Regulacja gęstości płuczki

wiertniczej

Opracowała:

mgr inż. Angelika Druzgała

Płuczka

Płuczka wiertnicza wywiera istotny wpływ na wszystkie

operacje technologiczne w czasie wiercenia otworów i
dowiercania złóż ropy naftowej i gazu ziemnego. Płuczka
wiertnicza w otworze powinna spełniać obecnie wiele zadań,
mających związek z jej określonymi właściwościami. Wyróżnia
się następujące zadania płuczek:

Zadania płuczki:

• oczyszczanie dna otworu ze zwiercin i ich transport na
powierzchnię,

• równoważenie ciśnienia górotworu i kontrola ciśnienia

złożowego,

• utrzymywanie stałych komponentów płuczki i zwiercin w

stanie zawieszenia w czasie przerw w krążeniu płuczki i

łatwe oddzielanie zwiercin w systemie oczyszczania,

• utrzymanie stabilności ściany otworu,

Zadania płuczki:

• chłodzenie, smarowanie i wpływ na obniżenie ciężaru

przewodu wiertniczego,

• przenoszenie energii hydraulicznej na świder,

• kontrola korozji,

• minimalizowanie szkodliwego wpływu na środowisko

naturalne.

Regulacja gęstości płuczki wiertniczej

Celem regulacji ciśnienia hydrostatycznego przeciwdziałającego

ciśnieniu złożowemu i geostatycznemu do płuczki wiertniczej dodaje
się materiałów obciążających. Proces ten nazywa się procesem

regulacji gęstości płuczki wiertniczej

.

Podział materiałów obciążających

Gęstość materiału obciążającego jest jednym z głównych

wskaźników jego jakości, gdyż od wartości gęstości uzależniona
jest zawartość fazy stałej w płuczce wiertniczej, jej właściwości

reologiczne oraz wskaźniki wiercenia otworu.

W zależności od gęstości, materiały obciążające dzielą się na 3

grupy:

Podział materiałów obciążających

a) materiały o małej gęstości (2,6 – 2,9 Mg/m

3

), do których należą

węglanowe materiały obciążające, takie jak: wapień, kreda, margiel,
marmur i inne;

b) materiały o średniej gęstości (3,8 – 5,0 Mg/m

3

), do których zaliczane

są: baryt, ilmenit, koncentraty rud żelaza o zawartości żelaza 45 – 55%
i inne;

c) materiały o dużej gęstości (5,0 – 7,0 Mg/m

3

), takie jak: koncentraty

rud ołowiowych, magnetyt i hematyt o zawartości żelaza ponad 70%,

rudy żelazowo-arsenowe i inne.

Symbolika

Oznaczenia stosowane podczas obciążania płuczek wiertniczych:

•M

1

– Masa płuczki wiertniczej przed obciążeniem, [kg];

•V

1

– Objętość płuczki wiertniczej przed obciążeniem, [m

3

];

•ρ

1

– Gęstość płuczki wiertniczej przed obciążeniem, [kg/m

3

];

•M

0

– Masa materiału obciążającego, [kg];

•V

0

– Objętość materiału obciążającego, [m

3

];

•ρ

0

– Gęstość materiału obciążającego, [kg/m

3

];

•M

2

– Masa płuczki wiertniczej po obciążeniu, [kg];

•V

2

– Objętość płuczki wiertniczej po obciążeniu, [m

3

];

•ρ

2

– Gęstość płuczki wiertniczej po obciążeniu, [kg/m

3

];

Podstawowe zależności

• Gęstość płuczki wiertniczej przed obciążeniem ρ

1

[kg/m

3

];

• Gęstość materiału obciążającego ρ

0

[kg/m

3

];

• Gęstość płuczki wiertniczej po obciążeniu ρ

2

[kg/m

3

];











3

m

kg

1

1

1

V

m

ρ











3

m

kg

o

o

o

V

m

ρ











3

m

kg

2

2

2

V

m

ρ

(1)

(2)

(3)

Podstawowe zależności

• Masa płuczki obciążonej m

2

[kg];

• Objętość płuczki obciążonej

V

2

[m

3

];

• Gęstość płuczki wiertniczej po obciążeniu ρ

2

[kg/m

3

];

 

kg

o

1

2

m

m

m





 

3

m

o

1

2

V

V

V



















3

m

kg

o

1

o

1

2

V

V

m

m

ρ

(4)

(5)

(6)

Obliczanie objętości płuczki obciążonej

• Objętość płuczki wiertniczej po obciążeniu V

2

[m

3

]:

 Mając dane gęstość materiału obciążającego, objętość płuczki przed

obciążeniem, masę użytego materiału obciążającego materiału
obciążającego

 Mając dane gęstość płuczki przed obciążeniem, gęstość materiału

obciążającego, masę płuczki przed obciążeniem, masę użytego materiału
obciążającego

o

o

1

2

ρ

m

V

V





o

o

1

1

2

ρ

m

ρ

m

V





(7)

(8)

Obliczanie gęstości płuczki obciążonej

• Gęstość płuczki wiertniczej po obciążeniu ρ

2

[kg/m

3

]:

 Mając dane gęstość płuczki przed obciążeniem, gęstość materiału

obciążającego, objętość płuczki przed obciążeniem, objętość materiału
obciążającego

 Mając dane gęstość płuczki przed obciążeniem, gęstość materiału

obciążającego, objętość płuczki przed obciążeniem, masę użytego
materiału obciążającego

o

1

o

o

1

1

2

V

V

V

ρ

V

ρ

ρ











o

o

1

o

1

1

2

ρ

m

V

m

ρ

V

ρ









(10)

(9)

Obliczanie objętości materiału obciążającego

użytego do obciążenia płuczki

Masa materiału obciążającego V

o

[m

3

] znając objętość płuczki przed

obciążeniem, gęstość materiału obciążającego, gęstość płuczki przed
obciążeniem,

gęstość

płuczki

po

obciążeniu.

