curs 3_proprietatile fluidelor de foraj

Maria Georgeta Popescu Fluide de foraj şi cimenturi de sondă

1

• Densitatea• Viscozitatea aparentă şi gelaţia• Proprietăţile reologice• Propietăţi tixotropice• Conţinutul de lichide şi solide• Conţinutul echivalent de bentonită• Conţinutul de nisip• Conţinutul de gaze• Capacitatea de filtrare şi colmatare• Indicele pH• Alcalinitatea• Conţinutul de săruri solubile• Stabilitatea• Activitatea fazei apoase• Adezivitatea şi proprietăţile lubrifiante• Capacitatea abrazivă şi erozivă

3 Proprietăţile fluidelor de foraj



2

8. Conţinutul de gaze

În timpul forajului, la traversarea unor formaţiuni gazeifere, acestea pot pătrunde în noroi, scăzând densitatea lui şi provocând o creştere a viscozităţii. Acelaşi fenomen se poate produce şi în timpul îngreuierii sau al altor tratamente chimice.

În laborator, conţinutul de gaze se poate determina prin diluarea noroiului: viscozitatea lui scade şi gazele se elimină la o simplă agitare.

În mod practic se procedează astfel: se toarnă 100 cm3 noroi într-un cilindru gradat cu dop rodat de 250 cm3. Se completează cu apă şi se agită intens timp de un minut. Se lasă apoi un timp suficient în repaus, după care se citeşte volumul de amestec. Diferenţa faţă de 250 cm3 constituie tocmai concentraţia de gaze, în procente.



3

Indicele pH (sau exponent de hidrogen) exprimă logaritmul negativ zecimal al concentraţiei momentane de ioni de H dintr-o soluţie.

Cu ajutorul lui se determină aciditatea sau alcalinitatea unui fluid de foraj, în care se află disociaţi diverşi electroliţi: între 0-7 soluţiile sunt acide; la pH7 sunt neutre; între 7-14 soluţiile sunt bazice.

Cunoaşterea concentraţiei ionilor de hidrogen (H) este necesară pentru controlul şi reglarea unor proprietăţi ale fluidelor de foraj, dar poate să indice şi prezenţa unei contaminări cu sare, anhidrit, ciment etc.

Fluidele de foraj preparate din apă şi argilă (noroaie naturale), netratate, au pH-ul cuprins între 7 şi 8, iar cele tratate au pH-ul între 8 şi 13 (conţin sodă caustică, sodă calcinată şi chiar var).

Metoda colorimetrică presupune folosirea unor indicatori de culoare impregnaţi pe benzi din hârtie de filtru.

Prin metoda potenţiometrică se măsoară diferenţa de potenţial dintre soluţie (fluidul de foraj) în care cei doi electrozi sunt imersaţi şi electrodul de referinţă, în unităţi de pH.

10. Indicele pH



4

11. Alcalinitatea Alcalinitatea unei soluţii exprimă excesul de anioni în raport cu cel de

cationi. `Realizarea mediului alcalin la fluidele de foraj se face cu hidroxid de sodiu

(NaOH) sau hidroxid de calciu (Ca(OH)2), iar alcalinitatea nu este determinată numai de prezenţa ionilor de hidroxil (OH)-, ci şi de grupările de carbonaţi CO3

-2 şi bicarbonaţi HCO-3 care pot apărea în soluţie.

Dacă alcalinitatea este produsă numai de ionii de hidroxil sau cantităţi reduse de carbonaţi şi bicarbonaţi, atunci fluidul de foraj este stabil şi uşor de controlat. Dacă însă alcalinitatea se datoreşte ionului HCO-

3 sau unei combinaţii de CO3

-2 şi HCO-3 atunci fluidul devine instabil şi greu de

controlat, ceea ce subliniază importanţa determinării alcalinităţii, mai ales la fluidele de foraj cu pH ridicat.

Prin convenţie, alcalinitatea unui noroi de foraj şi a filtratului reprezintă cantitatea de soluţie acidă 0,02 n (acid sulfuric sau azotic) necesară pentru neutralizarea bazicităţii unui cm3 de noroi sau filtrat.



