INTRODUCERE

INTRODUCERE

Pentru realizarea unei sonde se disting doua categorii de lucrari ce se repeta pana la atingerea obiectivelor constructive finale: etapa dislocarii rocii si adancimea sondei pe un interval de adancime programat si cu obiective geologice proprii, urmata de etapa consolidarii si izolarii formatiunilor geologice traversate cu o coloana din burlane de otel si cimentarea spatiului inelar dintre acesta si peretele sondei.

Cea mai folosita tehnologie de realizare a sondelor, forajul rotativ-hidraulic, presupune ca roca este dislocate si sonda este adancita de sapa de foraj ce se roteste pe talpa, apasata cu o anumita forta, in prezenta circulatiei fluidului sau noroiului de foraj. Circulatia fluidului de foraj, apasarea pe sapa, recuperarea si schimbarea ei in momentul uzarii dar si rotirea acesteia (foraj rotativ-hidraulic cu masa) sau transmiterea puterii necesare motorului hidraulic ce o roteste, plasat deasupra ei (foraj hidraulic rotativ cu motor submersat), se realizeaza prin intermediul garniturii de prajini (tuburi de otel). Instalatia de la suprafata este conceputa sa realizeze acesta principale trei functiuni: extragerea si introducerea garniturii de prajini pentru schimbarea sapei, rotirea garniturii si deci a sapei pentru dislocarea/corectarea, sau cu alte scule si pentru alte operatii, circulatia fluidului de foraj.

Sistemul de circulatie a fluidului de foraj are ca principala componenta pompa de noroi. Sunt pompe cu pistoane, duplex (doua pistoane) sau triplex (trei pistoane), cu puteri hidraulice de 7001600CP functie de performantele maxime asteptate de la instalatie, cel mai des cate doua de acelasi fel, mai rar una sau mai mult de doua in aceeasi instalatie.

Pompa trage fluidului de foraj din habele (rezervoare paralelipipedice 5070 m) de depozitare si-l pompeaza prin manifold (sistem de ventile pentru control), colector (conducta orizontala pana la baza turlei), incarcator (conducta verticala de 1520 m pe o latura a turlei instalatiei), furtun de foraj (element flexibil rezistent la presiune), cap hidraulic (echipament agatat in macara, ce sustine garnitura si ii permite rotirea, dar si circulatia fluidului din furtun in interiorul acestuia). De aici, circuitul fluidului de foraj urmeaza interiorul prajinii de antrenare (prima prajina din garnitura), interiorul garniturii de prajini de foraj si de prajini grele (situate deasupra sapei si mai groase la perete pentru a realiza apasarea), va trece prin duzele sapei, va spala talpa de detritus (fragmentele de roca dislocata) si-l va transporta la suprafata prin spatial inelar format intre garnitura de foraj si peretele sondei. De la gura sondei, prin derivatie si jgheaburi, ajunge in habele de depozitare, si circuitul se inchide, dar nu inainte de a trece printr-un sistem de echipamente ce asigura curatirea fluidului de foraj de detritus transportat, de gazele eventual patrunse (site, denisipatoare, demaluitoare, centrifuge, degazoare etc.). Pe habe si langa habe exista echipamentele si toate cele necesare (pompe auxiliare, palnii, agitatoare, habe de tratament, magazine cu chimicale, macara pentru manevrarea containerelor, aparatura de laborator etc.) prepararii si conditionarii proprietatilor fluidului de foraj.

PROPRIETATILE FLUIDULUI DE FORAJ

1. Densitatea materialelor pulverulente

Prin definitie, densitatea reprezinta masa unitatii de volum. Se noteaza cu si se exprima in kg/m, kg/dm, g/cm.

Densitatea materialelor pulverulente hidrofile (argila betonitica, diatomita, barita, ciment, nisip, cenusa de termocentrala etc.) este necesar a fi cunoscuta, deoarece serveste la calculul cantitatilor de materiale necesare prepararii fluidelor de foraj.

Densitatea materialelor pulverulente hidrofile se poate determina cu volumetrul tip Le Chatelier, cu picnometrul cu volum fix sau cu un simplu cilindru gradat. In toate situatiile se foloseste ca lichid ajutator petrolul lampant.

2. Densitatea fluidului de foraj

Densitatea fluidelor de foraj reprezinta un parametru esential in procesul de foraj. In timpul realizarii sondei, valoare densitatii se regleaza astfel incat, prin marimea preasiunii hidrostatice, fluidul de foraj ales sa previna patrunderea fluidelor din formatiunile traversate, surparea si strangerea peretilor, evitarea fisurarii stratelor, pierderea totala sau partiala a circulatie, manifestari eruptive, siguranta lucrului in sonda etc..

Presiunea hidrostatica, ph , intr-un punct aflat la adancimea de H intr-un fluid, cu densitatea n , se scrie sub forma:

Ph=H n g

In masivul de roci intr-un punct aflat la adancimea H, apa continuta in pori, daca nu este izolata de conditiile de la suprafata, se va gasi la o presiune ce poate fi determinate cu aceeasi relatie.

Pentru densitatea apei din porii rocilor, a, se admit valorile:

a=1027kg/m3, care este densitatea apei de mare cu salinitatea totala de 3,7g/l;

a=10701073 kg/m3, care este densitatea unei ape de zacamant tipice, cu salinitatea in NaCl de 80g/l;

a=1150 kg/m3, care este densitatea apei sarate saturate, intre 50 si 100oC.

Presiunea de strat (din pori) egala cu presiunea hidrostatica, calculate in limitele acestor valori, este considerata presiune de strat normala. In aceste situatii fluidele de foraj utilizate au densitati in domeniul, n=11001200kg/m3 si pot fi preparate numai din apa si argila.

Daca presiunea de strat are valori mai mari, pp ph, se considera presiune anormal de mare, stratul este suprapresurizat si in aceste cazuri se utilizeaza fluide de foraj ingreunate cu densitatea n=20002300kg/m3.

Daca se inregistreaza valori mai mici, pp < ph, stratul este subpresurizat si presiunea este considerate anormal de mica. Traversarea acestor formatiuni necesita utilizarea unor fluide cu densitate redusa sau chiar schimbarea tehnologiei de foraj.

In sonda plina cu fluid de foraj aflat in repaus (cu densitatea n), presiunea la adancimea H se determina cu ajutorul relatiei:

Ps = ph + p0 = H ng + p0unde p0 este presiunea la gura sondei, daca exista.

Presiunile reale din sonda difera de cele calculate cu densitatea noroiului determinata la suprafata, cu pana la 3-7%, in plus sau in minus, din diferite motive, cum ar fi: dependenta densitatii de temperatura, de presiune, de starea de lasare in repaus, de compresibilitatea lui etc..

Densitatea fluidelor de foraj influenteaza, de asemenea, cumulativul de filtrat patruns in formatiunile permeabile traversate, viteza de avansare a sapei (viteza mecanica de foraj), valoarea caderilor de presiune in sistemul de circulatie, flotabilitatea echipamentului din sonda etc..

Densitatea fluidelor de foraj se masoara in laborator prin cantarire directa cu ajutorul cilindrilor gradati sau a picnometrelor, iar in santier cu ajutorul densimetrelor de constructie speciala.

3. Vascozitatea aparenta si gelatia fluidului de foraj

Vascozitatea aparenta a unui fluid reprezinta proprietatea lui de a opune rezistenta la curgere. Cantitativ, vascozitatea (notata cu ) este o masura a acestei rezistente si se defineste ca raport intre tensiunea de forfecare si viteza de forfecare dv/dx si este constanta pentru fluidele newtoniene.

Fluidele de foraj sunt sisteme eterogene care nu se supun legii de curgere newtoniene: curgerea lor nu poate fi descrisa prin intermediul unui singur coeficient de vascozitate. Ele poseda proprietati structural-mecanice mai complexe, iar comportarea la curgere este descrisa de doi sau mai multi parametrii sau constante reologice.

