Растворы буровые
жүктеу/скачать 1.27 Mb.
|
Соответствующая конвекция воздуха в пределах сушильных шкафов обеспечивает однородное температурное распределение, являющееся необходимым для правильности выдерживания. ПРИМЕЧАНИЕ Сушильные шкафы, используемые для буровых растворов на нефтяной основе, не должны иметь оголенные нагревательные элементы, которые могут вызвать воспламенение горючих материалов в случае утечки пробы. 22.3 Общие методы приготовления, обращения и испытаний по всем диапазонам температуры 22.3.1 Буровые растворы на нефтяной основе и их компоненты 22.3.1.1 Буровые растворы на нефтяной основе содержат одну или более основных жидкостей и материалы для бурового раствора, растворенные или механически диспергированные в жидкости, для образования однородной жидкости. Получающаяся жидкость может содержать диспергируемые в нефти, растворимые полимеры или смолы, а также органофильные глины или другие нерастворимые, но диспергируемые мелкие твердые частицы. 22.3.1.2 Буровые растворы на нефтяной основе могут быть чисто нефтяными, то есть без водной фазы, или «инвертная» эмульсия на нефтяной основе, в которой нефть является дисперсионной средой, а эмульгированная водная фаза является дисперсной фазой. Водная фаза содержит хлорид натрия (NaCl) или хлорид кальция (CaCl2). 22.3.1.3 Жидкости смешиваются для получения однородной смеси компонентов и затем выдерживаются. Выдерживание выполняется при условиях, изменяющихся от статических до динамических, при температурах от окружающей до повышенной. 22.3.2 Устройства для смешивания/перемешивания Перемешивающие устройства значительно различаются в значении передаваемого усилия сдвига. Для мешалки с низким усилием сдвига для получения полного растворения/гидратации компонентов жидкости может потребоваться большее время перемешивания С помощью мешалок с высоким усилием сдвига можно получить полностью однородные и гидратированные смеси буровых растворов в течение нескольких минут. Выдерживание проб буровых растворов снижает различия в свойствах, которые могут быть результатом приготовления с помощью различных перемешивающих устройств. 22.3.3 Отличительные диапазоны буровых растворов на нефтяной основе или основных жидкостей для буровых растворов 22.3.3.1 Базовые масла значительно различаются по вязкостным свойствам. Данные вязкостные свойства также различаются при различных температурах для различных основных жидкостей. Поэтому, свойства бурового раствора значительно различаются. 22.3.3.2 На свойства бурового раствора также может повлиять присутствие различных эмульгаторов (или их нехватка для чисто нефтяных буровых растворов) и/или органофильной глины и/или растворимых в нефти вязких полимеров, используемых для обеспечения способности удерживания во взвешенном состоянии. 22.3.3.3 Некоторые эмульгаторы или смачиватели требуют присутствия извести для образования кальциевого мыла. Известь также добавляется для регулирования кислотных газов, таких как сероводород или углекислый газ, с которым можно столкнуться во время бурения, или для защиты от теплового пробоя некоторых материалов для бурового раствора. 22.3.4 Хранение и утилизация 22.3.4.1 Пробы буровых растворов на нефтяной основе не подвергаются ухудшению со временем. Однако, считается хорошей практикой ограничение испытания проб, которые хранились более 1 месяца, если образец не хранился при температуре 4 °C (40 °F). 22.3.4.2 Утилизировать неиспользованные пробы следует подходящим методом, безопасным для окружающей среды, на основе известных компонентов. 22.4 Выдерживание буровых растворов при окружающих температурах 22.4.1 Емкости для приготовления и хранения Буровые растворы могут смешиваться при окружающей температуре в различных открытых емкостях, изготовленных из металла, пластмассы или стекла, в соответствии с 22.2.2, 22.2.3 и 22.2.4. Несовместимость может существовать между буровыми растворами на нефтяной основе и некоторыми пластмассовыми материалами. Проблемы с металлическими или стеклянными емкостями маловероятны. 22.4.2 Процедура для выдерживания при окружающих температурах 22.4.2.1 После первоначальных этапов перемешивания/смешивания для приготовления основы бурового раствора или цельной пробы большинство процедур выдерживания при окружающих температурах проводится статическим методом. 