5

este volumul de acid sulfuric 0,02 n consumat (în cm3) Vf volumul probei de filtrat.

Alcalinitatea filtratului faţă de fenolftaleină

Determinarea alcalinităţii totale

Alcalinitatea filtratului se noteză cu Pf şi se calculează cu ajutorul relaţiei:

f

SOHf V

VP 42

42SOHV

Alcalinitatea totală reprezintă numărul total de cm3 de acid sulfuric 0,02n consumaţi pentru a reduce indicele pH al filtratului la valoarea 4,3.

Se adaugă probei anterioare câteva picături de bromcrezol (indicator) şi ea se va colora în verde. Se titreză apoi cu acid sulfuric, picătură cu picătură până ce culoarea se schimbă la galben (virajul are loc la indicele pH 4,3).



6

Alcalinitatea totală va fi:

fV

VP SOH

t42

unde: reprezintă volumul consumat de acid sulfuric 0,02n (cm3).

Obs. Alcalinitatea faţă de fenolftaleină a noroiului Pn şi cea a filtratului Pf permit să se estimeze conţinutul de var liber, nedizolvat, dintr-un noroi:

42SOHV

kg Ca(OH)2 / m3 0,74 (Pn - vaPf)

Constanta 0,74 a fost obţinută înmulţind 0,02 (normalitatea acidului) cu 37 (masa echivalentă a varului).

Pn exprimă concentaţia totală de var, dizolvat sau nedizolvat, şi de sodă caustică din noroi, iar Pf-concentraţia de var dizolvat şi de sodă caustică din filtrat. Fracţia de apă (va) dintr-un noroi se stabileşte printr-o probă de distilare.



7

12. Conţinutul de săruri solubile

Analiza chimică a noroaielor de foraj şi a filtratului acestora urmăreşte stabilirea cantitativă a diverselor săruri dizolvate, care modifică proprietăţile de bază ale noroaielor, iar în cazul fluidelor de foraj tratate cu electroliţi (sare, var, gips etc.) se poate menţine concentraţia acestora în limitele optime.

Determinarea conţinutului de cloruri

Această determinare constă în tratarea ionilor de clor cu azotat de argint, în prezenţa cromatului de potasiu ca indicator.

Au loc următoarele reacţii chimice:

NaCl AgNO3 AgCl NaNO3

K2CrO4 2AgNO3 Ag2CrO4 2KNO3



8

Când ionul de clor este complet precipitat sub formă de clorură de argint, un mic exces de azotat de argint face să se schimbe culoarea soluţiei de la galben, datorită cromatului de potasiu, la roşu-portocaliu (cărămiziu), ca urmare a formării cromatului de argint.

Se notează volumul de azotat de argint consumat (în cm3) la titrare, iar cantitatea de NaCl (sau poate fi KCl) din filtrat se calculează din relaţia:

nfiltratcm

AgNOcmmNaClkg 5,583

33

3

nfiltratcm

AgNOcmmKClkg 55,743

33

3

unde n este normalitatea soluţiei de azotat de argint folosit (0,1 sau 1).



9

Ionul de Ca2 într-un fluid de foraj poate acţiona ca un contaminant, dacă se traversează formaţiuni ce conţin gips sau anhidrit (caz în care sunt afectate simţitor proprietăţile de filtrare, viscozitate, gelaţie), sau ca un cation polivalent, cu funcţiuni multiple în reglarea proprietăţilor de bază ale noroiului şi care trebuie menţinut între anumite limite în apa liberă a lui (de exemplu noroiul cu var, gips, CaCl2).

Se titrează proba (sub agitare continuă) cu soluţie de Complexon III, până ce culoarea se schimbă de la roşu la albastru net. Se notează volumul de soluţie de Complexon III consumat şi se calculează concentraţia ionilor de calciu, în mg/l:

Determinarea conţinutului de ioni de calciu

4008,0100032 ffiltratcm

VC CIII

Ca

În relaţie f este factorul soluţiei de Complexon III, iar VCIII reprezintă cm3 de soluţie de Complexon utilizaţi pentru titrare.