In practica de santier se foloseste inca pe scara larga o vascozitate conventionala (aparenta) pentru fluidele de foraj, care se masoara cu vascozimetrul palnie tip Marsh; aceasta vascozitate Marsh este calitativa, este influentata de densitatea fluidului si proprietatile lui tixotropice si nu poate fi utilizata in calculele hidraulice.

Palnia Marsh are dimensiuni standard cu o capacitate 1,5 dm3 (prevazuta la partea inferioara cu un tub calibrat, iar la partea superioara cu o sita metalica), iar cu ajutorul unei cani cu volumul de 1 dm3 se masoara timpul in care se scurge 1 l de noroi din 1,5 l; timpul de scurgere a apei este de 28 s, iar noroaiele uzuale au vascozitatea 30...70 s.

4. Proprietatile reologice ale fluidului de foraj

Comportarea la curgere a fluidelor si a sistemelor disperse cu faza continua fluida este descrisa printr-o serie de modele matematice, denumite si ecuatii constitutive, legi de curgere sau modele reologice. Ele exprima relatia dintre tensiunile tangentiale , care iau nastere intr-un fluid in miscare si vitezele de deformare (forfecare) dv/dx, in regim laminar de curgere.

Marimile si dv/dx reprezinta variabilitatea reologica, iar parametrii scalari sunt constantele reologice ale respectivelor ecuatii. Valorile acestora se obtin prin prelucrarea marimilor masurabile specifice fiecarui tip de vascozimetru, cum sunt de exemplu, debitul si caderea de presiune (pentru vascozimetrele tubulare) sau turatia si momentul de tensiune (pentru vascozimetrul cu cilindrii coaxiali). Diagramele =f(dv/dx) se numesc reograme.

Fluidul de foraj poate fi descris cu suficienta precizie de urmatoarele modele relogice: Newton, Bingham i Ostwald de Waele.

5. Proprietatile tixotropice

Prin tixotropie se intelege gelificarea unei solutii cand este lasata in repaus si revenirea gelului in solutie prin agitare.

Capacitatea tixotropica a unui fluid se apreciaza prin valoarea tensiunii statice de forfecare (rezistenta de gel sau limita adevarata de curgere) a gelului care se formeaza dupa o anumita perioada de ramanere in repaus a fluidului si prin viteza cu care aceasta rezistenta creste in timp. Valoarea rezistentei de gel depinde de natura si concentratia argilei din sistem, de gradul de dispersare, prezenta electrolitilor si a substantelor protectoare, ecranante, temperatura si presiune.

Initial, gelificarea se desfasoara rapid, apoi ritmul se incetineste, dar procesul poate continua cateva ore, zile sau chiar luni.

Limita inferioara a tensiunii statice de forfecare, corespunzatoare gelurilor foarte slabe, este de 1,52 N/m2, in timp ce limita superioara, specifica gelurilor puternice, se situeaza intre 1520 N/m2 .

Fluidele de foraj cu proprietati tixotropice sunt capabile sa mentina in suspensie materialele inerte de ingreunare si detritusul, insusire necesara mai ales la oprirea circulatiei in sonda. Totusi, valorile ridicate ale tixotropiei (gelatii mari si viteze rapide de galificare), provoaca greutati la curatirea fluidului de foraj, presiuni sau depresiuni periculoase la pornirea circulatiei sau manevrarea materialului tubular aflat in sonda.

6. Continutul de lichide solide

Pentru fluidele de foraj pe baza de apa si argila, faza continua este solida din argila (pentru crearea suportului coloidal) si materiale de ingreunare, iar faza lichida din apa si, eventual, motorina, in cazul in care noroiul a fost emulsionat.

Se accepta ca detritusul a fost separat in sistemul de curatire al instalatiei de foraj, fractiunile fine de argola inglobate in noroi, intrand in categoria argila.

Fluidele care contin apa si petrol sunt analizate cu ajutorul a diferite retorte, prin distilarea unui volum cunoscut de noroi sa masurarea lichidelor condensate.

La fluidele pe baza de produse petroliere faza lichida este alcatuita din apa si motorina, iar faza solida din materiale de ingreunare si cele folosite pentru controlul proprietatilor colmatante si structurale.

Analiza continutului de solide si lichide prin metoda retortei se face pentru a stabili compozitia oricarui fluid, dar mai ales la cele cu continut redus de solide argiloase, unde intereseaza in mod deosebit procesul de argila(Vag in % volum/volum) si cele pe baza de produse petroliere, la care raportul motorina/apa si continutul de solide au influenta directa asupra proprietatilor reologico-coloidale si stabilitatii noroiului.

7. Continutul echivalent de betonita

In fluidele de foraj pe baza de apa si argila se afla, de regula, minerala argiloase apartinand tuturor grupelor de argile cunoscute. Dintre acestea, argilele betonitice sunt cele care confera nororiului proprietati structural-mecanice, de filtrare si colmatare, precum si comportarea lor la diferite tratamente sau in prezenta contaminantilor. De asemenea, betonitele sunt cele care prin proprietatile lor de hidratare si umflare se dispersa la nivel colloidal si au o mare capacitate de schimb cationic.

Capacitatea totala de schimb cationic da indicatii asupra continutului de minerale active, fata de restul mineralelor inactive din sistem.

Dintre metodele de masurare a capacitatii de schimb cationic, cea mai utilizata este metoda albastrului de metilen. Determinarea se bazeaza pe adsorbtia mult mai intense a albastrului de metilen de catre betonita (aproximativ 0,250,3g albastru de metilen la 1g betonita) fata de celelalte minerale argiloase.

Deoarece albastrul de metilen cansumat in timpul masuratorii, care sta la baza calcularii continutului de betonita, este adsorbit intr-o oarecare masura si de minerale argiloase nebetonitice, ceea ce se determina prin calcul se numeste, conventional, continutul echivalent de betonita (continutul real de betonita va fi ceva mai mic).

Stabilirea continutului echivalent de betonita serveste la calcularea unui indicator important, mai ales la asa-zisele fluide cu continut redus de solide argiloase. Metoda este insa aplicabila si pentru determinarea capacitatii de schimb cationic a unei roci argiloase oarecare (din detritus sau dintr-o carota).

8. Continutul de nisip

Continutul de nisip dintr-un fluid de foraj se exprima prin concentratia volumica, procentuala, de particule solide cu diametrul, dp>74(m si se masoara, de regula, dupa ce fluidul a trecut prin sistemul de curatire de la suprafata (site vibratoare, hidrocicloane etc.). Prin nisip se intelege totalitatea particulelor solide din fluidul de foraj, provenite din rocile traversate (intercalatii nisipoase, gresii slab consolidate etc.), cu diametrul cuprins intre 75 si 150 (m,care, de regula, nu influenteaza sensibil proprietatile utile ale fluidului de foraj (densitate,vascozitate), in schimb, aceste particule grosiere provoaca uzura echipamentului prin care circula fluidul de foraj.

Nisipul imprima fluidului de foraj proprietati abrasive si erosive, reducand durata de functionare a pompelor, a lagarelor, duzelor sapei etc., iar atunci cand este in concentratii excessive creaza pericolul de prindere a garniturii de foraj la oprirea circulatiei.

Se determina prin diluarea si cernerea unui volum masurat de noroi pe o sita de 74(m, prin elutriere (antrenarea intr-un curent ascensional a particulelor mai mici de 74 (m) sau prin sedimentare intr-un decantor. Se exprima procentual, fata de volumul de fluid analizat.

9. Continutul de gaze

In timpul forajului, la traversarea unor formatiuni gazeifere, acestea pot patrunde in noroi, scazand densitatea lui si provocand o crestere a vascozitatii. Acelasi fenomen se poate produce si in timpul ingreunarii sau a altor tratamente chimice.