22.4.2.2 Приготовленные пробы оставляют на 16 ч или в течение нескольких суток для получения устойчивых или желаемых свойств. 22.4.2.3 Вращение или переворачивание приготовленных проб может использоваться для предотвращения осаждения твердых компонентов или сегрегации слоев жидкости. Вращение или переворачивание приготовленных проб редко выполняется при окружающих температурах. 22.4.2.4 Буровые растворы на нефтяной основе выдерживают при окружающих температурах в закрытых металлических или стеклянных емкостях для предотвращения потери паров органических веществ. Ожидается, что свойства жидкости могут лишь мало отклониться от результатов, полученных согласно данному пункту. 22.4.3 Хранение 22.4.3.1 Буровые растворы, хранящиеся в течение длительных периодов времени, обычно хранятся охлажденными до 4 °C (40 °F). 22.4.3.2 Буровые растворы, хранящиеся при окружающих температурах, часто утилизируются после нескольких дней и редко хранятся более 1 месяца. 22.4.3.3 Пробы буровых растворов проверяются для гарантирования, что свойства остаются в пределах приемлемых диапазонов. 22.5 Выдерживание буровых растворов при умеренных температурах [до 65 °C (150 °F)] 22.5.1 Приготовление пробы 22.5.1.1 Пробы буровых растворов на нефтяной основе, выдерживаемых при повышенных температурах, смешиваются при окружающих температурах в соответствии с 22.3.2 и 22.4. 22.5.1.2 Дополнительные материалы могут быть добавлены в жидкие растворы, которые уже выдержаны при окружающих или повышенных температурах. 22.5.1.3 Большинство приемлемых стеклянных и металлических емкостей, используемых для выдерживания при окружающей температуре (см. 22.3.2 и 22.4), являются приемлемыми для статического или динамического выдерживания при температурах до 65 °C (150 °F). 22.5.2 Процедура для выдерживания при умеренных температурах 22.5.2.1 Выдерживание при повышенной температуре обычно выполняется по одной из следующих причин: a) ускорение достижения химического равновесия в системе жидкости; b) подвергание жидкости тепловым условиям, аналогичным полевым условиям. 22.5.2.2 Для подвергания повышенной температуре пробы буровых растворов помещаются в один из большинства коммерчески доступных или изготовленных на заказ сушильных шкафов в соответствии с 22.2.6. 22.5.2.3 Методы нагревания и охлаждения проб буровых растворов (то есть с предварительным нагревом сушильного шкафа по отношению к шкафам без предварительного нагрева, охлаждение проб в открытых или закрытых сушильных шкафах или в воде), однородность температуры внутри шкафа (вследствие степени соответствующей конвекции воздуха) и точное время нагрева влияют на измеренные значения. 22.5.2.4 Для повышения воспроизводимости данных между испытаниями, использовать аналогичные методы нагревания и охлаждения и время нагрева для всех проб во время сравнительных испытаний. 22.5.3 Поддержание свойств жидкости при умеренных температурах Обработка и покрытие проб азотом уменьшает кислородное разложение проб, обработанных полимерами. Использование азота приводит к лучшей воспроизводимости испытаний полимерных буровых растворов. 22.5.4 Хранение и испытание проб, выдержанных при умеренной температуре Пробы, выдержанные при повышенной температуре в течение периодов времени от нескольких часов до нескольких суток, при необходимости дальнейшего хранения обычно хранятся при окружающих или пониженных температурах, в зависимости от срока хранения. В дополнение к приборам для измерения реологических свойств и фильтрации, упомянутым в настоящем стандарте, ISO 13500 и ISО 10414-2, приборы для измерения динамической фильтрации при окружающих и повышенных температурах и реометры для повышенных температур являются коммерчески доступными для использования. 22.6 Выдерживание буровых растворов при значительно повышенных температурах [свыше 65 °C (150 °F)] 22.6.1 Приготовление пробы 22.6.1.1 Пробы буровых растворов, выдерживаемых при значительно повышенных температурах, смешиваются при окружающих температурах в соответствии с 22.3.2 и 24.4. 22.6.1.2 Дополнительное количество добавленных ранее компонентов или новых материалов для повышения стабильности при повышенных температурах могут быть добавлены в жидкие растворы, которые уже выдержаны при окружающих или повышенных температурах. 