10

13. Stabilitatea fluidelor de foraj

Fluidele de foraj sunt sisteme disperse, eterogene, preparate cu faza continuă apă sau motorină şi densităţi ce variază de la 1000 la 2300kg/m3.

Lăsate în repaus, în sondă sau în habe, dar şi în prezenţa unor contaminanţi, au tendinţa să-şi separe fazele: particulele solide se depun, faza lichidă se separă la suprafaţă şi spumele se sparg.

Prin stabilitate se înţelege proprietatea sistemelor disperse în de a nu se separa în fazele lor componente. Stabilitatea fluidelor de foraj se evaluează pe mai multe căi, funcţie şi de tipul fluidului. – a. Separarea de lichid la suprafaţă. Se determină prin volumul de

lichid separat la suprafaţa unui cilindru gradat, plin cu fluid, după 24 ore de repaus. Fluidul este considerat stabil dacă nu separă mai mult de 1-2% lichid.



11

– b. Segregarea gravitaţională. Instabilitatea unui sistem dispers se poate manifesta prin coborârea parţială sau chiar depunerea particulelor solide, îndeosebi a celor cu densitate mare, grosiere, neumectabile. Ea poate fi apreciată prin diferenţa de densitate dintre jumătatea inferioară şi cea superioară a unei probe lăsate 24 ore în repaus într-un cilindru.

Fluidele obişnuite sunt considerate stabile dacă diferenţa de densitate dintre cele două jumătăţi este mai mică de 20 kg/m3, iar cele îngreuiate atunci când această diferenţă nu depăşeşte 50…60 kg/m3. – c. Stabilitatea electrică este o măsură a stabilităţii emulsiilor

inverse. Se apreciează prin tensiunea electrică dintre doi electrozi imersaţi în fluid, aflaţi la o distanţă standard, la care emulsia se sparge: picăturile de apă, de regulă mineralizate, se unesc şi circuitul dintre electrozi se închide. O emulsie este considerată stabilă dacă tensiunea de spargere este mai mare de 100-150 V.



12

14. Activitatea fazei apoase

Principala cauză a instabilităţii rocilor argiloase o constituie adsorbţia apei şi a cationilor din fluidul de foraj, urmată de hidratarea, umflarea şi dispersarea acestora. Intensitatea producerii acestor fenomene este determinată de concentraţia şi mineralizaţia apei din fluidul de foraj şi din rocă, de natura mineralelor argiloase, de gradul de compactare a rocilor, posibilitatea sau imposibilitatea eliminării fluidelor din pori în timpul sedimentării etc.

Activitatea fazei apoase a unui fluid de foraj exprimă măsura în care moleculele de apă au posibilitatea să interacţioneze cu rocile hidrofile traversate, direct sau prin osmoză.

Când faza apoasă din fluidul de foraj este mai puţin mineralizată decât cea din roca argiloasă, ea este mai activă şi pătrunde în rocă, producând diferite fenomene de instabilitate.



13

Invers, când apa din formaţiune are un potenţial chimic mai scăzut, rocile se deshidratează şi se consolidează. Pentru a împiedica aceste fenomene de migrare a apei ar trebui să nu existe nici o diferenţă de potenţial. Fluidele a căror activitate este egală cu cea a apei din rocile traversate se numesc fluide cu activitate echilibrată.

Activitatea apei mineralizate dintr-un fluid sau rocă poate fi definită ca raport între presiunea ei de vapori şi cea a apei curate (activitatea apei curate se admite egală cu unitatea). Presiunea de vapori a unei soluţii scade cu gradul de mineralizare.

Prin reglarea corespunzătoare a activităţii fazei apoase a unui fluid (mai ales a emulsiilor inverse) se limitează invazia apei în rocile argiloase şi apariţia problemelor de instabilitate a rocilor.



