Расчеты количества химических реагентов

Расчеты количества химических реагентов, используемых для регулирования свойств глинистых буровых растворов, базируются на том условии, что оптимальным является такое их количество, добавление которого при меньшем расходе и невысокой стоимости дает наиболее эффективное изменение основных технологических параметров. Оптимальная рецептура реагента для обработки обычно подбирается опытным путем в лаборатории.

Расчет требуемой массы бурого угля и каустической соды для приготовления УЩР следует начинать с определения влажности угля (в %):

                       (7.21)

где b и а - масса влажного и просушенного угля, кг.

Масса влажного бурого угля (в кг), необходимая для приготовления реагента,

m_у= 100К_уV_УЩР/(100- W_у).                (7.22)

где К_у - концентрация сухого бурого угля в 1 м3 реагента по рецепту, %; V_УЩР - объем приготовляемого реагента, м3.

Объем раствора каустической соды (в м3) для приготовления единицы объема реагента по установленной рецептуре

V_к.с=К_к.сV_УЩР/m_к.с,                   (7.23)

где К_к.с - концентрация каустической соды в реагенте, %; m_к.с - количество каустической соды в растворе, кг.

Объем воды (в м3), необходимый для приготовления УЩР,

                  (7.24)

где ρ_у - плотность бурого угля, кг/м3, ρ_у= 1200 кг/м3.

Приготовленный УЩР сливают в глинистый раствор, циркулирующий через желоба, с таким расчетом, чтобы весь объем, который нужно добавить в скважину, вытек за время, необходимое для совершения полного цикла.

Скорость (в л/мин), с которой реагент должен вытекать из спускного приспособления отстойника,

ν = V_УЩР/t_ц                  (7.25)

где t_ц - время цикла (т.е. время, необходимое для того, чтобы объем раствора совершил полный период циркуляции), мин.

Масса (в кг) крахмала m_к и сухой каустической соды m_кс для приготовления крахмального реагента рассчитывается по формулам

m_к =V_кK_к/100,             (7.26)

m_к.с=m_кК_к.с/100.           (7.27)

где V_к - объем приготовляемого реагента, т.е. объем воды, в который засыпается крахмал, м3; K_к=8÷10% - концентрация крахмала в реагенте; К_к.с=1,0÷1,4% - концентрация сухой каустической соды на рассчитанное количество крахмала (в сильноминерализованных водах К_к.с =2÷4%).

Объем раствора ССБ, необходимого для приготовления реагента ССБ, рассчитывают по формуле

V_p=K_ССБ,V_ССБ,/К_с.в               (7.28)

где K_ССБ, - содержание сухого вещества ССБ в реагенте по рецепту, %; V_ССБ, - объем реагента, который следует приготовить, м3; К_с.в - содержание сухого вещества ССБ в растворе ССБ, % (обычно К_с.в=30-50 %).

Требуемое количество химических реагентов определенного вида для обработки буровых растворов в интервалах бурения L₁,L₂...,L_n находят по формуле

V_х.р = КV_исх + К₁(n₁L₁+n₂L₂+...+n_nL_n)ab,          (7.29)

где V_исх - исходный объем раствора на буровой до обработки его химическим реагентом, соответствующий забою скважины, с которого начата химическая обработка, м3; K, а и b - опытные коэффициенты, значения кигорых принимают в зависимости от типа химического реагента, назначения химической обработки и свойств раствора (табл. 7.4).

Таблица 7.4

Тип химического реагента или добавки	Дополнительные условия	К	α	b
ССБ, КССБ, КМЦ	Соленость фильтрата, %:    6    15    <2	0,09	0,001	1.0
		0,04	0,00!	1,0
		0,025	0,001	1 0
УЩР, ТЩР	Приготовление:    на пресной воде    на морской воде	0,06 0,06	0,001 0,001	0,5 1,0
Кальцинированная сода	-	0,01	0.001	1.0
Крахмал	Соленость фильтрата 15 % Водоотдача, см3/30мин:    20    15    10    5	0,004	0,001	1,0
		0,005	0,001	1,2
		0,06	0,001	1,4
		0,0125	0,001	1,6
Нефть	Для борьбы с прихватами и затяжками инструмента	0,1	0,13	1,0

При получении буровых растворов с низкой температурой замерзании масса поваренной соли (в кг), необходимая для приготовления водного раствора различной степени солености, определяется по формуле

m_c=K_cm_в (100-К_с)                (7.30)

где К_с - содержание соли, %.

Значение К_с выбирается в зависимости от требуемой температуры замерзания бурового раствора (табл.7.5).

Таблица 7.5

Концент- рация NaCI, %	Температура замерзания раствора, С	Концент- рация NaCI, %	Температура замерзания раствора, °С
0,1	0	14,9	-11,0
1,5	-0,9	16,2	-12,2
2,9	-1,8	17,5	-13,6
4,3	-2,6	18,8	-15,1
5,6	-3,5	20,0	-18,2
7,0	-4,4	22,4	-20,0
8,3	-5,4	23,1	-21,2
9,6	-6,4	23,7	-17,2
11,0	-7,5	24,9	-9,5
12,3	-8,5	26,1	-1,7
13,6	-2,8	56,6	0

Если применяется глинистый раствор, то качество соли, необходимое для добавления к раствору, определяется следующим образом.

Вычисляют массу поваренной соли (в кг), которую надо добавить в 1 м3 раствора:

m_c=K_cm_г.р/(100-Кс)               (7.31)

где m_г.р - масса 1 м3 глинистого раствора, кг.

Объем воды (м3), необходимый для приготовления насыщенного раствора соли (в глинистый раствор соль добавляют в виде насыщенного раствора),

V_в=m_c/q_c,             (7.32)

где q_с - количество соли, необходимое для насыщения 1 м3 воды, кг.

Дополнительное количество соли m_1c (в кг), необходимое для получения требуемой концентрации и связанное с добавлением к глинистому раствору воды, составит

m_1c=К_cV_в /(100- К_с).             (7.33)

Общая масса соли (в кг) для получения насыщенного раствора

m_cΣ = m_c+m_1c           (7.34)

Общий объем воды (в л) для получения насыщенного раствора соли

V_вΣ=V_в/0.36.             (7.35)

При получении аэрированных бесструктурных буровых растворов необходимая масса ПАВ (в кг) для обработки определяется по формуле

                (7.36)

где К₁ - заданная концентрация ПАВ, %;  К₂ – концентрация активного вещества в ПАВ, % (табл. 7.6)

Таблица 7.6

Наименование	Содержание активных веществ в ПАВ, %
ОП-7	99 5
ОП-10	99 5
Прогресс	20
Сульфонат	89,5
Сульфонол	84
Бурол	25