In laborator, continutul de gaze se poate determina prin diluarea noroiului: vascozitatea lui scade si gazele se elimina la o simpla agitare.

In mod practice se procedeaza astfel: se toarna 100 cm3 noroi intr-un cilindru gradat cu dop rodat de 250 cm3. se completeaza cu apa si se agita intens timp de un minut. Se lasa apoi un timp sufficient in repaus, dupa care se citeste volumul de amestec. Diferenta fata de 250 cm3 constituie tocmai concentratia de gaze, in procente.

Continutul de gaze se poate determina cu mai multa precizie prin distilare in vacuum. Vaporii de apa sunt condensati, iar gazelle trec printr-un tub gradat, unde li se poate masura volumul pe care il ocupa.

10. Capacitatea de filtrare si colmatare

La deschiderea prin foraj a formatiunilor, rocilor ce la compun (din peretele sondei) vin in contact cu fluidul de foraj. Datorita diferentei pozitivedintre presiunea fluidului din sonda si cea a fluidelor din porii rocilor, o parte din faza libera a noroiului va patrunde in pori (fenomenul de filtrare) si, simultan, pe peretele sondei se depun o parte din particulele solide din noroi, sub forma unei turte (fenomenul de colmatare).

In faza initiala, viteza de filtrare este determinata de permeabilitatea rocii, iar dupa podirea porilor superficiali cu particule solide (asa-zisul colmataj intern) si initierea turtei de colmatare propiu-zisa, viteza de filtrare scade simtitor, fiind dependenta in mare parte doar de permeabilitatea turtei, care este mult mai mica decat cea a rocilor.

Un bun fluid de foraj trebuie sa posede un filtrat redus si o turta de colmatare subtire, pentru a nu afecta stabilitatea rocilor slab consolidate si, mai ales, permeabilitatea stratelor purtatoare de hidrocarburi.

Capacitatea de filtrare a unui fluid de foraj caracterizeaza starea fizico-chimica a sistemului, respective: gradul de dispersie si hidrofilitatea particulelor solide, prezenta si concentratia coloizilor de protectie, prezenta contaminantilor, care provoaca fenomenul de coagulare a particulelor argiloase si cresterea semnificativa a cantiatii de apa libera, a vitezei de filtrare si chiar pierderea stabilitatii fluidului.

11. Indicela pH

Prin indicele pH (sau exponent de hidrogen) se exprima logaritmul negativ zecimal al concentratiei momentane de ioni de H+ dintr-o solutie.

Cu ajutorul lui se determin aciditatea sau alcalinitatea unei solutii sau fluid de foraj, in care se afla disociati diversi electroliti, cunoscut fiind ca: intre 07 solutii sunt acide; la pH=7 sunt neutre; intre 714 solutiile sunt bazice.

Cunoasterea concentratiei ionilor de hidrogen (H+) este necesara pentru controlul si reglarea unor proprietati ale fluidelor de foraj, dar poate sa indice si prezenta unei contaminari cu sare, anhidrit, ciment etc.

In general se impune ca fluidul de foraj sa nu prezinte reactie acid pH m = 0,55 m3 ap/ to ciment i m1 = 2,45 m3 / to diatomit)

d = 2 to/m3

Va + Vb + Vc = Vec

Va a + Vcc + Vbb = Vec . ec

Va a= m

Vcc

Va a= m1

Vdd

Va =Vac + Vadmc Vc c+m1Vd d=0,55.3,15Vc+2,45.2Vd

aa1

nlocuind n ecuaia (1) i (2)

Va = 0,763 m3 ap

Vd = 0,119 m3md = 0,119 . 2 = 0,238 to diatomit

Vc = 0,118 m3mc = 0,118 . 3,15 = 0,371 to ciment

verificare

ec =0,763 . 1 + 0,238 + 0,3711,5

0,763 + 0,119 + 0,118

Vad ad

Vdd

Va =Vac + Vadmc Vc c+m1Vd d=1,73Vc + 4,92Vd

11

2,73Vc + 5,92Vd = 1

4,88Vc + 6,9Vd = 1

4,88Vc + 10,546Vd = - 1,7875

3,646 Vd = 0,2875

Vd = 0,2875 / 3,646 = 0,079 m3

md = 0,079 . 2 = 0,158 to diatomit

Vc = (1 5,9 . 0,079) / 2,73 = 0,195 m3

mc = 0,185 . 3,15 = 0,616 to cimentVc = 1 (0,185 + 0,079) = 0,726 m3

Verificare

ec =0,726 . 1 + 0,616 + 0,158=1,5

0,079 + 0,185 + 0,726

Totul se nmulete cu 40.

0,774 -----------------------100

0,158------------------------ x

x = 20%

Apa ca fluid de foraj

n multe cazuri, apa poate fi folosit ca fluid de foraj. Aplicarea forajului cu ap prezint urmtoarele avantaje:

1) Rcirea sapei este mai eficient (caldura specific a apei fiind superioar celei a noroiului de foraj).

2) Curirea tlpii este mai bun, deoarece scznd cu cca 25-30% pierderile hidraulice n sistemul de circulaie (ca urmare a reducerii greutii specifice i a vscozitii fluidului), se poate mri considerabil debitul de circulaie.

3) La forajul cu turbin, mrirea debitului duce la creterea momentului cuplului turbine. Aceasta permite creterea apsrii pe sap i, ca urmare, creterea vitezei mecanice de avansare.

4) Prin reducerea presiunii hidrostatice, exercitate de coloana de fluid asupra tlpii, se obine creterea vitezei mecanice de avansare, ca urmare a modificrii strii de solicitare a rocii din talp.

5) La efecte1e de mai sus se mai adaug i acela al vscozitii foarte mici a apei, care face ca viteza mecanic s creasc i mai mult, ca urmare a amplificrii efectului jeturilor de fluid ce ies prin orificiile sapei mai ales n roci moi. Totodat apa, prin efectul de umectare a suprafeei rocilor argiloase, reduce rezistena critic a acestora la dislocare.

Aplicarea metodei este posibil numai acolo unde aceasta nu produce dificulti de foraj: drmri (datorit lipsei colmatajului i contrapresiunii reduse asupra peretilor), strngeri de gurii (n dreptul rocilor care i mresc volumul n contact cu apa), dizolvarea unor sruri solubile etc. Rezultate foarte bune se obin i n roci dure, mai ales atunci cnd se produc pierderi totale de circulaie.

Se evit deschiderea i traversarea cu ap a orizonturilor productive, deoarece n acest caz operaiile de punere n producie ar fi foarte ngreunate, iar productivitatea sondelor mult mai mic.

Sistemul ap-argil Mineralele argiloase

Argilele sunt roci sedimentar-detritice, cu dimensiunea particulelor cuprinse ntre 0,001...0,004 mm. Textura poate fi compact sau microstratificat.

Roca argiloas apare n straturi sau bancuri, uneori n complexe de strate, frecvent cu urme mecanoglife sau bioglife i cu forme fosile i microfosile, resturi de plante incarbonizate, rar cu coninut ridicat de substane bituminoase, concreiuni de carbonai, silice, oxizi i hidroxizi de fier i pirit. Culoarea este variat: alb, cenuie, verde, albastr, brun sau neagr n diverse nuane.

Proprietile fizice sunt:

porozitatea foarte mare,

permeabilitatea foarte mic sau nul,

coeficient de adsorbie foarte mare,

capacitatea de umflare mare,

capacitatea de schimb ionic ridicat,

plasticitate mare.

n practica forajului, pentru a aprecia coloiditatea argilelor se folosete metoda de clasificare dup randament, notat R. Prin randament se nelege cantitatea de noroi, exprimat n m3, cu vscozitatea aparent de 15 cP, care poate fi preparat dintr-o ton de argil prehidratat. Conform acestui criteriu, argilele se mpart astfel:

- argile bentonitice (R > 14);

- argile metabentonitice (9 < R < 14);

- hume bune (3 < R < 9);

- hume slabe (R < 3).