14

15. Adezivitatea şi proprietăţile lubrifiante

Adezivitatea este un fenomen de suprafaţă, provocat de afinitatea moleculelor de lichid faţă de metal. Mărimea adezivităţii depinde de natura fazei lichide (apă sau petrol), tipul şi concentraţia materialelor aditive din fluid, prezenţa şi natura substanţelor tensioactive, timpul de contact.

În mod practic, nu există o scară a adezivităţii, iar valorile măsurate sunt relative. Adezivitatea turtei de colmatare se poate aprecia cu diverse dispozitive, introduse într-o celulă de filtrare, măsurând:

• forţa de desprindere transversală a unui disc metalic lipit de o turtă de colmatare;

• forţa de dsprindere laterală a unei plăci sau tije metalice lipite pe suprafaţa unei turte;

• momentul de torsiune necesar desprinderii unui disc metalic lipit de turta de colmatare.



15

În acest fel sunt simulate de fapt fenomenele din sondă, dar ceea ce se măsoară include atât forţele de adeziune, cât şi pe cele de frecare.

Proprietăţile lubrifiante ale fluidelor de foraj se evaluează prin mărimea coeficientului de frecare metal-rocă, metal-metal, metal-turtă de colmatare, metal-cauciuc, dar şi prin durata de lucru a elementelor metalice respective.

Cunoscând coeficienţii de frecare se pot determina valorile forţelor de frecare ce intervin la manevrarea garniturii de foraj, la tubarea coloanelor, momentul necesar rotirii garniturii, momentul forţelor de frecare din lagărele motoarelor de fund şi a sapelor cu role etc.



16

16. Capacitatea abrazivă şi erozivă

Prezenţa particulelor solide din fluidele de foraj şi circulaţia intensă şi sub presiune a acestor fluide, provoacă adeseori uzura echipamentului cu care vin în contact. Uzura care se produce poate fi abrazivă sau prin eroziune.

Uzura abrazivă este provocată de particulele dure din fluidul de foraj (cuarţul şi materialele de îngreuiere cu duritate mare

Uzura erozivă apare la elementele prin care circulă fluidul de foraj (prăjini, duzele sapei, pompe, manifold, motoare de fund) sau care se mişcă în raport cu acesta (supapele pompelor, dinţii sapelor, exteriorul prăjinilor). Capacitatea de eroziune a unui fluid de foraj este determinată de viteza de curgere, de unghiul de impact cu suprafaţa erodată, de masa şi concentraţia particulelor solide.



17

4. Funcţiile fluidului de foraj

Funcţiile fluidului de foraj: curăţă talpa sondei de detritus şi îl transportă la suprafaţă; realizează contrapresiune asupra pereţilor sondei colmatează pereţii sondei în dreptul rocilor poros-permeabile, contribuie la răcirea şi lubrifierea elementelor active ale sapei,

lagărelor sapei sau motoarelor de fund, reducând frecările şi uzura garniturii de foraj;

menţin detritusul în suspensie atunci când se opreşte circulaţia reprezintă mediul prin care se transmite puterea hidraulică

disponibilă de la suprafaţă la instrumentul de dislocare, fluidul fiind un parametru activ al regimului de foraj;

preia o parte din greutatea garniturii de foraj şi a coloanei de burlane,

furnizează informaţii asupra rocilor interceptate şi a fluidelor din porii acestora


18

Alte cerinţe pentru fluidele de foraj: să nu afecteze, fizic sau chimic, rocile traversate şi să nu modifice

permeabilitatea stratelor productive să nu fie la rândul lui afectat de mineralele solubile (sare, gips,

anhidrit), de apele mineralizate, de gaze (dioxid de carbon, hidrogen sulfurat), temperaturi sau presiuni

să permită investigarea geofizică a rocilor şi fluidelor conţinute de acestea, precum şi recoltarea probelor de rocă, în condiţii cât mai apropiate de cele in situ;

să prevină eroziunea şi coroziunea echipamentului din sondă; să nu fie toxice, inflamabile sau să producă poluarea mediului

înconjurător şi apelor freatice; să fie uşor de preparat, manipulat, întreţinut şi curăţat de detritus

sau gaze; să nu reclame cantităţi mari sau greu de procurat de aditivi pentru

menţinerea proprietăţilor, deci să fie pe cât posibil ieftine, iar pomparea să aibă loc cu cheltuieli minime de energie.



