ГОСТ 33696-2015 (ISO 10416:2008). Межгосударственный стандарт. Растворы буровые. Лабораторные испытания

11 Тампонирующие материалы для восстановления циркуляции

 

11.1 Принцип

 

Способность материала закупоривать зону потери циркуляции является важной при определении соответствующего материала. Размер закупориваемых или тампонируемых отверстий изменяется в зависимости от геологической формации. Необходимо, чтобы частицы закупоривающего материала были соразмерны для достаточного перекрытия отверстия. Целью данного испытания является определение необходимого размера и концентрации материалов для буровых растворов, называемых материалами для восстановления циркуляции, которые могут перекрыть проницаемые щели или слои, приведенные в 11.4 - 11.9, и предотвратить дальнейшую потерю бурового раствора из ячейки. В зависимости от физических характеристик разбуриваемой формации результаты испытаний могут предположить, что один или более испытываемых материалов для восстановления циркуляции может уменьшить потери бурового раствора в формации. Ячейки для испытания тампонирующих материалов являются доступными от поставщиков оборудования для испытания буровых растворов. Следует пользоваться инструкциями изготовителя при сборке и испытаниях. Общие руководящие принципы для испытания приведены в 11.4 - 11.9.

 

11.2 Оборудование

 

11.2.1 Ячейка для испытания тампонирующих материалов, оснащенная следующим:

11.2.1.1 Диски из нержавеющей стали толщиной 6,4 мм (0,25 дюйма) и диаметром 47,5 мм (1 и 7/8 дюйма).

Каждый диск должен иметь одну щель с нескошенными кромками длиной 35,05 мм (1 и 3/8 дюйма) и шириной 1 мм (0,04 дюйма), 2 мм (0,08 дюйма), 3 мм (0,12 дюйма), 4 мм (0,16 дюйма) или 5 мм (0,20 дюйма).

11.2.1.2 Рукав диаметром 73 мм (2 и 7/8 дюйма) и высотой 57 мм (2 и 1/4 дюйма), с перфорированной опорной плитой с тридцатью двумя отверстиями диаметром 6,4 мм (1/4 дюйма).

11.2.1.3 Шлифовальные шарики из латуни или нержавеющей стали, минимальное количество - 95 штук, диаметром 14,3 мм (9/16 дюйма) (достаточно для заполнения объема слоя).

11.2.1.4 Шарикоподшипниковые шарики, плакированные латунью или из нержавеющей стали, массой 1200 г, диаметром 4,4 мм (0,17 дюйма).

11.2.1.5 Сетка из нержавеющей стали с размером ячейки 2000 мкм диаметром 73 мм (2 и 3/4 дюйма).

11.2.2 Азот с регулируемым давлением.

11.2.3 Пластмассовая емкость вместимостью 3,5 дм³, оснащенная входным и выходным отверстиями, подходящими для компенсирования внезапного сброса бурового раствора из ячейки.

11.2.4 Мешалка со скоростью вращения (11500 +/- 300) об/мин, с одинарным ребристым рабочим колесом диаметром 25,4 мм (1 дюйм).

Рабочее колесо должно заменяться, когда потеря массы составит 10%. Первоначальная масса лопасти составляет приблизительно 5,5 г.

11.2.5 Емкость для перемешивания глубиной 180 мм (7 и 1/8 дюйма), диаметром d верхней части 97 мм (3 и 3/4 дюйма), диаметром d основания 70 мм (2 и 3/4 дюйма).

11.2.6 Основной буровой раствор, содержащий от 5 до 8% вайомингского бентонита, выдержанного в течение не менее 72 ч, с отрегулированной кажущейся вязкостью (0,025 +/- 0,002) Па·с после перемешивания в мешалке в течение 10 мин.

 

11.3 Приготовление испытательного бурового раствора

 

В 3,5 дм³ (10 лабораторных баррелей) основного бурового раствора (см. 11.2.6) добавляют взвешенное количество испытуемого материала. Концентрация испытуемого материала в буровом растворе выражается в килограммах на кубический метр (в фунтах на баррель).

 

11.4 Статическое испытание с щелью

 

11.4.1 Удаляют из ячейки перфорированную пластину и рукав, используемые для поддержания слоев из шарикоподшипниковых или шлифовальных шариков; подбирают диск, предпочтительно с щелью малого размера, и помещают его в полупатрубок выходного клапана.

11.4.2 Открывают выпускной клапан цилиндра и помещают градуированную емкость под выходным отверстием.

11.4.3 Переливают буровой раствор, содержащий испытуемый материал, в ячейку при открытом спускном клапане. Записывают объем вытекающего бурового раствора.

11.4.4 Закручивают крышку на ячейке. При желании в буровой раствор в ячейке может быть помещен плавающий поршень.

11.4.5 Запускают счетчик времени и увеличивают давление со скоростью 13,8 кПа/с (2 фунта/кв. дюйм) до получения давления 690 кПа (100 фунтов/кв. дюйм). Записывают объем вытекшего бурового раствора. Может наблюдаться минимальное давление, при котором начинается закупоривание. Если наблюдается, записывают значение давления.

