Исследование механодеструкции полимерных реагентов буровых промывочных жидкостей

• Автор: Шумилкина, Оксана Васильевна
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЧНОСТИ И ОСНОВНЫЕ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕХАНОДЕСТРУКЦИИ ПОЛИМЕРОВ
1Л Прочность полимеров. Виды деструкции полимеров и их характеристика
Е2 Физикохимия и математические модели механодеструкции
полимеров
1.3 Деструкция водорастворимых полимеров при течении и основные факторы деструкции
1.4 Реологические критерии деструкции водорастворимых полимеров
1.5 Физико-химическая характеристика основных видов водорастворимых полимеров для буровых растворов и условия
их эксплуатации
2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНОДЕСТРУКЦИИ
ПОЛИМЕРНЫХ БУРОВЫХ РЕАГЕНТОВ
2.1 Установка для исследований механодеструкции полимерных реагентов
2.2 Разработка методики исследования механодеструкции полимерных реагентов
2.4 Методика исследования криодеструкции полимерных реагентов
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНОДЕСТРУКЦИИ
ПОЛИМЕРНЫХ БУРОВЫХ РЕАЕЕНТОВ
3.1 Получение и анализ данных о механодеструкции основных видов водорастворимых полимеров для буровых растворов
3.2 Аномальность реологических свойств полимерных растворов в условиях механодеструкции

3.3 Эксперимент по определению влияния полимерной сшивки на механодеструкцию карбоксиметилцеллюлозы
3.4 Исследования и анализ данных о криодеструкции полимерных реагентов
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ

В последние десятилетия полимерные реагенты получили очень широкое применение в нефтяной промышленности и, в частности, в глубоком бурении. Объем их использования продолжает увеличиваться, появляются новые типы полимеров и модификации уже известных. Это связано с все более жесткими и комплексными требованиями, которые предъявляются к буровым растворам для обеспечения высокого качества состояния ствола скважины и вскрытия продуктивных пластов. В стоимости строительства скважин большую долю составляют затраты на буровой раствор, а значит и на полимерные реагенты. В процессе транспортировки, хранения и, особенно, бурения скважины полимерные реагенты подвергаются различным видам физического, химического и биологического воздействия, которое приводит к изменению первоначальных свойств полимерных реагентов, ухудшению их эксплуатационных (технологических) характеристик и снижению эффективности и качества работ в целом. Следует особо отметить, что до настоящего времени исследованию механодеструкции полимерных буровых реагентов уделялось недостаточно внимания: основное внимание
исследователей было обращено на вопросы термостойкости и солестойкости буровых реагентов. Вместе с тем, в процессе движения в циркуляционной системе и по стволу скважины буровой раствор подвергается разнообразному и значительному механическому (гидравлическому) и физико-химическому воздействию. Особенно высокие механические нагрузки на буровой раствор возникают внутри бурового насоса, гидроциклона, забойного двигателя, при высокоскоростном истечении бурового раствора из гидромониторных насадок долот. Однако, до сих пор остается практически неизвестным, какова роль механодеструкции в изменении технологических свойств бурового раствора в процессе его эксплуатации и как следует предупреждать это нежелательное явление. Этим и обоснована актуальность настоящей работы.

внутримолекулярных связей полимера в сдвиговом поле. К ним относятся перепад давления (ДР), диаметр струи (6), вязкость (г|) и динамическое напряжение сдвига (т0) полимерного раствора. Перечисленные параметры были сгруппированы в безразмерный комплекс, который представлен соотношением (У-й-р-т0):(Г|-ДР). Анализ этого соотношения показывает, что гидродинамический критерий для моделирования механодеструкции можно представить в следующем виде:
П-ЯеТо
(2Л)
где 0 - гидродинамический критерий механодеструкции полимеров в сдвиговых полях;
Ке - критерий Рейнольдса, характеризующий гидродинамический режим движения бурового раствора в гидромониторных насадках долота;
То - динамическое напряжение сдвига бурового раствора, Па;
АР - перепад давления при истечении бурового раствора из гидромониторных насадок долота, Па.
В практике бурения газовых скважин переменные параметры, входящие в критерий «О», изменяются в широких пределах. Анализ гидродинамических условий промывки скважин показывает, что фактически значения критерия «С)» могут изменяться в пределах десяти единиц. Количество сдвиговых воздействий на молекулу полимера в растворе, равное количеству циклов циркуляции промывочной жидкости (п), определяется по формуле:
О А 4 Я
п - 8,64

где д - производительность буровых насосов, л/с;
8 - продолжительность механического бурения и промывки скважин,
сут;
у - объем циркулирующего бурового раствора, м3.