19

1. Curăţirea tălpii şi evacuarea detritusului la suprafaţă La forajul rotativ-hidraulic viteza de avansare va fi maximă dacă toate

elementele active ale sapei lucrează permanent în rocă vie. Acumularea de detritus pe talpa sondei duce la manşonarea tălpii sondei,

sau are loc o încărcare sau manşonare a sapei datorită lipirii detritusului de elementele active ale acesteia (în formaţiunile cu roci plastice). La forajul în roci dure, eventual impermeabile, se pot forma, la nivelul fragmentelor de rocă din talpa sondei, fisuri insuficient dezvoltate pentru ca roca să fie uşor expulzată.

O spălare perfectă a tălpii şi a sapei se realizează printr-o circulaţie corespunzătoare şi eficientă a fluidului de foraj, determinată de: debitul fluidului; viteza jeturilor; geometria sistemului de spălare al sapei (numărul, forma şi poziţia duzelor); natura şi proprietăţile fluidului de foraj (densitatea, viscozitatea, capacitatea

de filtrare, conţinutul de solide, capacitatea de umectare etc); diametrul şi forma sapei; natura formaţiunilor traversate (rezistenţa, consolidare, permeabilitate,

fluidele din pori).



20

A. Influenţa factorilor tehnologici

Această dependenţă se exprimă astfel:

Debitul

Vite

za d

e av

ansa

re

Influenţa debitului de circulaţie Debitul de fluid ajuns la talpa sondei are rolul principal în spălarea

detritusului. Mărirea debitului determină creşterea vitezei de avansare.La valori mari ale debitului, ritmul de creştere a vitezei devine

nesemnificativ, în condiţiile în care spălarea tălpii este realizată.

a şi b sunt constante ce depind de rocă, sapă, apăsare, turaţie, proprietăţile fluidului etc.

Debitul specific de spălare recomandat este:

Qba

Qv

23sp cmsdm065,0...045,0Q



21

Influenţa vitezei jeturilor de fluid

Impactul fluidului de foraj pe talpa sondei are ca urmare îndepărtarea fragmentelor de rocă.

100

110

120

130

140

150

0 20 40 60 80 100

Viteza jeturilor, m/s

Cre

şter

ea v

iteze

i, %

granit

calcar

şist

Impactul jeturilor cu talpa are loc la o viteză de 70…150 m/s, în raport cu cea circumferenţială provocată de rotirea sapei, 0,5…3,0 m/s.



22

Deoarece suprafaţa de impact este relativ mică (o coroană circulară cu lăţimea de aproximativ trei ori diametrul duzelor), restul tălpii sondei este spălată de această mişcare paralelă cu talpa, numită şi curgere încrucişată, fluidul răspândit prin impactul unuia din jeturi, încrucişându-se cu cel împrăştiat de celelalte jeturi.

Dacă se consideră o particulă oarecare de detritus în planul tălpii sondei asupra ei vor acţiona atât forţe de reţinere a particulei pe talpă, cât şi forţe care tind să o îndepărteze.



23

Forţele care reţin particula pe talpă sunt:• greutatea proprie şi forţa de inerţie a particulei, Gp ;• forţa de presiune , creată de diferenţa dintre presiunea

noroiului pn şi cea a fluidelor de sub particulă (din porii rocilor), unde Al este aria proiecţiei particulei pe un plan paralel cu talpa sondei;

• forţa de frecare şi adeziune faţă de talpă, .Forţele care tind să îndepărteze particula de detritus din talpa sondei sunt:• forţa de impact lateral (dacă particula depăşeşte planul tălpii), care, în

regim turbulent, este:

unde c este un coeficient de rezistenţă hidraulică, A2-aria proiecţiei particulei pe un plan perpendicular pe direcţia de curgere, vp-viteza curentului de fluid paralel cu talpa sondei, -densitatea fluidului;