Pentru a mri randamentuI unor argile mai slabe, se folosete n practic procedeul de activare prin tratamente chimice. Se pot prepara i argile modificate prin tratare cu polimeri.

Pentru a putea fi utilizate i la prepararea fluidelor pe baz de petrol s-au creat argilele organofile, la care s-au nlocuit cationii anorganici cu cationi organici, devenind astfel dispersabile n hidrocarburi i capabile s creeze un minim de proprieti de agregativitate i de colmatare.

Proprietile mineralelor argiloase n ap

Stabilitatea sistemului ap-argil este influenat i de schimbul anionic (redus) care se poate produce, dar mai ales de natura, valena i numrul cationilor schimbabili. Astfel, argilele cu o capacitate mare de schimb cationic se hidrateaz i se disperseaz uor, formnd suspensii stabile chiar i la concentraii reduse de argil n ap. n practic, proprietatea de schimb cationic este folosit pentru a facilita sau, dimpotriv, pentru a inhiba umflarea i dispersarea argilelor n ap.

Capacitatea de hidratare

Mineralele argiloase au proprietatea de a reine apa prin adsorbie la reeaua cristalin, ca i la suprafaa particulei i de a o pierde n anumite condiii impuse.

Deoarece apa reinut la reeaua cristalin poate fi pierdut prin nclzire, funcie de temperatura necesar ndeprtrii ei, apar patru categorii:

a. Apa de cristalizare (de constituie), care este legat relativ rigid la reea; temperatura la care se p oate pierde fiind peste 500C.

b. Apa legaturilor rupte, fixat la periferia reelei cristaline; ncepe s fie cedat la temperaturi mai mari de 300C.

c. Apa adsorbit, fixat la suprafaa reelei sau particulei elementare; se pierde la temperaturi sub 300C.

d. Apa planar, cantitatea de ap reinut este diferit n funcie de tipul de mineral i cu ct raportuI Si/Al este mai mare, cu att cantitatea de ap reinut este mai mare.

Cnd apa este curat, potenialul unei argile are valoarea maxim. Scderea potenialului electrocinetic sub o valoare critic (numit punct izoelectric), duce la pierderea stabilitii sistemului ap-argil.

Asupra mecanismului de adsorbie a moleculelor de ap de ctre argile sunt avansate mai multe explicaii:

- hidrogenul dipolilor de ap este atras de atomii de oxigen sau hidroxil ai reelei cristaline;

- apa este antrenat odat cu ionii hidratai n procesul de schimb ionic;

- moleculele de ap sunt atrase prin fore masice de tipuI van der Waals, create de fluctuaiile norilor electronici din cristalele de argil;

- apa difuzeaz spre suprafaa argilei, unde concentraia de cationi este mai mare;

- foiele de argil joac rolul unor "condensatori" care atrag moleculele de ap n interiorul lor.

n cadrul adsorbiei planare se regsesc adesea, o hidratare de suprafa i o hidratare osmotic. Hidratarea de suprafa se refer 1a apa adsorbit i reinut prin legturi de hidrogen la reeaua cristalin, iar hidratarea osmotic se refer la apa adsorbit ca urmare a diferenei de concentraie a cationilor, mai mare n apropierea suprafeei i influenat direct de natura i concentraia cationilor din soluie.

Capacitatea de umflare i dispersare

Efectul imediat al hidratrii este umflarea particulelor de argil, proprietate cu implicaii negative asupra productivitii i receptivitii stratului productiv.

Plcuele elementare de argil rmn mai mult sau mai puin unite, datorit legturilor de hidrogen ale apei, capacitatea de umflare, msurnd variaiile liniare sau volumice ale unei probe, reprezint cantitatea de ap adsorbit, raportat la greutatea unei probe.

Mrirea de volum prin hidratare se mai poate exprima prin coeficientul total de umflare ku, valoarea acestuia fiind dat att de apa reinut la reeaua cristalin a mineralelor argiloase, ct i de apa reinut pelicular in jurul particulelor.

Factorii care influeneaz procesul de umflare sunt:

a. Mediul de contact influeneaz coeficientul final de umflare i dinamica acestuia.

n apa dulce capacitatea de unflare este maxim i stabilirea echilibrului are loc pe durate de timp mari. n cazul altor soluii n funcie de concentraia de electrolit, timpul de atingere al echilibrului este cu att mai scurt cu ct concentraia este mai mare.

b. Prezena ionilor de sodiu. Cu ct concentraia soluiei de NaCl este mai mic, cu att umflarea este mai intens.

c. Prezena ionilor de calciu. Concentraii mari de CaCl2 (>10%) sau soluii de CaSO4 n concentraii mici, duc la reducerea umflrii mineralelor.

d. Prezena ionilor de magneziu influeneaz umflarea intercristalin.

e. Prezena ionilor de potasiu (n soluii de KCl sau K2SO4) duce la scderea umflrii.

f. Presiunea influeneaz mai puin umflarea. S-a constatat ns, c n timpul forajului, datorit reducerii tensiunilor n jurul gurii de sond, argilele adsorb apa din fluidul de foraj, intensitatea fenomenului fiind proporional cu scderea de tensiune

g. Temperatura influeneaz umflarea in functie de mediul de contact. Cu ct temperatura crete, viteza de umflare este mai mare, iar timpul de atingere al echilibrului se micoreaz.

La introducerea argilelor ntr-un mediu apos (dulce sau mineralizat), pe lng fenomenul de umflare are loc dispersia acestora pn la particule elementare.

Viteza i gradul de dispersie depind de natura argilei, mineralizarea soluiei apoase, pH, prezena altor substante care pot favoriza dispersia (dispersanii), o pot impiedica (inhibitorii de dispersie) sau chiar o inverseaz (agentii de agregare, floculanii). n concentraii mici, soda caustic (NaOH) are o aciune dispersant.Fenomenele de umflare i dispersie nu pot fi separate i acioneaz n sensul micorrii permeabilitii stratului.

Mineralele argiloase din zona stratului productiv, chiar dac nu-i mresc volumul prin hidratare, prin deplasarea lor odat cu fluidele din pori se fixeaz i blocheaz porii.

Ulterior, tratamentele care se aplic pentru refacerea permeabilitii stratului nu i mai pot reda valorile iniiale, deoarece umflarea i dispersarea argilelor sunt fenomene ireversibile. Este bine s se acioneze n sensul prevenirii apariiei acestora, prin toate operaiile care se execut, mai ales la nivelul orizontului productiv.

Fluide de foraj dispersate (clasice)

Noroaiele naturale

Noroaiele naturale au la baz sistemul dispers ap-argil (soluie diluat de bentonit n ap, cu n = 1040 ... 1060 kg/m3, un filtrat de aproximativ 15 cm3 i vscozitatea aparent la plnia Marsh ntre 40...45 s) i ndeplinesc cerinele de stabilitate, colmatare i gelificare, necesare forajului. Preparate la suprafa din argile bentonitice (adesea activate) cu bune proprieti coloidale i de dispersie, aceste fluide se folosesc la forarea unor intervale de suprafa sau a zonelor cu pierderi de circulaie unde se cer de regul noroaie cu vscozitate i gelaie ridicate, fr alte proprieti specifice.

Noroaiele naturale ii modific rapid proprietiile n prezena unor contaminani cum sunt: pachete groase de marne i argile hidratabile, sruri solubile, temperaturi mari, gaze etc.

Contaminarea noroaielor naturale cu particule solide

Fragmentele de roc nedispersabile n ap nu modific proprietiile de baz ale noroaielor naturale i se elimin uor n sistemul de curire de la suprafa. Particulele de argil care se hidrateaz i disperseaz uor n ap, mresc vscozitatea aparent a noroiului i rezistena de gel, scznd n aceli timp filtratul. n cazul unei contaminri uoare i de scurt durat se recurge la diluare cu ap sau tratamente simple cu fluidizani.

