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

26 Приготовление и оценка инвертно-эмульсионных буровых растворов

 

26.1 Принцип

 

26.1.1 Периодически требуются приготовление и оценка инвертно-эмульсионных буровых растворов. Приведенные испытания разработаны для предоставления стандартизированного метода приготовления и оценки жидких растворов при одинаковых условиях. Существенные изменения в реологических свойствах, электрической стабильности или фильтрации при HTHP могут указывать на неустойчивость испытательных буровых растворов. Рекомендуется, чтобы испытательное оборудование и процедуры были согласованы между продавцом и клиентом перед началом испытания.

26.1.2 Методы испытаний обеспечивают процедуры специфического перемешивания и выдерживание при температуре для уменьшения межлабораторных изменений.

26.1.3 Где применимо, используемые методы испытаний и оборудование по ГОСТ 33213.

26.1.4 Протокол испытаний является простым, разработанным только для предоставления средств сравнения реакций жидкостей на выдерживание при температуре и объединение приемлемых уровней различного загрязнения, ожидаемого во время бурения, такого как выбуренная порода, морская вода и пластовые солевые растворы.

26.1.5 Другие методы существуют для оценки инвертно-эмульсионных буровых растворов.

 

26.2 Реактивы и оборудование

 

26.2.1 Морская соль, полученная от организаций, занимающихся поставкой лабораторного оборудования, и перемешанная согласно инструкциям изготовителя.

26.2.2 Оценочная базовая глина.

26.2.3 Термометр с металлическим контактом, диапазоном измерения от 0 до 105 °C (от 32 до 220 °F).

26.2.4 Весы с точностью взвешивания +/- 0,01 г.

26.2.5 Мешалка с высоким усилием сдвига, сверхпрочная лабораторная модель, оснащенная сеткой с квадратными отверстиями, окружающей рабочее колесо.

Сетка должна заменяться при потере массы вследствие износа 10%. Втулка должна заменяться при заметном люфте между ней и шпинделем. Аналогично шпиндель должен заменяться, когда диаметр на втулке уменьшается на 1%.

26.2.6 Мешалка со скоростью вращения (10000 +/- 100) об/мин с одинарным синусоидным ребристым рабочим колесом диаметром 25,4 мм (1 дюйм) (например, мешалка Воронеж при соответствующей настройке передачи/скорости).

Рабочее колесо должно заменяться при потере массы вследствие износа от 11 до 13%.

26.2.7 Емкость коническая из нержавеющей стали объемом 2 дм³, нижним внутренним диаметром 76 мм (3,0 дюйма) и верхним внутренним диаметром 152 мм (6,0 дюймов).

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

26.2.9 Шпатель.

26.2.10 Тахометр оптический с магнитной индукцией или эквивалентный.

26.2.11 Рычажные весы для определения плотности бурового раствора по ГОСТ 33213.

26.2.12 Вискозиметр прямого показания в соответствии с ГОСТ 33213.

26.2.13 Чашка для вискозиметра с регулируемой температурой в соответствии с ГОСТ 33213.

26.2.14 Фильтр-пресс с высокой температурой/высоким давлением в соответствии с ГОСТ 33213.

26.2.15 Измеритель электрической устойчивости в соответствии ГОСТ 33213.

26.2.16 Сушильный шкаф для выдерживания при температуре, способный поддерживать устойчивую температуру и оборудованный системой вращения для выдерживания ячеек в движении.

26.2.17 Ячейка для выдерживания при температуре, предпочтительно из нержавеющей стали, объемом от 350 до 500 см³, способная к поддержанию повышенного давления с помощью системы клапанов при необходимости.

26.2.18 Водяная баня.

 

26.3 Перемешивание первоначального бурового раствора

 

26.3.1 Готовят четыре лабораторных барреля (один лабораторный баррель равен приблизительно 350 см³) жидкости требуемого состава со следующими определенными параметрами:

a) масса бурового раствора;

b) водонефтяной фактор;

c) массовая доля солевого раствора, выраженная в процентах;

d) объем фильтрата HTHP (диапазон определен);

e) температура испытания фильтрата HTHP;

f) реологические требования (диапазон определен).

26.3.2 Перемешивают жидкость в течение 60 мин. в мешалке с высоким усилием сдвига, оснащенной сеткой с квадратными отверстиями, окружающей рабочее колесо.

