Способ определения влияния буровых растворов на горные породы Советский патент 1991 года по МПК G01N3/00 E21B47/00 

Изобретение 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 возможностью 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

ю

о о

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 вклю- чают секундомер для отсчета времени.

Фиксируя время от заливки бурового раствора 9 в камеру 1 до разрушения образца 3, определяют время Гр разрушения образца 3 под нагрузкой в буровом растворе.

Аналогично, для такого же образца 3 определяют время Тв разрушения в дистиллированной воде. Коэффициент х устойчивости пород к влиянию буровых растворов определяют по соотношению х тр/ггв. 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 х не зависит от указан- ных параметров, а зависит только от свойств бурового раствора и взаимодействия его с породой.

Экспериментально полученные значения коэффициента устойчивости х в зависимости от геометрических размеров образцо в глин и прикладываемых к- ним напряжений (/приведены в табл. 1.

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

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 буровой раствор и определяли время гв разрушения в буровом растворе. Коэффициент х устойчивости пород к влиянию данного раствора определяли по соотношению х Тр/Гв.

В табл. 2 приведены значения коэффициента устойчивости х образцов Nd - 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) КМОЭЦ-Т. Полученные результаты приведены в табл.3. Плотность раствора р 1,06 г/см, время разрушения образца глины в дистиллированной воде гв 350 с.

Как видно из данных табл. 3, наибольшее значение х имеет раствор 5 с С 0,225. Нетрудно заметить, что этот раствор имеет почти минимальное значение водоотдачи В 9 см3 и наибольшие тиксотропные свойства б|/ю 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.

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, отличающийся 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 определяют по коэффициенту устойчивости х из соотношения

X Гр/Гв.

где гр , гв - время воздействия на образцы до их разрушения бурового раствора и дистиллированной воды, соответственно.

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

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

t/iO

зги

ZZZ32ss

N

& ySvf A /S

WnjIfWftre

Ј

ШЯ-6

ii

L/VVVV

&

К/пермо- стату