La contaminarea intens cu argile hidratabile i dispersabile, procesul de foraj se desfoar n condiii mai grele, deoarece, variaiile de presiune create prin manevrarea gamiturii de prjini pot deveni excesive, sapa i talpa sondei se manoneaz, viteza de avansare scade.

Pentru reducerea vscozitii i pstrarea unui coninut optim de argil n noroiul de baz sunt posibile diverse metode:

folosirea fluidizaniilor;

diluarea cu ap i corectarea densitii cu barit;

utilizarea floculanilor;

reglarea pH- ului;

transformarea noroiului dispersiv n unul inhibitiv (nedispersiv);

ndeprtarea particulelor prin metode mecanice.

Fluidizanii, prin modul lor de aciune, pot ecrana sarcinile negative de la muchiile foielor de argil, mpiedicnd unirea lor (flocularea), micornd astfel tensiunea dinamic de forfecare, crescnd uor vscozitatea plastic, deoarece crete numrul de particule din sistem. Se poate apela la utilizarea fluidizaniilor doar n noroaiele cu densiti reduse.

Metoda de diluare cu ap, dei pare cea mai ieftin, poate duce, pe lng o cretere semnificativ a volumului de noroi din circuit, la un consum exagerat de barit i de aditivi antifiltrani.

Floculanii se utilizeaz doar la noroaiele cu densitate redus i la forajul n roci tari.

Pentru sistemul ap-argil aflat ntrun echilibru natural, domeniul optim al pH-ului, la care i vscozitatea este minima, se situeaz ntre 7,5 i 8,5. Dac se marete valoarea pentru a crete eficiena fluidizanilor i a inhiba coroziunea, se intensific procesul de dispersare a argilelor din detritus i perei sondei, ceea ce poate duce la o cretere nedorita a vscozitii. Din aceste considerente, pentru noroaiele naturale pH-ul nu trebuie sa depeasc valorile 9...10.

Transformarea noroaielor naturale n fluide inhibitive nu este chiar simplu de realizat, i, n mod practic, acestea sunt mult mai scumpe i greu de ntreinut. Se recomand utilizarea lor doar n dreptul unor pachete foarte groase de marne i argile foarte hidratabile i dispersabile, care altfel nu pot fi traversate prin foraj.

La oricare dintre metodele amintite trebuie s se dispun i de un echipament eficient de curire mecanic.

Contaminarea cu sarea gem

Este cea mai frecvent ntlnit sare solubil n timpul forajului. Poate fi sub form de masiv, intercalat cu strate argiloase, n apele subterane i chiar n unii aditivi impuri (CMC-ul tehnic).

La contaminarea cu procente diferite de sare se folosesc urmtoarele metode:

diluarea cu ap i adaos de bentonit prehidratat, eventual barit pentru meninerea densitii i mici cantiti de antifiltranti (amidon, CMC) n cazul contaminrilor uoare;

adugarea de fluidizani i reactivi cu efect mixt pentru corectarea vscozitii n cazul contaminrilor cu peste 15% NaCl.

corectarea filtratului cu adaos de reactivi antifiltrani, trecerea la un noroi srat saturat sau alte noroaie speciale, rezistente la contaminrile cu sruri solubile n cazul contaminrilor cu 30% NaCl.

Contaminarea cu ioni de calciu

Ionii de calciu pot proveni din strate de de gips i anhidrit, care se ntlnesc n timpul forajului sub form de pachete groase sau intercalaii.

Gipsul i anhidritul sunt denumirile pentru sulfatul de calciu, cu i respectiv fr ap de cristalizare. Severitatea contaminrilor pe care le produc a condus la proiectarea unor sisteme de fIuide care pot tolera aceti contaminani i la apariia unor reactivi fluidizani eficieni.

Prima indicaie a contaminrii cu gips sau anhidrit este creterea vscozitii i a gelaiei. Pentru identificarea corect a tipului de contaminant trebuie efectuate i alte teste cantitative, cum sunt:

stabilirea concentraiei de calciu n filtrate

scderea valorii pH-ului;

prezena n detritus a unor resturi albe de mineral (datorit solubilitii limitate a gipsului i anhidritului).

La contaminrile uoare i de scurt durat cu sruri solubile de calciu (pn n 50 mg Ca2+/l filtrat) se procedeaz la precipitarea calciului i mici adaosuri de fluidizani (tanani, lignosulfonai) i antifiltrani (CMC, poliacrilai etc.). Pentru precipitarea i ndeprtarea calciului se poate folosi sod calcinat (Na2C03) i carbonatul de bariu (BaC03).

Din practic, se tie c 1 kg de sod calcinat precipit 1,283 kg sulfat de calciu, iar 1 kg de carbonat de bariu precipit numai 0,691 kg sulfat de calciu, din acest punct de vedere fiind de preferat soda calcinat. Totui, n urma reaciei cu sod calcinat are loc o cretere a pH-ului noroiului (peste 11,5), rmne n filtrat sulfatul de sodiu, care, fiind o sare solubil, contribuie suplimentar la creterea vscozitii i gelaiei; sunt necesare tratamente suplimentare pentru corectarea lor; n schimb, la folosirea carbonatului de bariu ambii produi ai reaciei sunt insolubili i precipit, fr a modifica proprietiile de baz ale noroiului (exist ns i aici o limitare, tratamentul cu BaC03 nu d rezultate dac noroiul a fost condiionat cu hexametafosfat).

Dac au loc contaminri intense i de lung durat (traversarea unor strate groase de anhidrit sau gips), tratamentele devin ineficiente i neeconomice, soluia practic fiind aceea de transformare a fluidului din sond, n noroi pe baz de gips sau var.

Contaminarea cu calciu mai poate aprea n timpul operaiilor de cimentare sau la frezarea unor dopuri de ciment insuficient ntrite. Severitatea contaminrii cu ciment depinde de tipul fluidului i concentraia solidelor din acesta, de tratamentele chimice anterior efectuate, de cantitatea de ciment frezat, de lungimea zonei de amestec dintre fluid i pasta de ciment etc.

Msurile practice care se iau sunt de precipitare a ionilor de calciu i reducerea pH-ului.

TratamentuI este eficient nurnai dac n momentul frezrii dopului de ciment, pH-ul noroiului este cel puin de 8,3.

Humaii, lignosulfonaii, fosfaii au de asemenea un efect precipitant i n aceli timp acioneaz ca fluidizani (defloculani). Soda calcinat este mai puin recomandabil, deoarece, menine pH-ul ridicat i nu neutralizeaz nici o grupare de OH. Pentru reducerea vitezei de filtrare se pot folosi amidonul, celuloza polianionica, humaii.

Contaminarea provocat de gaze

Ptrunderea gazelor ntr-un fluid de foraj poate conduce la scderea densitii, creterea vscozitii plastice i aparente, degradarea noroiului.

Gazele pot proveni din:

formaiunile traversate (hidrocarburi, C02, H2S);

atmosfer, prin spumare (aer);

noroi, prin degradarea termic, chimic sau bacterian a unor aditivi.

Gazeificarea unui noroi de foraj constituie ntodeauna un inconvenient i primele semne ale acesteia sunt creterea nivelului la habe sau creterea debitului la derivaie.

Ptrunderea gazelor n sond este mult diminuat prin reglarea corespunztoare a densitii noroiului, prin scderea gelaiei la un minimum acceptabil, prin utilizarea degazeificatoarelor n sistemul de circulaie de la suprafa.

Un alt aspect, negativ, legat de prezena intr-un fluid a gazelor l constituie aciunea coroziv a acestora. Pentru a diminua coroziunea, se adaug n fluid substane de neutralizare specifice (aa-numiii consumatori de oxigen, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat), inhibitori de coroziune sau amine dizolvate n motorin.