Do wzoru (4) podstawiamy przekształcone wzory (1), (2) i (3)

Do wzoru (11) podstawiamy wzór (5)

o

1

2

m

m

m





(4)

(11)

0

1

1

2

2

0















V

V

V

ρ

0

0

1

1

1

2

)

(

















V

V

V

V

ρ

o

(12)

Obliczanie

objętości

materiału

obciążającego użytego do obciążenia

płuczki

Objętość materiału obciążającego V

o

[m

3

] znając objętość płuczki przed

obciążeniem, gęstość materiału obciążającego, gęstość płuczki przed
obciążeniem,

gęstość

płuczki

po

obciążeniu

Przekształcając wzór (12) otrzymano:

(13)









o

2

2

1

1

o

ρ

ρ

ρ

ρ

V

V









Obliczanie masy materiału obciążającego

użytego do obciążenia płuczki

Masa materiału obciążającego m

o

[kg/m

3

] znając objętość płuczki przed

obciążeniem, gęstość materiału obciążającego, gęstość płuczki przed
obciążeniem,

gęstość

płuczki

po

obciążeniu.

Podstawiając do wzoru (13) przekształcony wzór (2) otrzymano:

(14)









o

2

2

1

o

1

o

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

V

m











Obliczanie objętości płuczki przed

obciążeniem

Objętość płuczki przed obciążeniem V

1

[m

3

] znając objętość płuczki po

obciążeniu, gęstość materiału obciążającego, gęstość płuczki przed obciążeniem,
gęstość

płuczki

po

obciążeniu

Przekształcając wzór (4) otrzymano:

Podstawiając do wzoru (15) wzór (5) oraz przekształcony wzór (1) i (3)
otrzymano:

(15)

1

2

m

m

m

o





2

2

1

1

1

2

0

ρ

V

ρ

V

)

V

V

(

ρ











(16)

Obliczanie objętości płuczki przed

obciążeniem

Objętość płuczki przed obciążeniem V

1

[m

3

] znając objętość płuczki po

obciążeniu, gęstość materiału obciążającego, gęstość płuczki przed obciążeniem,
gęstość

płuczki

po

obciążeniu.

Przekształcając wzór (16) otrzymano:

(17)

o

1

o

2

2

1

ρ

ρ

)

ρ

ρ

(

V

V









Zadanie 1

Oblicz masę materiału obciążającego mając do dyspozycji 1 m

3

płuczki przed

obciążeniem, wiedząc że:

- gęstość płuczki wiertniczej przeznaczonej do obciążenia = 1200 [kg/m

3

],

- wymagana gęstość płuczki wiertniczej po obciążeniu = 1600 [kg/m

3

],

- gęstość materiału obciążającego płuczkę wiertniczą = 4200 [kg/m

3

],

Zadanie 1









]

[

646

4200

1600

1600

1200

4200

1

kg

m

o





















o

2

2

1

o

1

o

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

V

m











Zadanie 2

Oblicz objętość solanki mając do dyspozycji 1 m

3

płuczki przed obciążeniem,

wiedząc że:

- gęstość płuczki wiertniczej przeznaczonej do obciążenia = 1200 [kg/m

3

],

- wymagana gęstość płuczki wiertniczej po obciążeniu = 1400 [kg/m

3

],

- gęstość dodawanej solanki = 2000 [kg/m

3

],

Zadanie 2









]

m

[

333

,

0

2000

1400

1400

1200

1

V

3

o



















o

2

2

1

1

o

ρ

ρ

ρ

ρ

V

V









Zadanie 3

Oblicz gęstość płuczki jaką uzyska się po dodaniu 800 kg hematytu o gęstości

6000 kg/m

3

do 12 m

3

płuczki o gęstości 1400 kg/m

3

.

Zadanie 3

]

m

/

kg

[

1450

6000

800

12

800

1400

12

ρ

3

2











o

o

1

o

1

1

2

ρ

m

V

m

ρ

V

ρ









Zadanie 4

Oblicz gęstość płuczki jaką uzyska się po dodaniu 4 m

3

płuczki o gęstości 1050

kg/m

3

do

20 m

3

płuczki o gęstości 1500 kg/m

3

.

-

Zadanie 4

]

m

/

kg

[

1425

4

20

1050

4

1500

20

ρ

3

2













o

1

o

o

1

1

2

V

V

ρ

V

ρ

V

ρ











Zadanie 5

Oblicz objętość płuczki przeznaczonej do obciążenia, jeśli po dodaniu kredy o gęstości

2300 kg/m

3

uzyskano 14,35 m

3

płuczki o gęstości 1300 kg/m

3

. Gęstość płuczki przed

obciążeniem 1100 kg/m

3

.

Zadanie 5

]

[

958

,

11

2300

1100

)

2300

1300

(

35

,

14

3

1

m

V











o

1

o

2

2

1

ρ

ρ

)

ρ

ρ

(

V

V