• forţa ascensională, provocată de diferenţa de viteză de deasupra şi de sub particulă

• forţa de frecare vâscoasă, creată de mişcarea fluiduluiunde este tensiunea de forfecare a fluidului la suprafaţa particulei.

pnp ppAF 1

ppad FGF

np

i

vAcF

2

2

2

n

np

as

vAF

2

2

1

1AF pf p



24

În ipoteza că jetul de fluid ce iese din duzele sapei este perpendicular pe talpă, pentru curgerea paralelă cu talpa s-au stabilit următoarele relaţii:

s

jp D

vQKv

21

1

/

2

87

2s

jp D

vQK

/

în care Ds reprezintă diametrul sapei, iar K1, K2 sunt constante de proporţionalitate.

Se vede că la o valoare maximă a produsului Q.vj se obţin viteze maxime de curgere în planul tălpii sondei, iar spălarea şi curăţirea de detritus sunt cu atât mai eficiente cu cât diametrul sondei este mai mic.



25

B. Influenţa compoziţiei şi proprietăţilor fluidelor de foraj Proprietăţile unui fluid de foraj sunt funcţie de compoziţia şi natura lui, de

aceea orice modificare a unui parametru este însoţită de schimbări ale valorilor altor parametri.

Densitatea

Presiunile ce acţionează la talpa sondei asupra unui fragment de rocă sunt:• presiunea laterală (de confinare) pc a rocilor înconjurătoare, creată de

presiunea litostatică pl ;• presiunea de strat, sau, când există, presiunea fluidelor din pori pp;

această presiune se consideră normală dacă corespunde unei coloane de apă de zăcământ cu densitatea 1030…1070 kg/m3;

• presiunea fluidului de foraj pn, care este dată de coloana hidrostatică de lichid, , la care, în timpul circulaţiei, se adaugă căderea de presiune din spaţiul inelar, peste care se suprapun şi presiunile dinamice.


26

Din numeroasele cercetări de laborator, dar mai ales din rezultatele practice s-a constatat că viteza de avansare a sapei scade, pe măsură ce creşte presiunea pe talpă, sau mai exact, viteza mecanică este influenţată de diferenţa dintre presiunea fluidului de foraj şi cea a fluidelor din porii rocii, la nivelul suprafeţelor fisurate (pn-pp,).

Se pot obţine viteze ridicate de foraj chiar cu fluide cu densitate ridicată, dacă diferenţa de presiune de deasupra şi de sub particula de rocă este redusă.


27

S-a constatat că viteza mecanică creşte substanţial atunci când densitatea fluidului scade sub cea a fluidelor din pori (forajul la echilibru / forajul la subechilibru ).

Reducerea vitezei de avansare cu creşterea diferenţei de presiune pn-pp, se explică prin creşterea rezistenţei rocii şi printr-o spălare necorespunzătoare a tălpii (fragmentele de rocă sunt reţinute pe talpă şi sapa nu mai lucrează în rocă vie).

În practică, se lucrează cu un diferenţial de presiune de până la 25..30bar, la nivelul tălpii sondei.

Experienţa de şantier a demonstrat că cele mai bune viteze de avansare au fost obţinute la utilizarea apei sau a fluidelor gazoase,

Dar, performanţa depinde semnificativ de natura rocilor în care se lucrează.


28

Capacitatea de filtrare şi colmatare

Procesul de reducere a presiunii la nivelul fragmentelor de rocă din talpa sondei este o consecinţă a pătrunderii fluidului de foraj sau a filtratului. Filtrarea fluidului prin talpa sondei favorizează avansarea sapei datorită egalizării presiunilor de deasupra şi de sub particulă.

Viteza de avansare creşte pentru fluidele cu viteză iniţială de filtrare mare, dar, cu un cumulativ total de filtrat cât mai mic. Formarea turtei de colmatare are loc în acelaşi timp cu pătrunderea filtratului prin talpa sondei. De grosimea ei depinde ca dintele sapei să lovească în rocă vie sau fragmentele de rocă desprinse din talpă să rămână prinse sub turta de colmatare ca într-o capcană.

