Исследование и разработка буровых растворов для проводки скважин в глинистых и солевых отложениях (23.08.2010)

Автор: Гайдаров Миталим Магомед-Расулович

Вода + 2,5 % глинопорошок + 77 % NaBr + 1,3 % КМЦ + 1,0 % ГиСАМ + барит 2700 100 1,5/3,2 4,0

Вода + 2,5 % глинопорошок + 77 % NaBr + 1,5 % ГиСАМ + барит 2700 124 0,9/2,2 2,0

Разработаны составы утяжеленных растворов плотностью более 2500 кг/м3 на основе конденсируемого сульфата бария плотностью 4500 кг/м3, который выполняет функции структурообразователя и эффективного утяжелителя.

Базовые системы с конденсируемым сульфатом бария получают согласно следующим реакциям:

К2SО4 + ВаСl2 ? ВаSО4 + 2КСl;

NаSО4 + ВаСl2 ? ВаSО4 + 2NаСl;

МgSО4 + ВаСl2 ? ВаSO4 + МgСl2;

ZnSО4 + ВаСl2 ? ВаSО4 + ZnСl2.

Соблюдение разработанной технологии приготовления позволяет получать базовые системы с различными плотностями при минимальных значениях вязкости и СНС. После получения базовых систем разработанная технология предусматривает утяжеление до требуемой плотности баритовым концентратом. Растворы с конденсируемым сульфатом бария после утяжеления баритовым концентратом имеют удовлетворительные значения вязкости и СНС при плотностях 2500–2700 кг/м3 (табл. 3).

Технология приготовления утяжеленных растворов с конденсируемым сульфатом бария предусматривает два этапа: приготовление базовой системы порционным вводом сульфата натрия, калия, магния или цинка и соответствующего количества хлорида бария в присутствии стабилизатора; утяжеление баритовым концентратом и стабилизация.

Термостойкость утяжеленных растворов плотностью более 2500 кг/м3 составляет 125 (С.

В пятой главе приведены результаты промышленных испытаний и применения: дезинтеграторной обработки при приготовлении буровых растворов на водной основе; углеводородных растворов обычного и дезинтеграторного приготовления; растворов, содержащих гидрофобные кольматанты для сохранения устойчивости глинистых пород.

Для внедрения в практику выявленных в лабораторных условиях положительных эффектов механохимической активации глиноматериалов, химических реагентов и буровых растворов была использована передвижная дезинтеграторная установка, предназначенная для приготовления буровых растворов и управления их свойствами.

Таблица 3

Показатели утяжеленных растворов с конденсируемым сульфатом бария

Состав раствора Показатели раствора

кг/м? Т,

с СНС1/10,

Натриевый

1 Вода + 32,8 % Na2SO4 + 48,1 % ВаСl2 + 2,0 % КМЦ + барит 2500 62 7/11 3,0

2 № 1 + барит 2600 100 11/14 3,0

Калиевый

3 Вода + 26,9 % К2SО4 + 32,1 % ВаСl2 + 2,0 % КМЦ + барит 2520 92 4,6/6,6 3,0

4 № 3 + барит 2600 128 5,3/7,7 3,0

Цинковый

5 Вода + 46,0 % ZnSO4 + 59,4 % BaCl2 + 1,8 % КМЦ + 0,3 % ОЭЦ + барит 2600 78 3,5/5,1 4,5

6 Вода + 50,9 % ZnSO4 + 65,8 % BaCl2 + 1,9 % КМЦ + 0,3 % ОЭЦ + барит 2650 100 6,2/7,6 4,0

7 № 6 + барит 2700 138 7,6/9,3 4,0

Дезинтеграторная технология управления свойствами буровых растворов на водной основе использовалась при выполнении следующих операций: приготовление свежего раствора; приготовление малоглинистых и эмульсионных растворов; приготовление раствора на базе циркулирующего в скважине; приготовление и утяжеление раствора из бросовых материалов (регенерация). Всего дезинтеграторной обработке подвергнуто свыше 10 000 м3 раствора на водной основе, что позволило сэкономить более 1500 т глинопорошка, 4500 т барита, 75 т КМЦ и крахмала, 800 т технической соли и сократить затраты времени на 2200 ч.

Применение известково-битумного раствора (ИБР) дезинтеграторного приготовления при бурении скважин № 15 Урихтау (4210–4630 м) и № 63 Жанажол (3415–3915 м) позволило сократить расход материалов (извести в 2 и битума в 1,5 раза), времени на приготовление и регулирование показателей в процессе углубления (на 508 ч). Кроме того, было достигнуто увеличение механической скорости (на 54 %) и проходки на долото (на 65 %).

Промышленные испытания госсиполовых растворов осуществлены на скважинах № 14 Кумколь (ПГО «Южказгеология»), № 26 Карачаганак (ПГО «Уральскнефтегазгеология»), № 4 Каратюбе и № 2 Копа (ПГО «Актюбнефтегазгеология»). Применение госсиполовых растворов позволило добиться планового выноса керна для определения фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов; безаварийного бурения с номинальным диаметром ствола скважины; минимальных затрат материалов и времени на управление технологическими показателями раствора. Использование госсиполовых растворов позволило упростить (по сравнению с ИБР) технологию приготовления, исключить из состава дефицитные и нетехнологичные материалы – высокоокисленный битум и негашеную известь.

Применение новых составов гидрофобных кольматантов в Прикаспийской впадине более чем в 50-ти глубоких скважинах ПГО «Актюбнефтегазгеология» (скв. № 26 Кокбулак, № 69 Каратюбе, № 2П Джуса и др.), характеризующихся неустойчивым поведением глин на глубинах от 3000 до 4500 м, позволило ликвидировать осложнения и сохранить устойчивость ствола скважин.

Основные выводы и рекомендации

1. Разработанная технология получения буровых растворов с различной дисперсионной средой, предусматривающая механохимическую активацию в дезинтеграторной установке, позволяет улучшить их структурно-реологические и фильтрационные показатели.

2. Установлены наиболее эффективные режимы дезинтеграторной обработки для различных систем буровых растворов, обеспечивающие снижение расхода глиноматериалов в 2 раза и понизителей фильтрации в 1,5 раза при одновременном сокращении времени.

3. Исследование соединений с различными полярностями связей позволило установить механизм их влияния на технологические показатели углеводородных растворов.

4. На основе представлений супрамолекулярной химии разработаны научные основы управления свойствами углеводородных растворов путем регулирования состояния и свойств воды, новые эффективные составы углеводородных растворов и технологии их получения.

5. Установлено, что устойчивость глинистых пород обеспечивается управляемой гидрофобной кольматацией, включающей механическое закупоривание гидрофобными материалами микро- и макротрещин, а также физико-химическое – путем заполнения и образования соединений включения в структуре воды в глине.

6. Для сохранения устойчивости ствола с гидратационноактивными глинами буровые растворы должны содержать гидрофобные кольматанты, способные формировать на поверхности глин соединения включения, а для повышения эффективности физико-химической кольматации необходимо, чтобы состав дисперсионной среды гидрофобного кольматанта был представлен спектром полимолекулярных соединений.

7. Разработанные составы и технологии получения утяжеленных буровых растворов плотностью 2500 кг/м? и более посредством ввода высокорастворимых солей и баритового утяжелителя, позволяющего регулировать содержание твердой фазы, а также конденсирования сульфата бария при взаимодействии составляющих компонентов и ввода баритового утяжелителя, могут быть успешно применены с целью увеличения плотности растворов.


загрузка...