22.6.1.3 Только ячейки для выдерживания, изготовленные из подходящих материалов, должны использоваться при температурах свыше 65 °C (150 °F) согласно 22.6.2 22.6.2 Выбор металлических ячеек для выдерживания 22.6.2.1 Температуры для выдерживания выбираются около ожидаемых температур на забое скважины и для применений, в которых используются определенные системы или материалы для буровых растворов. Ячейки для выдерживания должны быть сконструированы так, чтобы отвечать требованиям давления и температуры для процедуры выдерживания. В дополнение, выбор соответствующего металла зависит одновременно от окончательной температуры, которой будет подвергаться проба и ячейка, и от концентрации хлоридов в водной фазе пробы бурового раствора на нефтяной основе. 22.6.2.2 Большинство процедур для выдерживания проб бурового раствора на нефтяной основе при температурах от 65 °C до 205 °C (от 150 °F до 400 °F) проводятся в ячейках, изготовленных из различных классов нержавеющей стали. Иногда используются ячейки из высокоуглеродистой стали, если моделируются полевые условия, при которых используется труба из «мягкой стали». Такие ячейки из нержавеющей или мягкой стали, при правильном использовании, никогда не приводили к аварийному сбою процедуры, т.е. они никогда не взрывались. Причиной выхода из строя таких ячеек являются признаки утечки. 22.6.2.3 Для длительного подвергания повышенной солености при высоких температурах могут потребоваться ячейки, изготовленные из металлов высшего класса. 22.6.2.4 Ключевое соображение в использовании металлических ячеек для выдерживания при повышенных температурах состоит в принятии мер для гарантирования, что ячейки не переполняются. Когда закрытые жидкости расширяются при повышении температуры, несоответствующее верхнее газовое (воздушное) пространство может привести к поршневому эффекту, поскольку жидкость гидравлически нагружает крышку ячейки. Оставление промежутков от 40 мм до 50 мм (от 1-9/16 дюйма до 1-15/16 дюйма) между поверхностью жидкости и крышкой ячейки или не заполнение ячейки более объема от 85 % до 90 %, является соответствующей мерой предосторожности для безопасности процедуры для выдерживания при температурах от 65 °C до 205 °C (от 150 °F до 400 °F). 22.6.3 Процедура для выдерживания при повышенных температурах 22.6.3.1 Если ячейка из подходящего металла и буровой раствор выбраны для данного температурного режима, то пробы могут быть статически или динамически выдержаны в подходящем сушильном шкафу в соответствии с 22.5.2. 22.6.3.2 Динамическое выдерживание следует выполнять в сушильных шкафах с кручением или вращением, с регулируемой температурой в диапазоне от 65 °C до 205 °C (от 150 °F до 400 °F). Рекомендуемое минимальное время выдерживания для таких условий 16 ч. В зависимости от температурной стабильности оцениваемого продукта время и температура могут потребовать регулировки. 22.6.3.3 Для статического выдерживания может использоваться соответствующий статический сушильный шкаф или динамический сушильный шкаф с выключенными механизмами кручения/вращения. Статическое выдерживание при повышенных температурах моделирует условия бурового раствора, который остается неподвижным в стволе скважины во время регулярных работ на буровой. 22.6.3.4 Для скважин с температурами более 150 °C (302 °F) обычный 16 ч интервал времени для выдерживания является подходящим моделированием интервала времени, в течение которого буровой раствор остается неподвижным в скважине во время спускоподъемных операций для замены бурового долота. Для более продолжительных работ, таких как спускоподъемные работы электрического каротажа скважины, время выдерживания от 48 ч до 72 ч является подходящим. 22.6.3.5 При выборе испытательной температуры следует отметить, что жидкости, оставленной в стволе скважины, может потребоваться большой период времени для уравновешивания с фактической забойной температурой, так как циркулирующий буровой раствор охлаждает ствол скважины. Поэтому, испытательная температура ниже забойной температуры может быть более реалистическим моделированием условий в стволе скважины в течение спускоподъемных операций для замены бурового долота. ПРИМЕЧАНИЕ Важным испытанием для оценки долгосрочного застывания буровых растворов, выдержанных при высоких температурах, является определение предела прочности при сдвиге, приведенное в ISO 10414-2, Приложение B. Данное испытание является особенно полезным при использовании буровых растворов на нефтяной основе в качестве пакерных жидкостей. 