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