Навчально-дослідницька лабораторія бурових промивальних рідин функціонує на базі кафедри буріння свердловин Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. Лабораторія є сучасним науково-навчальним центром, де студенти та фахівці нафтогазової галузі опановують методи дослідження і підбору бурових розчинів, а науковці проводять прикладні дослідження для потреб реального буріння.
Напрямки діяльності
Лабораторія охоплює широкий спектр досліджень і послуг:
- Вимірювання технологічних властивостей бурових розчинів відповідно до РД-39-2-645–81 та стандартів API 13B: густини, умовної в’язкості, статичного напруження зсуву, показника фільтрації, фільтрації при високому тиску та температурі (HPHT), коефіцієнту тертя кірки, водневого показника pH, загальної мінералізації, концентрації іонів Ca²⁺ і Mg²⁺ у фільтраті, вмісту KCl, концентрації колоїдної фази та показників стабільності й седиментації.
- Дослідження реологічних властивостей бурових технологічних рідин при температурах до 90 °С.
- Моніторинг технологічних властивостей бурових розчинів безпосередньо в ході буріння свердловин.
- Обґрунтування оптимальних рецептур обробки бурових розчинів для заданих умов буріння, у тому числі для розкриття продуктивних пластів та буріння в ускладнених умовах.
- Оцінка виносної здатності бурових розчинів та обґрунтування режимів промивання свердловин.
- Побудова рівнянь стану для реологічних і тиксотропних властивостей бурових розчинів, розробка рекомендацій для керування гідродинамічною ситуацією під час виконання технологічних операцій.
- Дослідження фільтраційних властивостей в умовах високих температур і тисків та обґрунтування відповідних регламентів.
Програмне забезпечення
Науковий потенціал лабораторії підсилюється власним програмним забезпеченням, розробленим її співробітниками.
Програма «MudExpert» реалізує методику вибору оптимальної рецептури бурового розчину та забезпечує контроль його технологічних властивостей на свердловині. Вибір оптимальної рецептури виконується за кількома підходами: за регресійними моделями технологічних властивостей від вмісту реагентів, за сплайн-функціями та методом дискретного пошуку, а також шляхом безпосереднього експериментального пошуку. Критеріями оптимальності слугують вартість рецептури, відповідність властивостей розчину заданим значенням, виносна здатність потоку та стійкість рецептури, у тому числі термостійкість. Програма включає базу даних і забезпечує повний супровід планів експериментів та статистичну обробку отриманих даних.
Програма «Реометрія» призначена для обробки даних ротаційної віскозиметрії та оцінки реологічних властивостей рідин. В основу покладена методика, що базується на строгому розв’язку рівняння течії Куетта в зазорі між коаксіальними циліндрами. Програма дозволяє вибирати найбільш адекватну реологічну модель із класу моделей Ньютона, Шведова–Бінгама, Оствальда, Гершеля–Балклі, Шульмана–Кессона та бів’язких моделей, будувати оцінки їх параметрів і матрицю коваріацій, а також виконувати пакетну побудову рівнянь стану у вигляді поліноміальних або сплайнових моделей.
Обладнання лабораторії
Визначення густини
Ареометр АБР-1М — стандартний прилад для визначення густини бурового розчину відповідно до РД-39-2-645–81. Простий і надійний у польових та лабораторних умовах.
Ваги важільні OFITE (API 13В) забезпечують точне визначення густини бурових розчинів за міжнародним стандартом API 13B, що необхідно для зіставлення результатів з даними зарубіжних партнерів і замовників.
Визначення умовної в’язкості
Віскозиметр ВП-5 застосовується для вимірювання умовної в’язкості бурових розчинів за РД-39-2-645–81. Воронка Марша (API 13В) — стандартний польовий інструмент для оперативного контролю в’язкості безпосередньо на свердловині за методологією API.
Статичне напруження зсуву
Прилад СНС-2 призначений для визначення статичного напруження зсуву бурового розчину за РД-39-2-645–81. Цей параметр характеризує здатність розчину утримувати вибурену породу в завислому стані при зупинці циркуляції.
Показник фільтрації
Прилад ВМ-6 використовується для вимірювання показника фільтрації бурових розчинів за РД-39-2-645–81. Визначення водовіддачі є ключовим для оцінки здатності розчину формувати якісну фільтраційну кірку на стінці свердловини.
Настільний фільтр-прес (API 13В) призначений для вимірювання статичної фільтрації при кімнатній температурі та перепаді тиску 0,7 МПа відповідно до міжнародного стандарту API.
Фільтрація при високому тиску та температурі (HPHT)
Фільтр-прес HPHT (API 13В) імітує умови на вибої свердловини та дозволяє визначати фільтраційні властивості бурових розчинів при температурі до 175 °С і тиску понад 13,8 МПа (2000 psi). Як заміну стандартного фільтрувального паперу можна використовувати керамічні диски з порами різного діаметра, що дає змогу моделювати реальні характеристики пласта.
Реологічні властивості
Віскозиметр OFITE 800 (API 13В) — 8-швидкісний ротаційний прилад для визначення реологічної моделі і властивостей бурового розчину, а також статичного напруження зсуву при кімнатній та підвищеній температурі до 90 °С. Результати вимірювань є вихідними даними для програми «Реометрія».
Коефіцієнт тертя кірки
Прилад КТК-2 призначений для визначення статичного коефіцієнта тертя фільтраційної кірки. На циліндричну поверхню рухомої плити встановлюється фільтр з кіркою, на яку поміщається циліндр. Через 10 хвилин плита приводиться в рух, столик піднімається під кутом до горизонталі, і фіксується мінімальний кут φ, при якому циліндр втрачає рівновагу. Коефіцієнт тертя визначається як K = tg φ. Цей показник критичний для оцінки ризику прихоплення бурильного інструменту.
Хімічний аналіз фільтрату
pH-метр використовується для визначення водневого показника бурового розчину — параметра, що характеризує концентрацію іонів водню і впливає на ефективність хімічних реагентів та стан порід у стовбурі свердловини.
Реторта OFITE (API 13В) дозволяє визначити об’ємний вміст твердої фази, нафти та води в буровому розчині шляхом його перегонки.
Для визначення концентрації іонів Ca²⁺ і Mg²⁺ у фільтраті застосовується комплексонометричне титрування. Вміст KCl визначається двома методами: за допомогою тест-смужок Merckoquant (1.17985.0001) для оперативного контролю та кобальтонітритним способом для точного кількісного аналізу. Загальна мінералізація фільтрату визначається аргентометричним титруванням.
Наукова діяльність і партнерство
Лабораторія виконує науково-дослідні роботи на замовлення нафтогазових підприємств, проводить моніторинг бурових розчинів безпосередньо на свердловинах, розробляє оптимальні рецептури для складних геологічних умов. Поєднання сучасного обладнання, власного програмного забезпечення та досвіду науково-педагогічного колективу дозволяє вирішувати актуальні задачі буріння — від проєктування рецептури до гідравлічного розрахунку промивання свердловини.
Лабораторія відкрита для партнерства з нафтогазовими компаніями, науковими установами та освітніми організаціями. Запрошуємо до співпраці у проведенні досліджень, підвищенні кваліфікації персоналу та реалізації спільних наукових проєктів.