Способ определения влияния буровых растворов на горные породы

Способ определения влияния буровых растворов на горные породы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к методам определения влияния буровых растворов на разрушение горных пород Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости . Образцы горной породы поочередно размещают в термостатированной камере. Через шток, проходящий через отверстие в крышке камеры, образец нагружают осевой сжимающей нагрузкой, величина которой меньше усилия разрушения образца в сухом виде. Затем заливают в камеру буровой раствор, контактирующий с боковой поверхностью образца, и включают секундомер для отсчета времени. Фиксируют время гр, прошедшее от момента заливки бурового раствора до момента разрушения образца Аналогичным образом определяют время гв при заливке в камеру дистиллированной воды Коэффициент х устойчивости породы к данному буровому раствору определяют по соотношению х - гр/гв Сравнение х, наиденных для различных растворов, позволяет оценить степень их влияния на горные породы. 1 ил , 3 табл. сл

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4658151/28 (22) 17.01.89 (46) 07.01.91. Бюл. й. 1 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) В,В Шевелев, В.Д.Шантарин и В.С.Войтенко (53) 622,243.144(088.8) (56) Войтенко В.С. Управление горным давлением при бурении скважин, M.: Недра, 1985, с.94. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ

БУРОВЫХ РАСТВОРОВ HA ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (57) Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к методам определения влияния буровых растворов на разрушение горных пород. Цель изобретения — повышение точности и снижение труИзобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к методам определения влияния буровых растворов на разупрочнение и разрушение горных пород.

- Цель изобретения — повышение точности и снижение трудоемкости.

На чертеже показано устройство для осуществления способа определения влияния буровых растворов на горные породы.

Устройство содержит термостатированную камеру 1 с крышкой 2 для размещения образца 3 горной породы, накладки 4, предназначенные для размещения на торцевых поверхностях образца 3, стержень 5, установленный в отверстии крышки 2 с возмож! ., ЯЫ„„1619106 А1

is<>s G 01 N 3/00//Е 21 B 47/00 доемкости. Образцы горной породы поочередно размещают в термостатированной камере. Через шток, проходящий через отверстие в крышке камеры, образец нагружают осевой сжимающей нагрузкой, величина которой меньше усилия разрушения образца в сухом виде. Затем заливают в камеру буровой раствор, контактирующий с боковой поверхностью образца, и включают секундомер для отсчета времени. Фиксируют время тР, прошедшее от момента заливки бурового раствора до момента разрушения образца. Аналогичным образом определяют время гн при заливке в камеру дистиллированной воды. Коэффициент x* устойчивости породы к данному буровому раствору определяют по соотношению х* =- гР/гр. Сравнение х*, найденных для различных растворов, позволяет оценить степень их влияния.на горные породы. 1 ил., 3 табл. ностью. осевого перемещения, подставку 6 для груза 7, закрепленную на конце стержня

5, и воронку 8 для заливки в камеру буровых растворов 9 или дистиллированной воды.

Способ осуществляется следующим образом, Образцы 3 горной породы цилиндрической формы помещают между двумя накладками 4, ставят на дно термостатированной камеры 1, сверху камеру 1 закрывают крышкой 2, в центральное отверстие которой вставляют стержень 5 с закрепленной на нем подставкой 6. Для обеспечения центрального нагружения образец 3 с накладками 4 размещают так, чтобы нижняя

1619106 накладка 4 встала в выемку на дне камеры

1, а стержень 5 попал точно в углубление на верхней накладке 4. После этого на подставку. 6 устанавливают груз 7, величина которого выбирается от 0,1 до 0,6 от величины критической нагрузки разрушения образца

3 в сухом виде. После термостатирования камеры.1 с образцом 3 в отдельном сосуде бурового раствора 9 последний заливают через воронку 8 в верхней крышке 2 и включают секундомер для отсчета времени.

Фиксируя время от заливки бурового раствора 9 в камеру 1 до разрушения образца 3, определяют время t> разрушения образца 3 под нагрузкой в буровом растворе, Аналогично, для такого же образца 3 определяют время ta разрушения в дистиллированной воде, Коэффициент х* устойчивости пород к влиянию буровых растворов определяют по соотношению x* = tealò .

Сравнение коэффициентов х*, найденных для различных буровых растворов, дает возможность оценивать свойства этих растворов с точки зрения устойчивости горных пород в том или ином буровом растворе, причем чем больше х*, тем лучше устойчивость испытуемой горной породы в стенках скважины по отношению к данной серии буровых растворов.