26.3.3 Начав при окружающей температуре, перемешивают пробу в коническом сосуде для перемешивания вместимостью 2 дм³ и регулируют скорость вращения вала во время перемешивания до (6000 +/- 300) об/мин. Используют оптический тахометр или тахометр с магнитной индукцией для контроля скорости вращения. Измеряют скорость вращения при фактической нагрузке перемешивания и контролируют во время периода перемешивания. При необходимости проводят регулировку, особенно в течение и после добавления утяжеляющего материала.

26.3.4 Температура жидкости может повыситься вследствие усилия сдвига, но не должна превышать 65 °C (150 °F) согласно показаниям термометра с металлическим контактом. При необходимости держат температуру с помощью водяной бани в диапазоне от 60 до 65 °C (от 140 до 150 °F).

26.3.5 Если программа испытания требует более четырех лабораторных баррелей, то смешивают дополнительный объем бурового раствора в партиях по четыре лабораторных барреля, используя процедуру, указанную выше.

26.3.6 Смешивают все партии вместе для гарантирования однородности перед началом испытательного режима. Смешивание следует выполнять с помощью большого шпателя или переливанием несколько раз из одной емкости в другую.

Смешивание не следует проводить с помощью механической мешалки. Переливание или техника легкого перемешивания необходимы для гарантирования того, что каждый лабораторный баррель подвержен одинаковому усилию сдвига за единицу времени на единицу объема.

 

26.4 Испытания свойств первоначального бурового раствора

 

26.4.1 Жидкость должна быть испытана после смешивания методами в соответствии с ГОСТ 33213. Испытания первоначальной жидкости должны охватывать все нижеперечисленные свойства:

a) плотность при температуре 20 °C (68 °F);

b) реологические свойства при скоростях вращения вискозиметра 600, 300, 200, 100, 6 и 3 об/мин, студенистый осадок после 10 с и студенистый осадок после 10 мин. при поддерживаемой температуре 50 °C (300 °F);

c) электрическая устойчивость при 50 °C (300 °F);

d) объем фильтрата HTHP при температуре 120 °C (250 °F) и перепаде давления 3450 кПа (500 фунтов/кв. дюйм) или при других указанных температуре и давлении. См. ГОСТ 33213 для рекомендуемых значений температуры/давления.

Если требуется испытание объема фильтрата при HTHP, особенно при температуре свыше 120 °C (250 °F), может наблюдаться изменчивость в результатах с различным испытательным оборудованием и процедурами испытаний. Рекомендуется, чтобы испытательное оборудование и процедуры были согласованы между продавцом и клиентом перед началом испытания.

26.4.2 Одна проба объемом 350 см³ (один лабораторный баррель) первоначального бурового раствора должна быть подвергнута горячему вращению и использована в качестве холостой пробы во всех дальнейших испытаниях.

 

26.5 Приготовление пробы, загрязненной морской водой

 

26.5.1 В один лабораторный баррель бурового раствора добавляют 10% по объему стандартной смеси синтетической морской воды.

26.5.2 Перемешивают буровой раствор и синтетическую морскую воду в мешалке при окружающих условиях. Добавляют морскую воду в течение 1 мин. и продолжают перемешивание дополнительно 4 мин. до суммарного времени перемешивания 5 мин.

26.5.3 Вращают пробу при нагреве до температуры, согласованной между заинтересованными сторонами.

 

26.6 Приготовление пробы, загрязненной оценочной базовой глиной

 

26.6.1 В один лабораторный баррель бурового раствора добавляют оценочную базовую глину во время перемешивания в мешалке при низкой скорости.

Добавление оценочной базовой глины следует проводить на основе ожидаемой плотности жидкости следующим образом:

- для плотности ниже 1800 кг/м³ - добавляют 35 г оценочной базовой глины;

- для плотности выше 1800 кг/м³ - добавляют 20 г оценочной базовой глины.

26.6.2 Перемешивают буровой раствор и оценочную базовую глину при окружающих условиях в мешалке. Добавляют глину в течение 1 мин. и продолжают перемешивание дополнительно 4 мин. до суммарного времени перемешивания 5 мин.