11.4.6 Увеличивают давление со скоростью 69 кПа/с (10 фунтов/кв. дюйм) до 6900 кПа (1000 фунтов/кв. дюйм) или до повреждения закупоривания и опустошения цилиндра. Записывают объем вытекшего бурового раствора или максимальное наблюдаемое давление. Если наблюдается закупоривание, поддерживают давление в течение 10 мин. и записывают окончательный объем вытекшего бурового раствора.

11.4.7 Повторяют испытания, используя диски с увеличивающимися размерами щели до тех пор, пока возникает постоянное закупоривание при 6900 кПа (1000 фунтов/кв. дюйм).

 

11.5 Динамическое испытание с щелью

 

11.5.1 Готовят испытательный буровой раствор в соответствии с 11.3 и оборудование согласно 11.4.1.

11.5.2 При закрытом спускном клапане переливают испытательный буровой раствор в ячейку. Плавающий поршень может быть помещен на поверхность бурового раствора.

11.5.3 Закрывают крышку и устанавливают газовый регулятор подачи азота при испытательном давлении 690 кПа (100 фунтов/кв. дюйм).

11.5.4 Открывают спускной клапан ячейки и запускают счетчик времени. Записывают объем бурового раствора, вытекшего через щель до ее закупоривания, и время, требуемое для закупоривания.

11.5.5 Увеличивают давление со скоростью 69 кПа/с (10 фунтов/кв. дюйм) до 6900 кПа (1000 фунтов/кв. дюйм) и поддерживают в течение 10 мин. согласно 11.4.6.

11.5.6 Повторяют испытания, используя диски с увеличивающимися размерами щели до тех пор, пока возникает постоянное закупоривание.

 

11.6 Статическое испытание со слоем из шлифовальных шариков

 

11.6.1 Повторно устанавливают перфорированную пластину и готовят слой из шлифовальных шариков, засыпав шлифовальные шарики диаметром 14,3 мм (9/16 дюйма) в рукав для формирования слоя толщиной 57 мм (2 и 1/4 дюйма) выше перфорированной пластины (только до вершины емкости). Помещают кольцо со свободным проходным сечением в шпоночную канавку.

11.6.2 При открытом спускном клапане ячейки и подставленной под выходное отверстие градуированной емкости переливают испытательный буровой раствор в ячейку. Записывают объем жидкости, проходящей через слой при гидростатическом давлении.

11.6.3 Помещают плавающий поршень на поверхность бурового раствора и накрывают ячейку крышкой. Закрывают спускной клапан цилиндра и запускают счетчик времени. Подают давление и записывают результаты согласно 11.4.5 и 11.4.6.

11.6.4 При завершении испытания спускают давление. Удаляют слой из шлифовальных шариков и исследуют появление закупоривания и глубину проникновения закупоривающего материала.

 

11.7 Динамическое испытание со слоем из шлифовальных шариков

 

11.7.1 Готовят слой из шлифовальных шариков согласно 11.6.1.

11.7.2 При закрытом спускном клапане ячейки переливают испытательный буровой раствор в ячейку до заполнения пустот под и в пределах слоя из шлифовальных шариков до тех пор, пока уровень испытательного бурового раствора не сравняется с вершиной рукава.

11.7.3 Осторожно переливают испытательный буровой раствор в ячейку, чтобы не нарушить буровой раствор в слое. Плавающий поршень может быть помещен на поверхность бурового раствора.

11.7.4 Закрывают ячейку и подают давление газовым регулятором до 6900 кПа (1000 фунтов/ кв. дюйм). Открывают спускной клапан ячейки и запускают счетчик времени. Записывают объем бурового раствора, проходящего через слой, и время для закупоривания.

11.7.5 Продолжают испытание согласно 11.4.6. После 10 мин. при давлении 6900 кПа (1000 фунтов/кв. дюйм) или после нарушения закупоривания, осматривают слой по 11.6.4.

 

11.8 Статистическое испытание со слоем из шарикоподшипниковых шариков

 

11.8.1 Готовят слой из шарикоподшипниковых шариков, поместив сетку из нержавеющей стали с размером ячеек 2000 мкм (10 меш) на перфорированную пластину и засыпав шарикоподшипниковые шарики, плакированные латунью или из нержавеющей стали, в рукав для формирования слоя поверх сетки (только до вершины рукава). Толщина слоя может изменяться от 25 до 57 мм (от 1,0 до 2 и 1/4 дюйма). Если толщина менее 57 мм (2 и 1/4 дюйма), записывают толщину.

11.8.2 Помещают кольцо со свободным проходным сечением в шпоночную канавку. При открытом спускном клапане ячейки и подставленной под выходное отверстие градуированной емкости переливают испытательный буровой раствор в ячейку.

11.8.3 Проводят испытание согласно процедуре по 11.6.2 - 11.6.4.

 

11.9 Динамическое испытание со слоем из шарикоподшипниковых шариков

 

11.9.1 Готовят слой согласно 11.8.1.

11.9.2 При закрытом спускном клапане ячейки переливают испытательный буровой раствор в ячейку до заполнения пустот под и в пределах слоя из шариков до тех пор, пока уровень испытательного бурового раствора не сравняется с вершиной рукава.

11.9.3 Проводят испытание согласно процедуре по 11.7.3 - 11.7.5.