylindrycznego stożka i
transportowane do lewego dolnego końca wirówki zwojami spirali zamontowanej na
perforowanym stożkowym wirniku. Wszystkie mniejsze cząstki wypływają z cieczą.
Wirówki dekantujące w zależności od sił odśrodkowych, zdolności separacji cząstek i
objętości nadawy dzielą się następująco:
- Wirówki do odzysku barytu;
- Wirówki o dużej objętości - są tak nazwane z powodu dużej wydajności;
-Wirówka wysokoobrotowa używana jest do oddzielenia cząstek stałych w płuczkach
nieobciążonych;
Nowoczesne wirówki
Nowoczesne rozwiązania techniczne wprowadzono także w konstrukcjach wirówek, m.in.
zwiekszono średnicę rury zasilającej i wypływowej, sfazowano linie wirnika oraz
wzmocniono jego płytki węglikiem wolframu. Pozwoliło to na usprawnienie ich pracy.
Dzięki zwiększeniu średnicy rury zasilającej wirówkę jej wydajność także wzrosła.
Separator obrotowy
Urządzenie to ma podobne zastosowanie jak wirówka dekantująca do odzysku barytu.
Stosowane jest w sytuacjach, gdy przepisy nie pozwalają na zamontowanie urządzenia
dekantującego. Ma większą wydajność od wirówki, jednakże nie posiada "ostrej"

rozdzielczości średnicy ziarn, dlatego płuczka oczyszczona na separatorze może mieć
większą zawartość cząstek stałych.
Wysokoobrotowy separator płuczkowy składa się z nieruchomej obudowy w kształcie
cylindra, wewnątrz którego znajduje się cylinder perforowany obracający się z dużą
prędkością obrotową. Płuczka rozcieńczona jest zatłaczana pompą do przestrzeni
pierścieniowej separatora (między cylindrami). Duże siły odśrodkowe powodują
odrzucenie cząstek na ściany cylindra zewnętrznego. Skondensowana postać tych cząstek
przesuwa się po ścianie zewnętrznego cylindra, kierując się do wypływu dolnego, zaś
lżejsza faza przemieszcza się przez otwory w cylindrze perforowanym do środka, skąd
wypływa przewodem na zewnątrz.

23. Scharakteryzuj płuczki do wierceń HDD.

W pracach obejmujących różne techniki bezwykopowe, takie jak przewierty poziome,
mikrotuneling iinne stosuje się płuczki w postaci suspensji bentonitowych. Wykonywanie
inżynierskich otworówpoziomych stawia nowe wymogi mediom płuczkowym.
Są to:
odczynników w czasie wiercenia,
zmieszaniu modyfikowanego bentonitu z wodą suspensji o określonych parametrach
reologicznych i filtracyjnych.
Związki chemiczne dodawane do bentonitów (produktów handlowych) stanowią
tajemnice film, dlatego też nie są podawane w charakterystyce produktu.
Do suspensji dodaje się różne odczynniki aby uzyskać odpowiednie parametry, np.
dodatek Modiflow 60 poprawia właściwości reologiczne płuczki, a w szczególności jej
zdolność do wynoszenia urobku. Dodatek Argipolu poprawia właściwości smarne płuczki
oraz zmniejsza pęcznienie przewiercanych skał ilastych. Optymalna koncentracja dla
bentonitów wynosi 3%.

24. Scharakteryzuj płuczki do wierceń hydrogeologicznych.

Wiercenia hydrogeologiczne zazwyczaj wykonuje się metodą obrotową z zastosowaniem
płuczki. Metoda ta pozwala na szybkie odwiercenie otworu, jednakże nieprawidłowo
dobrana płuczka może w znacznym stopniu wpłynąć na obniżenie przepuszczalności w
strefie przyotworowej, a przez to na zmniejszenie wydajności studni. W ostatnich latach
stosuje się płuczki o tzw. łamanej strukturze. Płuczki tego typu, głównie dzięki dobrym
parametrom reologicznym, pozwalają na bezawaryjne wykonanie otworu, zaś po jego
odwierceniu potraktowane odpowiednim odczynnikiem ulegają rozkładowi, co pozwala
na łatwe usunięcie ich z otworu oraz skraca czas oczyszczającego pompowania. Do tego
typu należą płuczki z dodatkiem Guar Gum.
Guar Gum jest zmodyfikowaną żywicą guarową dostarczaną w postaci białego proszku.
Po zmieszaniu z wodą tworzy roztwór o wysokiej lepkości. Guar Gum jest odporna na
działanie jonów Ca2+ i Mg2+, jednak ulega fermentacji bakteryjnej.

25. Jakie badania należy wykonać dla oznaczenia toksyczności
materiałów płuczkowych.

-Oznaczenie zawartości substancji rozpuszczalnych
-oznaczenie chemicznego zapotrzebowania tlenu
-oznaczenie zawartości fenoli lotnych
-oznaczenie zawartości toksycznych metali ciężkich np. As, Hg, Pb, Cr.
- oznaczenie zawartości metali ciężkich o umiarkowanej toksyczności, Mn, Fe.
-oznaczenie zawartości środków powierzchniowo czynnych
-oznaczenie zawartości substancji ekstrahujących się eterem naftanowym?

26. Scharakteryzuj płuczki do przewiercania utworów solnych.

Formacje solne często towarzyszą złożom węglowodorów i w osiągnięciu celu zachodzi
konieczność ich przewiercenia lub z innych względów przemysłowych zachodzi potrzeba
wiercenia w tych utworach. Sole mogą występować jako wysady solne, duże złoża soli,
cienkie pokłady lub wkładki solne. Skład chemiczny występujących soli może być bardzo
zróżnicowany. Utwory solne są nieprzepuszczalne. Złoża soli o mniejszej miąższości
wykazują plastyczność i mogą ulegać deformacji pod wpływem temperatury i ciśnienia.
W kwestii doboru płuczek na osnowie wodnej do przewiercania utworów solnych istnieją
dwie opcje:
- użycie płuczek solankowych,
- użycie nie w pełni nasyconych płuczek solankowych - powoduje to rozpuszczanie soli w
przewiercanych formacjach w celu uzyskania kontrolowanego zwiększania średnicy
otworu i jej utrzymania do wielkości zabezpieczającej przewód wiertniczy przed
przychwyceniem; opcja ta w praktyce jest trudna do wykonania.
Najczęściej więc w praktyce stosuje się nasycone płuczki solankowe.
Ogrzewanie i oziębianie płuczki są powtarzającymi się sekwencjami w czasie krążenia
płuczki powodującymi zwiększoną rozpuszczalność soli z formacji przewiercanej, a tym
samym - zwiększanie średnicy otworu.
Złoża solne charakteryzowane są jako utwory plastyczne mogą wykazywać tendencje do
płynięcia (wyciskania) w kierunku otworu. W takim przypadku sposobem na zachowanie
nominalnej średnicy otworu jest zwiększenie gęstości płuczki, a tym samym ciśnienia w
otworze.