Hidrogenul sulfurat, care are i un miros specific, este la fel de toxic n fluidele pe baz de ap, ct i n cele pe baz de iei (datorit solubilitii H2S n iei). Prezena lui, datorit faptului c este un gaz acid, conduce la scderea rapid a pH-ului. n scopul limitrii pericolului prezentat de acest gaz, pH-ul fluidului trebuie ridicat la valori de 11... 12, prin adugarea de sod caustic sau var, iar n alte situaii, hidrogenul sulfurat se poate precipita cu magnetit spongios.

Influena temperaturii

Temperatura are un efect relativ complex asupra proprietiilor unui fluid. La creterea temperaturii, se micoreaz vscozitatea fazei lichide din noroi, dar se intensific hidratarea i umflarea argilelor, sunt accelerate reaciile chimice dintre aditivi i particulele argiloase, unele substane i pierd eficacitatea, iar altele se degradeaz ireversibil, se modific solubilitatea srurilor etc.

Pn la 120...150C, scderea vscozitii apei n sistemele ap-argil are un rol determinant n comportarea lor reologico-coloidal; vscozitatea plastic i tensiunea dinamic de forfecare scad, iar viteza de filtrare crete semnificativ. Pentru temperaturi mai mari, datorit fenomenului de coagulare termic a particulelor argiloase, vscozitatea i gelaia cresc brusc.

Din modul de comportare a noroaielor naturale n prezena diferiilor contaminani, se poate concluziona c acestea au o aplicabilitate restrns, pot fi folosite n condiii geologice simple i la adncimi relativ reduse. La adncimi mai mari i n condiii geologice complicate se impun limite mult mai severe pentru parametrii fluidului de foraj, lucru care a condus la utilizarea unor sisteme cu argil foarte puin sau chiar deloc.

Noroaie tratate

Cnd se traverseaz roci argiloase care se disperseaz ori se umfl, roci solubile, strate productive sau cnd argila de preparare nu asigur proprietiile structurale dorite, aceste noroaie se trateaza cu cantitati reduse de fluidizani (de tipul fosfaiilor compleci i humaiilor de sodiu n prezena sodei caustice), reductori de filtrare, stabilizatori ai proprietiilor la temperaturi ridicate sau la aciunea contaminaniilor, lubrifiani, antispumani etc., devenind noroaie tratate.

Noroaie tratate cu CMC

Pentru forajul de mic i medie adncime, prin formaiuni nisipoase sau calcaroase i slab consolidate, unde este necesar un fluid cu proprieti reologice ridicate i un filtrat sczut, se poate utiliza un fluid care se prepar dintr-o soluie diluat de bentonit la care se adaug 1...10kg/m3 CMC de mare vscozitate, pentru a realiza un filtrat mic i o vscozitate aparent mare.n cazul traversarii unor intercalaii argiloase, care produc contaminri uoare i de scurt durat cu material argilos, se pot folosi tratamente simple cu fluidizani din grupa fosfailor, tananilor sau humailor, pentru controlul proprietiilor reologice. Tratamentul se face n asociaie cu NaOH, pentru a mbunti dispersarea materialului argilos i a asigura pH-ul la care fluidizanii au eficiena maxim.

Totui, eficiena fluidizanilor scade simitor, dac crete prea mult cantitatea de argil nglobat sub form de detritus. Se impune diluarea cu ap (pentru a reduce coninutul de argil din noroiul de baz) i un sistem de curire la suprafa ct mai eficient. Doza optim de reactiv fluidizant se consider cea la care, dublnd procentul de reactiv, nu se mai obine nici un efect de scdere a vscozitii.

n funcie de condiiile specifice din timpul forajului se face i alegerea tipului de fluidizant i a cantitii de sod caustic cu care se trateaz noroiul. Dac se traverseaz intercalaii de argile foarte hidratabile i dispersabile, noroiul rspunde la tratamentul cu hexametafosfai i un coninut redus de sod caustic. La adncimi mai mari, datorit termostabilitii mai ridicate, se pot folosi tananii i humaii, care au efecte favorabile i asupra capacitii de filtrare a noroiului. De asemenea, la traversarea argilelor slab coloidale, se poate folosi n prezena lor, un tratament cu NaOH n exces.

Noroaie tratate cu FCLS i sod caustic

Atunci cnd nu se impune trecerea la un fluid de foraj inhibitiv, se poate opta pentru tratarea noroiului din sonda cu FCLS, n prezena sodei caustice, pentru a-i menine proprietile n limite acceptabile.

Aciunea FCLS asupra noroiului natural este complex i poate fi evideniat prin:

fluidizarea puternic, n special n cazul noroaielor contaminate cu electrolii i la temperaturi ridicate;

protejarea particulei elementare de bentonit de aciunea altor contaminani;

inhib hidratarea i dispersarea argilelor din pereii sondei dar i a celor ptrunse n noroi;

mbuntete proprietile filtrante ale noroiului de baz.

Dup caz, cantitile de FCLS utilizate sunt ntre 20...60 kg/m3 noroi, n prezena sodei caustice, care s asigure un pH = 9,5...11, domeniu n care reactivul are eficien maxim. Pentru evitarea spumrii pe care o produce FCLS, noroiul se trateaz suplimentar cu 1...3% antispumant.

Fluide pe baz de Spersene

Sunt cele mai folosite n foraj. Spersene este un cromlignosulfonat care se utilizeaz n toate fluidele pe baz de ap ca defloculant, inhibitor, reductor de gelaie, stabilizator de temperatur i agent de control al filtrrii.

Spersene poate fi folosit n fluide pe baz de ap de mare, saramur, precum i n sistemele pe baz de var, gips sau potasiu. Folosit n concentraii adecvate este un bun inhibitor pentru solidele argiloase spate.

Avnd o compoziie acid, Spersene necesit pentru solubilizare un mediu alcalin, de aceea se adaug n sistem sod caustic sau var, pentru a crea un pH = 9,0...11,5. Fluidele preparate cu acest lignosulfonat au un grad ridicat de rezisten la contaminrile chimice i cu solide.

Fluide de foraj inhibitive

Au la baz tot sistemul ap-argil, dar rolul principal n asigurarea stabilitii sistemului i imprimarea unui puternic caracter inhibitiv mediului apos este ndeplinit de adaosul de electrolii, polimeri de protecie, substane tensioactive, anumii fluidizani, etc.

Fluidele de foraj inhibitive previn sau intrzie hidratarea, umflarea i dispersarea rocilor argiloase i n aceli timp prezint inerie mare la contaminanii clasici de tipul argilelor, electroliilor i temperaturilor ridicate. Se folosesc la traversarea intervalelor groase de marne i argile sensibile la ap, pentru reducerea dificultilor de foraj generate de contactul roc-fluid, la deschiderea stratelor productive cu intercalaii argiloase (murdare).

Fluide inhibitive pe baz de ioni de K

Sunt cunoscute i sub denumirea K-plus i s-au dovedit a fi cele mai inhibitive noroaie din seria fluidelor pe baz de ap i argil. Concentraia de potasiu n noroi trebuie s fie cu att mai mare cu ct argilele traversate sunt mai hidratabile i mai dispersabile (concentraia variaz ntre 30 ... 200 kg/m3). Noroaiele pe baz de potasiu au un coninut mare de ap liber i o vitez de filtrare mrit, de aceea este necesar un antifiltrant, de obicei un polimer cu aciune inhibant.

n Romnia se utilizeaz o variant de fluid cu clorur de potasiu i fluidizani inhibitori, denumit INHIB-KCl. Acesta este un amestec de lignosulfonai, humai i dicromai, care amplific efectul inhibant al ionului de potasiu.