26.6.3 Вращают пробу при нагреве до температуры, согласованной между заинтересованными сторонами.

 

26.7 Приготовление пробы, загрязненной раствором смешанных солей

 

26.7.1 Раствор смешанных солей является дополнительным загрязнением проб, рекомендуемым для скважин, где это считается уместным (например, соль пермского периода). Тип раствора смешанных солей, используемого при испытаниях, определяется по согласованию заинтересованных сторон.

26.7.2 Типичным раствором смешанных солей является раствор карналлита, но может использоваться любой другой синтетический раствор. Для приготовления раствора карналлита в 100 г воды добавляют 125,0 г гексагидрата хлорида магния, 14,5 г хлорида калия и 5,0 г хлорида натрия.

26.7.3 Тщательно перемешивают солевой раствор в мешалке и извлекают объем, используемый в качестве загрязнителя, шприцом во время перемешивания. Это гарантирует, что нерастворенные соли входят в состав загрязнителя.

26.7.4 В один лабораторный баррель бурового раствора добавляют 10% по объему раствора смешанных солей во время перемешивания в мешалке при низкой скорости. Добавляют солевой раствор в буровой раствор в течение 1 мин., с дополнительными 4 мин. на перемешивание. Выполняют процедуру при окружающей температуре.

26.7.5 Вращают пробу при нагреве до температуры, согласованной между заинтересованными сторонами.

 

26.8 Процедура для горячего вращения

 

26.8.1 Пробы первоначального состава и загрязненного бурового раствора должны вращаться при нагреве в течение 16 ч при температуре 120 °C (250 °F) или другой указанной температуре в предварительно нагретом шкафу для горячего вращения.

Поддержание давления в ячейке для горячего вращения с помощью азота следует выбирать на усмотрение компании, составляющей рецептуру бурового раствора.

26.8.2 После 16 ч горячего вращения выключают шкаф и открывают его дверь.

26.8.3 Во время охлаждения необходимо вращать пробы в течение 30 мин. перед извлечением.

26.8.4 Постепенно охлаждают пробы в окружающем воздухе в течение дополнительных 30 мин. Затем охлаждают ячейку до температуры окружающего воздуха, частично погружая ячейку в воду.

 

26.9 Процедура для статического выдерживания

 

26.9.1 Пробы первоначального состава и загрязненного бурового раствора должны статически выдерживать в течение 16 ч при температуре 120 °C (250 °F) или другой указанной температуре в предварительно нагретом шкафу для выдерживания.

Поддержание давления в ячейке для выдерживания с помощью азота следует выбирать на усмотрение компании, составляющей рецептуру бурового раствора.

26.9.2 После 16 ч статического выдерживания выключают шкаф и открывают его дверь.

26.9.3 Охлаждают пробы в течение 30 мин. перед извлечением.

26.9.4 Постепенно охлаждают пробы в окружающем воздухе в течение дополнительных 30 мин. Затем охлаждают ячейку до температуры окружающего воздуха, частично погружая ячейку в воду.

26.9.5 Перемешивают все выдержанные пробы в мешалке в течение 5 мин. непосредственно перед испытанием.

 

26.10 Процедура для испытания после выдерживания при температуре

 

Жидкость должна быть испытана после перемешивания методами в соответствии с ГОСТ 33213. Процедуры испытания первоначальной жидкости должны охватывать все нижеперечисленные свойства:

a) плотность при температуре 20 °C (68 °F);

b) реологические свойства при скоростях вращения вискозиметра 600, 300, 200, 100, 6 и 3 об/мин, студенистый осадок после 10 с и студенистый осадок после 10 мин. при поддерживаемой температуре 50 °C (300 °F);

c) электрическая устойчивость при 50 °C (300 °F);

d) объем фильтрата HTHP при температуре 120 °C (250 °F) и перепаде давления 3450 кПа (500 фунтов/кв. дюйм) или при других указанных температуре и давлении. См. ГОСТ 33213 для рекомендуемых значений температуры/давления.

Если требуется испытание объема фильтрата при HTHP, особенно при температуре свыше 120 °C (250 °F), может наблюдаться изменчивость в результатах с различным испытательным оборудованием и процедурами испытаний. Рекомендуется, чтобы испытательное оборудование и процедуры были согласованы между продавцом и клиентом перед началом испытания.