Pentru a folosi efectul pozitiv al filtrării şi a reduce efectul negativ al acumulării de detritus pe talpa sondei, au fost realizate fluide cu viteză iniţială de filtrare mare, cum sunt cele cu polimeri şi conţinut redus de particule solide (sub 1%), soluţiile de electroliţi etc.


29

Viscozitatea fluidului de foraj

Viscozitatea ( ) şi tensiunea dinamică de forfecare ( ) reprezintă proprietăţile reologice ale fluidului de foraj.

o

Din experienţa de şantier s-a constatat că reducerea viscozităţii fluidului de foraj poate conduce la viteze de avansare mai mari, deşi uneori efectul se pune pe seama modificării altor proprietăţi. Explicaţia care se dă este legată de reducerea grosimii stratului limită şi apropierea vitezei maxime de suprafaţa tălpii.


30

Conform teoriei turbulenţei şi a stratului limită, într-un un fluid vâscos care curge cu o viteză foarte mare în raport cu o suprafaţă, regimul de curgere este turbulent, cu excepţia unui strat foarte subţire în care curgerea este în regim laminar. În acest strat, numit strat limită, se presupune că viteza variază liniar, de la zero la viteza maximă ( ) iar grosimea lui este maxv

maxv

D

n

sef

unde reprezintă viscozitatea efectivă a fluidului de foraj, iar Ds este o dimensiune caracteristică a suprafeţei (se ia diametrul sondei). Într-un punct din interiorul stratului limită, la o distanţă de planul tălpii, viteza de mişcare este:

ef

sef

n

D

vvxv

xv

max

maxmax

Se pune astfel în evidenţă că o viscozitate redusă a fluidului de foraj va determina valori mai mari pentru viteza curentului în apropierea tălpii sondei ( ), iar îndepărtarea fragmentelor de rocă se face mai eficient. pv


31

Conţinutul de particule solide şi natura fluidului

În fluidele de foraj pe bază de apă se găsesc, sub formă dispersată la nivel coloidal, particule de argilă, iar în diferite forme şi dimensiuni alte materiale solide (barită, nisip, fragmente din roca dislocată). S-a constatat în practică reducerea vitezei de avansare a sapei datorită concentraţiei ridicate de particule solide.

Explicaţia care se dă acestui comportament este atribuită modificării densităţii fluidului de foraj, dar mai ales blocării porilor rocii şi reducerii vitezei de filtrare prin talpa sondei. Performanţele sapelor sunt influenţate negativ, nu atât de creşterea conţinutului de particule solide, cât mai ales de mărimea acestora. Efectul negativ, de reducere a vitezei mecanice chiar la concentraţii reduse de particule solide este accentuat de particulele coloidale, cu dimensiuni apropiate de cele ale porilor rocii.


32

Explicaţia care se dă acestui comportament este atribuită modificării densităţii fluidului de foraj, dar mai ales blocării porilor rocii şi reducerii vitezei de filtrare prin talpa sondei. Performanţele sapelor sunt influenţate negativ, nu atât de creşterea conţinutului de particule solide, cât mai ales de mărimea acestora. Efectul negativ, de reducere a vitezei mecanice chiar la concentraţii reduse de particule solide este accentuat de particulele coloidale, cu dimensiuni apropiate de cele ale porilor rocii.

Cu fluidele pe bază de apă, în care se introduce un anumit procent de motorină, se obţin performanţe mult mai bune decât cu apă. Fluidul capătă proprietăţi lubrifiante, se împiedică dispersarea detritusului şi manşonarea dinţilor sapei.

În roci hidratabile şi dispersabile (roci plastice), cu fluide pe bază de produse petroliere se obţin viteze mecanice mai bune şi creşte durata de funcţionare a sapei. În roci tari, performanţele nu se îmbunătăţesc semnificativ, iar uneori chiar se micşorează (scade viteza de filtrare în faţa dinţilor sapei)

curs 3_proprietatile fluidelor de foraj

Documents