Rezultatele procesului sunt:

prevenirea dispersrii detritusului argilos (prin adsorbie la suprafaa acestuia);

scderea vscozitii i gelaiei, datorit fixrii pe particulele elementare de argil, reducnd forele de atracie dintre acestea;

micorarea filtratului fluidului de foraj prin impermeabilizarea turtei de colmatare;

mrirea stabilitii termice pn la 180... 2000C.

Caracterul puternic inhibitiv a1 acestui noroi l recomand ca un bun fluid de foraj pentru deschiderea stratelor productive care conin fraciuni argiloase, fiind n aceli timp rezistent la contaminarea cu sare, gips, anhidrit.

O variant a acestui tip de fluid se prepar cu amoniu, care poate fi furnizat de fosfatul acid de amoniu sau de clorura de amoniu.

Fluide pe baz de sare (NaCl)

Fluidele cu clorur de sodiu au capacitate de inhibare, prin efectul lor floculant i de agregare. Fluidele srate sunt cele care au peste 1g NaCl100 cm3 filtrat i ele pot lua natere prin contaminarea noroaielor dulci cu sarea dizolvat din rocile traversate sau cu apa ptruns din strate n sond, prin utilizarea apei de mare la prepararea acestora sau prin adugarea intenionat a srii. Capacitatea inhibitiv a fluidelor pe baz de sare este n funcie de concentraia de NaCl i prezena fluidizanilor defloculani, dar, n general, acestea sunt corozive, spumeaz, afecteaz carotajul electric de rezistivitate, iar sarea diminueaz efectul aditivilor fluidizanti, antifiltrani i emulsionani. Iniial, fluidele cu NaCl sau folosit la traversarea prin foraj a pachetelor groase de sare i argil, dar n timp s-a constatat c noroaiele srate au o bun capacitate inhibitiv pentru multe categorii de argile intlnite n timpul forajului.

n practica forrii sondelor, fluidele cu NaCl se prepar n urmtoarele variante:

fluide srate nesaturate (1...5% NaCl);

fluide cu ap de mare;

fluide srate-saturate.

Fluide sarate nesaturate

Se folosesc atunci cnd contaminarea cu sare este moderat, dar prelungit, respectiv la traversarea intercalaiilor subiri de sare, a breciilor de sare i a viiturilor de ap srat.

Pentru a micora vscozitatea i efectul de hidratare a intercalaiilor de argil, se adaug la fiecare m3 de noroi: FCLS 10...30 kg; amidon sau CMC 10 ... 30 kg; extract bazic de lignit 10...25 kg;NaOH 46 kg.

Fluide preparate cu ap de mare

Sunt folosite (din motive economice) la forajul n largul mrii. La prepararea noroiului se folosete bentonit prehidratat n ap dulce sau attapulgit.

Pentru reglarea celorlalte proprieti, se utilizeaz ca aditivi suplimentari la fiecare m3 de noroi: FCLS 5...10 kg; CMC sau amidon 5...10 kg; extract bazic de lignit 10...20 kg; iar la temperaturi ridicate se adaug cromlignit (CL) sau cromlignosulfonat 3...5 kg.

Fluide sarate saturate

Se utilizeaz la traversarea pachetelor groase de sare, pentru a preveni ocnirea gurii de sond.

Fie se transform noroiul dulce (sau nesaturat) existent n sond, fie se prepar un noroi srat din bentonit prehidratat sau attapulgit (50... 70 kg/m3).

Avnd n vedere vscozitile mari ce apar la concentraiile mici, transformarea noroiului dulce n noroi srat se execut n trane limitate, eventual n habe.

Noroaiele srate au vitez mare de filtrare. Apa srat saturat are densitatea de 1200 kg/m3, de aceea, pentru creterea densitii la valori mai mari, se adaug barit.

La densiti mari, noroaiele srate sunt vscoase, eficacitatea fluidizanilor este redus iar ntreinerea acestor noroaie este dificil i costisitoare. Uneori, la adncimi mari, se recomand trecerea la emulsii inverse.

Fluidele inhibitive pe baz de calciu

Fluidele inhibitive pe baz de calciu se prepar n diverse variante (fluide cu var, cu gips, cu clorur de calciu, cu humat de calciu i combinaii ale acestora), dar sunt mai puin inhibitive dect cele cu potasiu.

Excesul de Ca2+ previne nvscoarea ulterioar a fluidului cu argilele ptrunse ca detritus, permite transportarea lor la suprafa n agregate mari, o mai bun curire a noroiului, precum i transformarea argilelor sodice din pereii gurii de sond n argile calcice (prin formarea unei cruste rezistente, mai puin hidratabil i care asigur o stabilitate mai bun pereilor sondei).

Noroiul cu var

Este o prim variant a fluidelor pe baz de calciu, care s-a folosit n practic.

Se prepar dintr-o argil cu randament ridicat la care se adaug un fluidizant clasic i un antifiltrat.

Noroiul cu var suport contaminri cu argil, cu ciment, cu gips (pn la 1%) i cu NaCl (pn la 5%), dar la temperaturi mai mari de 1200C poate atinge gelaii excesive, mai ales dup perioade ndelungate de repaus.

Pentru deschiderea unor strate productive, noroiul inhibitiv cu var este superior noroaielor srate cu NaCl, datorit reducerii blocajului cauzat de hidratarea, umflarea i dispersarea mineralelor argiloase din strat.

Noroiul cu gips

La adancimi i temperaturi mari noroiul cu var prezint o gelaie puternic, dar pentru a putea folosi avantajele acestor noroaie inhibitive s-au preparat noroaiele cu gips care au o compozitie asemntoare celor cu var.Poate fi utilizat la deschiderea unor strate productive n condiii mai severe de temperatur (l50...1600C), precum i la traversarea pachetelor groase de argile sodice i zone salifere.

Noroaie pentru marne (noroi pe baz de clorur de calciu, cu concentraie foarte mare de ioni de calciu, cu pH mai sczut i o termostabilitate ridicat), au o mare capacitate de inhibare a argilelor hidratabile, asigurnd n felul acesta stabilitatea pereilor argiloi ai gurii de sond i protejarea stratelor productive care conin fraciuni argiloase.

Fluide pe baz de polimeri

Din multele observaii practice i studii de laborator s-a constatat c natura i proprietile fluidelor de foraj afecteaz n mare msura viteza de avansare a sapei i metrajul realizat de ea.

n sond, efectul inhibant al polimerilor se datoreaz formrii unei pelicule protectoare ce mpiedic ptrunderea apei, umflarea i dispersarea argilelor.

Dup funciile pe care le realizeaz n fluid, polimerii pot fi: floculani compleci, seleclivi sau cu aciune dubl.

Fluide pe baz de ieiUn fluid pe baz de iei este mult mai bun ca fluid de completare dect un fluid pe baz de ap. ieiul fiind un produs natural al formaiunilor productive, el nu poate afecta marnele sau solidele solubile din formaiuni aa cum nu deterioreaz nici formaiunea dac intr n zona productiv sub forma de filtrate.

Fluidul tip PARAN (cu polimeri i electrolii)

La acest tip de fluid poliacrilamid nehidrolizat (neionic) este folosit n concentraie de 1...2%, cu rolul de a flocula solidele argiloase forate, de a contribui la realizarea suportului coloidal i reducerea filtrrii, iar ceilali aditivi utilizai la prepararea acestui noroi sunt: RAG-27, un produs tensioactiv, neionic, n cantiti de 0,025...0.1%; CMC purificat 0,5...1,5%; motorin 5...8%; AAS-9, produs tensioactiv neionic, solubil n ap i n produse petroliere 0.25...0,5%; gips 1...2%.

Fluide cu anbidrid maleic-acetat de vinil

Acest tip de fluid se prepar att cu ap dulce ct i srat.

Apa dulce se amestec cu 0,15 kg/m3 polimer, apoi se adaug aproximativ 3% bentonit. Se ridic vscozitatea la 35...45 s cu sod calcinat n proporie de 0,7...1,5 kg/m3.n ap srat se adaug 0,2 kg/m3 polimer i bentonit prehidratat.

