Разработка и исследование химических реагентов с повышенной эффективностью растворения в технологических жидкостях для строительства скважин

Королев, Алексей Сергеевич Отделение нефтегазового дела (ОНД)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектами исследования являются системы промывочных жидкостей на водной основе.
Цель работы – разработать методы модифицирования полимерных реагентов и исследовать эффективность их применения в промывочных жидкостях для строительства скважин.
В результате исследования предложены три способа модифицирования полимерных реагентов (суспендирование, создание покрытий, частичное сшивание) для повышения их эффективности растворения в промывочных жидкостях для строительства скважин; выявлены ограничения предложенных способов повышения эффективности растворения полимерных реагентов; сформулированы рекомендации по целесообразности применения каждого из предложенных способов модифицирования. Область применения: промывочные жидкости для строительства скважин.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 14

1 Литературный обзор …………………………………………………………………………………. 15

1.1 Полисахаридные реагенты в области добычи нефти и газа …………………… 15

1.2 Механизм растворения полисахаридных реагентов в воде ……………………. 21

1.3 Методы повышения скорости растворения полисахаридных реагентов … 24

1.3.1 Суспензионная форма полисахаридных реагентов ………………………….. 24

1.3.2 Полисахаридные реагенты с покрытиями ……………………………………….. 30

1.3.3 Сшитые полисахаридные реагенты ………………………………………………… 32

1.4 Выводы и постановка цели и задач исследования ………………………………… 34

2 Методики, приборы и оборудование экспериментальных исследований ……. 36

2.1 Обоснование выбранных методик исследований ………………………………….. 36

2.2 Системы промывочных жидкостей для исследования эффективности
растворения полисахаридных реагентов ……………………………………………………. 37

2.2.1 Пресная глинистая суспензия …………………………………………………………. 37

2.2.2 Минерализованная полимерглинистая суспензия ……………………………. 38

2.2.3 Биополимерный безглинистый раствор ………………………………………….. 40

2.3 Методика испытания фильтрационных свойств промывочной жидкости 41

2.4 Методика измерения реологических параметров промывочной жидкости
…………………………………………………………………………………………………………………. 41

2.5 Методика испытания стабильности суспензионной формы полисахаридных
реагентов ………………………………………………………………………………………………….. 43

3 Разработка суспензионной формы полисахаридных реагентов …………………… 45

4 Исследование модификации поверхности порошков полисахаридных
реагентов …………………………………………………………………………………………………….. 45

5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение……. 46
5.1 Расчет продолжительности проведения исследования ………………………….. 46

5.1.1 Структура исследовательской работы …………………………………………….. 46

5.1.2 Трудоемкость выполнения исследовательской работы ……………………. 47

5.1.3 График выполнения исследовательской работы ……………………………… 48

5.2 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………………… 50

5.2.1 Материальные затраты на проведение НТИ ……………………………………. 50

5.2.2 Затраты на специальное оборудование для проведения исследования 51

5.2.3 Затраты по основной заработной плате …………………………………………… 52

5.2.4 Отчисления в государственные внебюджетные фонды …………………… 53

5.2.5 Амортизационные отчисления ……………………………………………………….. 54

5.2.6 Накладные расходы ……………………………………………………………………….. 55

5.2.7 Прочие расходы …………………………………………………………………………….. 55

5.2.8 Формирование бюджета исследования …………………………………………… 56

5.3 Обоснование эффективности проекта ………………………………………………….. 56

5.3.1 Оценка стоимости вариантов обработки …………………………………………. 56

5.3.2 Анализ конкурентоспособности разработок ……………………………………. 57

6 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 60

6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 60

6.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ………………………………………………………… 60

6.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя ………………………………………………………………………………………… 62

6.2 Профессиональная социальная безопасность ……………………………………….. 63

6.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования …………………………………………………………………………………………. 63
6.2.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть в
лаборатории при проведении исследований ……………………………………………. 64

6.2.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов …………………………………………………………………. 68

6.3 Экологическая безопасность………………………………………………………………… 70

6.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ……….. 70

6.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ……… 71

6.3.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……………… 71

6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 72

6.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований …………………………………………………………………………………………. 72

6.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований ………………………………………………………………………. 73

6.4.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС ………………………………………… 73

Заключение …………………………………………………………………………………………………. 75

Список публикаций студента ……………………………………………………………………….. 77

Список использованных источников ……………………………………………………………. 78

Приложение A …………………………………………………………………………………………….. 85

Согласно статистическим данным центрального диспетчерского
управления топливно-энергетического комплекса объемы проходки в
эксплуатационном и разведочном бурении испытывают стабильный ежегодный
прирост на 10% начиная с 2014 года. По последним доступным данным в 2017
году проходка составила приблизительно 28,5 млн м [1]. Исходя из этих данных
можно ожидать дальнейшего роста объемов бурения.
Строительство скважин на нефть и газ в условиях не только российских
и зарубежных месторождений не обходится без использования промывочных
жидкостей. Промывочные жидкости, также называемые буровыми растворами,
выполняют множество функций в скважине, к которым относятся охлаждение
долота, вынос разрушенной горной породы, поддержание противодавления на
продуктивный пласт и другие.
В состав современных промывочных жидкостей входит большое
разнообразие реагентов. Из них особого внимания заслуживают полимерные
реагенты, как наиболее часто используемые. Полимеры представляют собой
цепочку повторяющихся или схожих групп атомов, называемых мономерами.
При этом на рынке существует широкий ряд полимеров, предназначенных для
выполнения различных функций, таких как регулирование реологических
свойств, контроль показателя фильтрации, ингибирование, инкапсуляция,
флокуляция и т.д.
Однако, несмотря на столь широкое распространение полимерных
реагентов, в настоящее время имеются определенные проблемы их
использования в полевых условиях.
1.1 Полисахаридные реагенты в области добычи нефти и газа