22.6.4 Соображения безопасности для металлических ячеек для выдерживания 22.6.4.1 Металлические ячейки для выдерживания должны использоваться только для выдерживания буровых растворов, содержащих обычные типы или классы добавок для буровых растворов. 22.6.4.2 Исследуемый материал, совместимость которого при высокой температуре с химическими веществами/минералами в буровом растворе вызывает сомнение, не должен выдерживаться при повышенных температурах в металлических ячейках. Такую совместимость следует проверять на оборудовании, таким как автоклав, разработанный для работы под высоким давлением. 22.6.4.3 Единственные известные аварийные сбои (взрывы) ячеек для выдерживания из нержавеющей стали происходили в результате неуместного использования ячеек в качестве автоклавов химической реакции (взамен выдерживания бурового раствора) или в результате переполнения ячеек. 22.6.4.4 Типы сбоев металлических ячеек для выдерживания вследствие несоответствующего осмотра и технического обслуживания являются простыми утечками из ячеек. 22.6.4.5 Предохранительные элементы могут быть помещены в крышки ячеек, если существует вероятность сбоя ячейки. Так как использование предохранительных элементов понижает характеристики давления металлической ячейки для выдерживания, проводить испытания при температурах, которые дают меньшие давления. ПРИМЕЧАНИЕ Сушильные шкафы, используемые для буровых растворов на нефтяной основе, не должны иметь оголенные нагревательные элементы, которые могут вызвать воспламенение горючих материалов в случае утечки пробы. Это особенно важно для ячеек с предохранительными элементами. 22.7 Инертность и химическая совместимость высокотемпературных ячеек для выдерживания 22.7.1 Химическая совместимость материалов с металлическими ячейками для выдерживания Не добавлять материалы, которые производят или являются катализаторами экзотермических реакций, в составы буровых растворов, выдерживаемых при высокой температуре. 22.7.2 Инертность металлических ячеек для выдерживания к химическим веществам 22.7.2.1 Металлические ячейки для выдерживания из сплава на основе никеля обеспечивают самую большую степень инертности к потенциально коррозийным условиям. 22.7.2.2 Железо может выщелачиваться из различных нержавеющих сталей буровыми растворами с высокой концентрацией хлорида при высоких температурах. Данное удаление железа вызывает точечную коррозию и растрескивание после подвергания ячеек из нержавеющей стали жестким условиям температуры/хлорида. 22.7.2.3 Различные материалы могут использоваться в качестве более «инертных» облицовочных материалов в пределах стандартных ячеек из нержавеющей стали. Такие материалы перечислены в 22.7.3. 22.7.3 Соображения относительно плакирования металлов для увеличения стойкости к загрязнению ячеек для выдерживания 22.7.3.1 Плакированные золотом ячейки не рекомендуются для выдерживания буровых растворов при повышенных температурах. Плакирование ячеек из нержавеющей стали инертными или благородными металлами, такими как золото, предложено для того, чтобы избежать более затратного изготовления новых ячеек из высококлассных металлических сплавов. Данное соображение имеет один серьезный недостаток: если плакированная ячейка поцарапана, оголенная сталь испытывает сильную локальную коррозию со скоростью выше скорости коррозии неплакированной стали. Поэтому, царапина плакированной ячейки приводит к вероятности более ранних утечек и отказов ячеек. 22.7.3.2 Так как пробы буровых растворов, выдерживаемые при повышенных температурах, часто становятся очень вязкими или даже твердыми, иногда необходимо очистить материал затвердевшей пробы от ячейки. Даже при большой осторожности существует риск нанесения царапин при удалении затвердевшего бурового раствора. 22.7.4 Разница между характеристиками материалов для буровых растворов в инертной среде и реальной рабочей среде 22.7.4.1 Следует быть осторожным при интерпретации результатов выдерживания в лабораторных условиях с использованием ячеек, изготовленных из инертных металлов или плакированы инертными материалами. Буровые растворы в полевых условиях взаимодействуют с буровой колонной, обычно изготовленной из мягкой углеродистой стали. 