Fluidul tip polimer-calcar granular

Este utilizat n dou variante: nemineralizat i mineralizat cu clorur de potasiu, fr bentonit sau cu un coninut foarte redus. Polimerii n concentraie de 0,53 kg/m3, asigur capacitatea de suspendare a detritusului i a baritei, iar mpreun cu KCl formeaz un mediu inhibitiv

Filtrarea acestui fluid se controleaz cu CMC, amidon sau celuloz polianionic. Fluidele astfel preparate pot fi i emulsionate cu 510% motorin.

Fluidul tip TENSROM

Componentul principal TENSROMUL, este un amestec de produi tensioactivi neionici de tip blocopolimeri, cu proprieti de control al hidratrii i dispersrii argilelor forate, utilizat n cantiti de 1025 kg/m3. Proprietiile noroiului se mbuntesc prin adugarea de 515kg/m3 CMC, 100200 1/m3 motorin n prezena unui emulgator de tip AAS-9 (2,5...5 kg/m3), 10...25kg/m3 gips sau 1...5kg/m3 var, pentru realizarea unui coninut de calciu infiltrat de 600...1200 mg/l. Acest fluid asigur o bun protecie stratelor productive, datorit volomului redus de filtrat, capacitii de inhibare a hidratrii argilelor i a unei tensiuni superficiale reduse.

Fluidul uor tip AAS - 9

Este o substan tensioactiv neionic, care reduce tensiunea interfacial iei-ap, mbuntete capacitatea inhibitiv a filtratului, spumeaz intens noroiul, reducnd astfel i densitatea i asigura alturi de CMC stabilitatea emulsiei de tipul iei n ap. Se utilizeaz n cantiti de 5... 15 l/m3, mpreun cu 2,5...10 kg/m3 CMC i 50...300 l/m3 motorin.

Fluide pe baz de Poly-Plus

Este un copolimer acrilic, cu caracter anionic, cu masa molecular mare, rapid dispersabil, cu rol de a mbrca detritusul argilos, de a stabiliza argilele traversate n timpul forajului i de a conferi vscozitate sistemului n care este utilizat.

n fluidele fr bentonit (soluii limpezi), Poly-Plus se comport ca un floculant total, asigurnd transportul detritusului la suprafat, viteze de avansare mrite i o bun stabilitate gurii de sond.

n fluidele cu coninut redus de solide, concentraia de polimer activ se pstreaz n domeniul 3...5,7 kg/m3. Aceast concentraie duce la ncapsularea argilelor reactive n interiorul noroiului i pe pereii sondei.

Aciunea polirnerului Poly-Plus este eficient i n fluidele dispersate, de tipul Spersene/XP-20. Utilizarea acestuia mbuntete proprietiile reologice ale sistemului, reduce filtratul i grosimea turtei i uureaz eliminarea solidelor forate (mrete eficiena sistemului de curire).

Poly-Plus poate fi adaugat n orice fluid cu pH sczut, pe baz de ap dulce sau tratat cu KCl, pentru a reduce umflarea argilelor.

Datorit aciunii pe care o are asupra detritusului i capacitii de a menine n suspensie chiar i particulele de dimensiuni mari, prin utilizarea polimerului Poly-Plus se realizeaz viteze de avansare mrite, se reduc inerile pe gaur i manonarea sapei i stabilizatorilor.

Sisteme de fluide Fla-Pro

Sistemele de fluide Flo-Pro sunt noroaie pe baz de ap, cu caracteristici reologice deosebite, un filtrat redus i comportament optim n sonde deviate, orizontale, cu gradientul presiunii din pori sczut. Fluidele de tip Flo-Pro cuprind un numr minim de compui, fiecare dintre acetia avnd funcii bine definite. Aditivii utilizai dizolv n ap dulce, ap de mare sau saramuri.

Cei mai uzuali componeni dintr-un sistem Flo-Pro sunt:

Flo-Vis, biopolimer care confer fluidului proprieti reologice deosebite i de suspendare a solidelor.

NaCl i/sau KCl, confer sistemului proprieti inhibitive i mresc densitatea fr creterea coninutului de solide. n plus, prezena srurilor contribuie la creterea stabilitii biopolimerului. La temperaturi ridicate sei accentueaz proprietile de vscozitate la viteze de forfecare reduse.

Flo-Trol, un derivat al amidonului, utilizat pentru a reduce cumulativul de filtrate i care contribuie la formarea unei turte de colmatare subire i elastic i la accentuarea proprietii sistemului de a prezenta vscozitate la viteze de forfecare sczute.CaCO3 (Lo-wate), sub form de particule de anumite dimensiuni, cu rolul de agent de podire, meninnd particulele coloidale n turta format la suprafaa formaiunii forate. Particulele sunt solubile n acizi i pot fi uor ndeprtate n timpul operaiilor de ntreinere sau reparaii.Kla-Cure, compus chimic cu mas molecular mic, solubil n ap, compatibil cu biopolimerul Flo-Vis cruia i accentueaz funciile.

Datorit caracterului amfoter produsul Kla-Cure se leag de argile i marne, mpiedicnd hidratarea acestora la contactul cu fluidul de foraj sau filtratul lui.

NaO, KOH sau MgO, confer alcalinitate sistemului, asigurnd un pH=8,5...9,5 i contribuie la mrirea randamentului biopolimerului Flo-Vis. Sistemului i se pot aduga i ali aditivi cum este Lube-167, un lubrifiant eficient.

Caracteristica distinctiv a sistemelor Flo-Pro este comportamentul vscoelastic: sunt caracterizate de vscoziti ridicate la viteze de forfecare sczute i gelaii constante, cu valori moderate, la viteze de forfecare ridicate. Acest comportament confer o capacitate deosebit de curire a gurii de detritus, calitate esential mai ales n sondele cu nclinare mare, pan la orizontal.

Sistemele Flo-Pro sunt preferabile i pentru c protejeaz stratele productive la traversarea acestora prin foraj.

Sisteme Glydril

Sistemul Glydril este un sistem activat cu poliglicol pentru a obine un fluid de foraj comparabil cu emulsiile inverse ca eficien a inhibrii argilelor.

Pentru realizarea unui astfel de sistem se utilizeaz urmtorii componenti:

XCD sau Flo-Vis pentru crearea de vscozitate, n cantiti de 0...6,0 kg/m3;

POLYP AC pentru controlul suplimentar al vscozitii, dar i cu rol antifiltrant, n cantiti de 8,0...14,0 kg/m3;

POLY-PLUS, 2,0...5,0 kg/m3, cu rol de ncapsulare a detritusului argilos;

NaOH i/sau KOH, 0,1...1,0 kg/m3, pentru reglarea pH-ului;

NaC/ i/sau KCl, pentru inhibarea argilelor, n cantiti necesare, putnd ajunge pn la saturatie;

Glydril, n proporie de 3...5%, n stare solubil neutralizeaz sarcinile libere de pe suprafaa argilelor, inhib hidratarea i dispersarea lor;

Caracteristica esenial a acestui sistem este temperatura la care poliglicolul se schimb de la total solubilitate n ap la insolubilitate (temperatura respectiv se numete Cloud-Point i poate fi msurat i proiectat pentru condiiile concrete ale fiecrei sonde). Prin schimbarea mediului chimic i creterea temperaturii, poliglicolul devine insolubil, blocheaz porii i microfisurile formaiunii traversate, mpiedicnd ptrunderea n profunzime a filtratului i/sau a fluidului de foraj.

Se obin astfel performane mai bune de avansare a sapelor, crete stabilitatea pereilor sondei, crete integritatea i gradul de inhibare a detritusului, se reduce contaminarea formaiunilor productive i creteri substaniale ale productivitii sondelor.

PAGE 2

_1261859247.unknown