В данной работе был проведен теоретический анализ существующих
способов увеличения эффективности растворения полимерных реагентов,
применяемых в том числе и в сфере строительства скважин. На основании обзора
были разработаны методы модифицирования полимерных реагентов с целью их
применения при приготовлении промывочных жидкостей, а именно
суспендирование в инертной жидкости, создание покрытий с помощью
диспергаторов и поверхностное сшивание. Также была испытана эффективность
растворения модифицированных образцов в системах промывочных жидкостей,
сформулированы следующие выводы.
Суспендированные полимерные реагенты обладают наибольшей
эффективностью растворения как при использовании водорастворимой, так и
водонерастворимой жидкостей-основ. Таким образом, использование данной
формы полимерных реагентов предъявляет минимальные требования к качеству
оборудования для приготовления промывочных жидкостей. Кроме того, за счет
жидкой формы возможна реализация механизированного ввода. Однако,
жидкость-основа способна оказывать негативное влияние на технологические
параметры и требует предварительных испытанием перед применением. В то же
время суспензии являются наиболее дорогой формой полимерных реагентов в
связи с наличием буферной жидкости-носителя. Также содержание
действующего вещества в такой форме относительно низкое, что увеличивает
материальные затраты на доставку эквивалентного количества полимера.
Полисахаридные реагенты с покрытиями обладают гораздо меньшей
эффективностью по сравнению с суспензиями. Их использование способно
сократить скорость растворения полимера и уменьшить размер образующихся
агрегатов. Возможно, при увеличении концентрации диспергатора может быть
достигнуто полное предотвращение образования агломератов, но в таком случае
увеличивается вероятность возникновения негативного влияния полимерного
реагента на технологические параметры промывочной жидкости.
Дополнительным преимуществом этого метода модифицирования выступает
высокая концентрация действующего вещества по сравнению с суспензионной
формой полимерных реагентов. Также сохраняется традиционная
порошкообразная форма реагента. Таким образом, подобные
модифицированные полимерные реагенты могут найти применение в бурении
скважин при необходимости дополнительной обработки промывочной жидкости
в процессе циркуляции.
Частично сшитые полимерные реагенты обладают сопоставимой с
суспензионной формой эффективностью растворения, полностью подавляют
процесс образования агломератов и сохраняют традиционную
порошкообразную форму. Также им свойственно незначительное и
предсказуемое влияние на технологические свойства промывочных жидкостей.
Тем не менее, при низкой скорости сдвига, обеспечиваемой оборудованием для
приготовления промывочных жидкостей на буровой, начало процесса
растворения будет значительно отложено во времени, что следует учитывать при
использовании. Кроме того, процесс сшивания, производимый отдельно от
основной линии производства полимерного реагента, требует высоких затрат на
его осуществление, что создает предпосылки для внедрения этой операции в
процесс синтезирования реагента.
Таким образом, суспензионная и частично сшитая формы полимерных
реагентов обладают наибольшими перспективами для применения при
строительстве скважин. Для осуществления их внедрения необходимо провести
оптимизацию рецептуры для снижения затрат на обработку и повышения
конкурентоспособности.
Список публикаций студента

1. Королев А.С. Разработка и исследование суспензионной формы
полимерных реагентов для буровых промывочных растворов / А.С. Королев, Р.Р.
Сагитов, А.С. Захаров // Тезисы конференции, 71-я международная молодежная
научная конференция «Нефть и газ – 2017» / РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.
Губкина. – Москва, 2017. – С. 252.
2. Королев А.С. Разработка и исследование способов повышения
скорости растворения полимерных реагентов для буровых промывочных
растворов / А.С. Королев // Новые технологии – нефтегазовому региону:
материалы Всерос. науч.-практ. конф. Т. I. 24-28 апр. 2017 г., г. Тюмень /
Тюменский индустриальный университет. – Тюмень, 2017. – 324 с.
3. Королев А.С. Анализ, моделирование и поиск способов оптимизации
процессов растворения полимерных реагентов для бурения скважин / А.С.
Королев, С.С. Черенев // Проблемы геологии и освоения недр: труды XXII
Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и
молодых ученых, посвященного 155-летию со дня рождения академика В.А.
Обручева, 135-летию со дня рождения академика М.А. Усова, основателей
Сибирской горно-геологической школы, и 110-летию первого выпуска горных
инженеров в Сибири, Томск, 2-7 апреля 2018 г.: в 2 т. – Томск: Изд-во ТПУ, 2018.
– Т. 2. – с. 687-689.
4. Сагитов Р. Р. Исследование понизителей фильтрации буровых
растворов на основе карбоксиметильных эфиров крахмала и целлюлозы / Р. Р.
Сагитов, К. М. Минаев, А. С. Захаров и др. // Нефтяное хозяйство. – 2017. – № 11.
– c. 102-105.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Повышение надежности эксплуатации резервуаров путем внедрения новых конструктивных решений
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)