При оценке влияния раствора на породу используются. образцы с одинаковыми свойствами, геометрическими размерами и с одинаковыми нагрузками. Полученный при этих условиях x* не зависит от указанных параметров, а зависит. только от свойств бурового раствора и взаимодействия его с породой.

Экспериментально полученные значения коэффициента устойчивости х* в зависимости от геометрических размеров

"образцов глин и прикладываемых к ним напряжений оприведены в табл. 1.

Пример. Спецификой геологического разреза Западно-Сибирского региона, определяющей выбор рецептур буровых растворов и технологии регулирования их свойств, является наличие мощных глинистых отложений. Возникающие в процессе бурения осложнения в виде осыпей, обвалов, кавернообразования, прихватов обусловлены физико-химическими процессами взаимодействия буровых растворов с гор.ными породами. Таким образом, буровые растворы являются главным фактором, определяющим устойчивость горных пород в стенках скважины, изменение коллекторских свойств продуктивных пластов, актив- . но влияющих на процесс разрушения горной породы на забое. В связи с этим

15

30

40

Как видно из данных табл, 3, наибольшее значение x* имеет раствор 5 с С = 0.225.

Нетрудно заметить, что этот раствор имеет почти минимальное значение водоотдачи

В = 9 см и наибольшие тиксотропные свойства ® 1о = 42/65 дПа.. Таким образом, проведенные опыты позволили сделать отбор наиболее оптимального бурового раствора с точки зрения его влияния на глинистые породы без перерасхода необходимого .количества применяемых полимеров. особое значение приобретают исследования, направленные на излучение и раскрытие механизма физико-химического воздействия на горные породы буровых растворов, позволяющие разработать методологические и научные основы прогнозирования таких составов и свойств буровых растворов, которые обеспечили бы устойчивость горных пород в стенках скважины, оптимальные условия разрушения их на забое и сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов в приствольной зоне.

С этой целью прессовали образцы 3 из . глины диаметром 10 мм и выдерживали их в

- течении 10 сут в эксикаторе. Затем образец

3 размещали между накладками 4 в камере

1. На подставку 6 устанавливали груз 7 массой 10 кг. После термостатирования камеры

1 в нее заливали дистиллированную воду и включали секундомер. После разрушения образца 3 фиксировали время. После проведения таких же подготовительных операций с другим образцом 3 в камеру 1 заливали

5 буровой раствор и определяли время т разрушения в буровом растворе. Коэффициент х* устойчивости пород к влиянию данного раствора определяли по соотношению х* = тр/т .

В табл. 2 приведены значения коэффициента устойчивости x* образцов йд — монтмориллонита в водных растворах электролитов.

Для разработки рецептуры бурового раствора с применением для его стабилизации коробок симетилоксиэтиленцеллюлозы (КМОЭЦ-Т) были проведены опыты по определению коэффициента устойчивости х* для образцов бентонитовых глин в буровом растворе (10 мас,% глины) в зависимости от концентрации (С) КМОЭ Ц-Т. Полученные результаты приведены в табл.3. Плотность раствора р = 1.06 г/см, время разрушения образца глины в дистиллированной воде .г, =350 с.

1619106

Таблица 1

Задаваемое напряжение в образце в начальный момент в емени, о, МПа

Диаметр образцов, мм

Коэффициент устойчивости, х*

Высота. образца, мм

Водный аство полиак илами а 0,1 мас, 10

1,25

6,00

2,80

1,30

1.31

1.28

Во ный аство тэллового пека 4 мас.

1,25

6,00

2,80

1.10

1,09

1.08

Водный аство бентонитовой глины 10 мас.

1,48

1,50

1.48

1,25

6;00

2.80

15 а калия 0,2 мас.

Во ный аство хло и

10 t5

1,08

1,16

1,07

1,25

1,25

1.25

Таблица 2

Таблица 3

Формула изобретения

Способ определения влияния буровых растворов на горные породы, включающий . нагружение образцов горных пород одноосным сжатием с постоянной нагрузкой, меньшей разрушающей нагрузки образца в сухом виде, подачу к боковой поверхности образцов бурового раствора и определение влияния буровых растворов по отношению к влиянию дистиллированной воды, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости, фиксируют время от момента подачи к образцам бурового раствора до момента их разрушения, а влияние буровых растворов опреде5 ляют по коэффициенту устойчивости х* из соотношения х* = Tp/t где tp . te — время воздействия на образцы до их разрушения бурового раствора и

10 дистиллированной воды, соответственно, 1619106

Хлермосщалу

Составитель В.Тальвойш

Техред M.Моргентал Корректор С,Шевкун

Редактор В.Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 40 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, МоСква, Ж-35, Раушская наб., 4/5