22.7.4.2 Полевые результаты могут отличаться от результатов, полученных при более идеальных условиях. Площадь взаимодействия бурового раствора со стальной поверхностью в стальных ячейках для выдерживания меньше, чем в буровой колонне, но больше, чем в пределах инертных ячеек для выдерживания 22.8 Поставки и услуги по выдерживанию проб буровых растворов 22.8.1 Поставщики оборудования 22.8.1.1 Стеклянные и пластмассовые банки и бутылки являются общедоступными от организаций, занимающихся поставками лабораторного оборудования, поставщиков емкостей и большинства розничных и оптовых магазинов или складов. 22.8.1.2 Металлические ячейки для выдерживания, сушильные шкафы, подходящие для выдерживания буровых растворов при повышенных температурах и/или оборудование для испытания буровых растворов и вспомогательное оборудование могут быть получены из признанных организаций, занимающихся поставками полевого испытательного оборудования. 22.8.2 Консультанты по металлургии Для лучшей консультации относительно приобретения надлежащих металлических ячеек для выдерживания, требуемых для жестких условий (повышенные концентрации хлоридов при высоких температурах), следует обратиться к признанным консультантам по металлургии или организациям, специализирующихся на консультации по металлургии. 22.8.3 Консультанты по сосудам под давлением Для консультации относительно конструкции сосуда под давлением для ситуации, несоответствующей коммерчески доступным конструкциям, или специальных металлических ячеек для выдерживания, следует обратиться в организации или лицу с опытом в проектировании сосудов под давлением. 23 Испытание на отделяемость частиц сланца при горячем вращении 23.1 Принцип 23.1.1 Данная процедура включает измельчение, просеивание и добавление известной массы частиц сланца в буровой раствор и выдерживание, статическое или динамическое при горячем вращении, жидкости с частицами сланца. Восстановление, очистка и повторное взвешивание частиц для определения потери массы, указывает на способность жидкости к предотвращению дисперсии сланца в жидкости. Данное испытание является только относительным измерением и должно включаться как часть общей программы испытаний. 23.1.2 Способность бурового раствора препятствовать разделению сланцевого шлама является важным параметром. Лабораторная методика, приведенная в настоящем разделе, может использоваться для оценки свойств буровых растворов относительно препятствования разделению частиц сланца. Данное испытание предназначается для сравнения различных цельных составов буровых растворов. 23.1.3 Существует множество лабораторных методик, используемых для оценки степени, до которой состав бурового раствора может являться причиной ослабления и разделения сланца при погружении в жидкость. Настоящий метод не является единственным испытанием, показывающим способность буровых растворов препятствовать разделению сланца. Данное испытание может дать изменчивые результаты. Необходим строгий контроль и запись условий испытательного сланца, реологии испытательной жидкости и промывки сланца. 23.1.4 Выбор и условия сланца (например, содержание воды), несмотря на чрезвычайную важность, не определяются и не ограничиваются процедурой. Сохраненные пробы сланца должны использоваться должным образом. Настоятельно рекомендуется, чтобы сланец имел влажность, близкую к полевым условиям, и не был предварительно высушен на открытом воздухе или в сушильном шкафу. Способ сохранения сланца перед его использованием в испытании следует записать с результатами. 23.1.5 Реологические свойства буровых растворов представляют собой одну переменную, которая является трудной в регулировании между испытаниями. Поскольку реологические свойства могут оказывать независимое влияние на восстановление сланца из бурового раствора, рекомендуется, чтобы реологические свойства измерялись при испытательной температуре и записывались с результатами. Это позволяет рассмотрение реологических свойств наряду с другими переменными. Небольшие изменения реологических свойств различных жидкостей могут сильно влиять на окончательные результаты дисперсии сланца. 23.1.6 Следует отметить, что результаты не обязательно подразумевают устойчивость стенок скважины. Данное испытание может быть неподходящим для оценки свойств некоторых материалов для бурового раствора, препятствующих разделению. жүктеу/скачать 1.27 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|