Буровые растворы

Компания «АКРОС» предоставляет полный комплекс услуг по сервисному сопровождению буровых растворов. Специалисты осуществляют подбор составов и оптимизацию рецептуры под конкретные геолого-технические условия заказчиков, особенности региона, в котором проводятся работы. Компания «АКРОС» практикует индивидуальный подход к выбору и поставкам химии для бурения скважин. Применение буровых растворов «АКРОС» обеспечивает эффективность разработки нефтяных и газовых месторождений, оптимизирует ее себестоимость.

Image by vecstock on Freepik

Что такое промывочная жидкость

Буровой раствор – это сложная многокомпонентная система, которая используется для промывки скважин при бурении. Он является обязательным компонентом при разработке нефтяных и газовых месторождений. Основное назначение буровой жидкости – это:

• обеспечение высокой производительности в разработке пласта;
• защита оборудования (в т. ч. буров) от негативных воздействий.

Промывочная жидкость применяется на различных этапах: при бурении надпродуктивного интервала, вскрытии продуктивного пласта, завершении скважины, ее капитальном ремонте и т. п. Для каждого типа работ подбирается оптимальный состав. Приготовление бурового раствора осуществляется в заводских условиях либо в зоне разработки скважины.

Назначение

Применение и использование буровых растворов (БР) призвано решить в процессе бурения ряд важных задач. К ним относятся:

Охлаждение. Работа бурильного оборудования предусматривает плотный контакт с горными породами, в результате чего рабочие поверхности сильно нагреваются. Буровая промывочная жидкость отводит тепло из зоны бурения и выполняет функции смазки. Уменьшение нагрева бурильных труб уменьшает их износ, увеличивает срок эксплуатации.

Очистка. Большинство буровых жидкостей выполняют также и очищающую функцию. Они эффективно вымывают из рабочей зоны выбуренную горную породу и выносят ее на поверхность. Качество очистки скважины определяется не только физико-химическими характеристиками бурового раствора, но и строением участка. Поэтому при подборе состава обязательно проводится анализ геологического разреза.

Создание очистного слоя. Правильно подобранный состав бурового раствора позволяет сформировать на стенках ствола малопроницаемую корку. Она отделяет скважину от проницаемых слоев, а также укрепляет пески в верхней зоне, делает их более устойчивыми.

Обеспечение высокого качества вскрытия. Буровая промывочная жидкость – это также возможность:

• защитить скважину от обвалов стенок, которые происходят при наличии в породах слоев глины;
• предупредить проявления газа, нефти, пластовой воды;
• предотвратить загрязнение горизонтов во время бурения, избежать их полного закупоривания.

Создание гидростатического равновесия в системе. При бурении вскрытый пласт и скважина соприкасаются через каналы фильтрации, образуя сообщающиеся сосуды. Если пластовое давление отличается от того, которое создается при промывке скважины, могут возникать нежелательные последствия. Правильно подобранная промывочная жидкость позволяет компенсировать эту разницу.

Сохранение проницаемости продуктивных пластов и призабойной зоны. Эта функция особенно важна при разработке нефтяных и газовых месторождений. Фильтрат бурового раствора откладывается на поверхности горных пород, в устье пор и трещин, образуя твердую корку. Продуктивность пластов снижается, а процесс может оказаться необратимым. Правильно подобранный состав промывочной жидкости обеспечит легкое разрушение корки и вымывание твердых частиц из фильтрационных каналов.

Обеспечение качества геофизических исследований. По достижении проектной глубины при бурении скважины обязательно проводится комплекс исследований, в ходе которых уточняется ее геологический разрез, измеряются основные характеристики продуктивного пласта. Качество бурового раствора влияет на эффективность этих работ. Например, его вязкость может быть такой, что измерительные инструменты зависают в скважине, в то время как бурильный инструмент опускается беспрепятственно. В некоторых случаях характеристики промывочной жидкости могут оказывать влияние и на данные приборов.

Обеспечение безопасных условий эксплуатации. Правильно подобранный буровой раствор повышает коррозионную устойчивость оборудования и бурильного инструмента, значительно снижает риск выхода их из строя. Помимо этого, минимизируется ущерб, наносимый окружающей среде и экологической обстановке региона разработки.

Image by ArtPhoto_studio on Freepik

Виды буровых растворов

Конкретная область применения промывочной жидкости (ПЖ) зависит от ее состава. Классификация буровых растворов выделяет следующие виды БР:

Техническая вода. Может быть пресной либо морской. Применяется в бурении скважин глубиной до 3000 м, расположенных в плотных малорастворимых и слаботрещиноватых породах, не подверженных гидратации и размыванию.

Глинистые растворы. Так называется специальная дисперсная суспензия на основе воды и глины. В глинистые ПЖ входят следующие типы буровых растворов:

• нормальные. Применяются при разработке горных пород I—VII категории буримости, которые размываются водой или теряют стабильность при ее воздействии. Это известняки, ангидриты, сланцы и т. п.;
• утяжеленные. Используются в пластах, сложенных из слабоустойчивых и трещиноватых пород, которые легко разрушаются. Вторая область применения – при разработке разрезов с высоким пластовым давлением и повышенным риском выброса воды, нефти или газа;
• малоглинистые и полимерглинистые. Применяются при скоростном бурении в монолитных неглинистых, некоторых слабо- и среднеустойчивых породах, зонах тектонических нарушений;
• естественные. По сравнению с первой категорией глинистых ПЖ они имеют более высокую плотность, абразивность и водоотдачу. Образуются «естественным» путем – при бурении глиносодержащих пород. Механическая очистка, добавка специальной химии позволяет получить нормальный или утяжеленный буровой раствор с необходимыми параметрами.

Безглинистые. В качестве твердой фазы они содержат неглинистые вещества. Основная сфера применения – вскрытие нефтяных и газовых горизонтов, где необходимо восстановить проницаемость продуктивных пластов. По основе (твердой фазе) безглинистые БР могут быть меловыми, известковыми и т. п.

Эмульсионные. Так называются промывочные жидкости, которые, помимо водной фазы, содержат жидкие углеводороды. Обычно это глинистые растворы, в которые для стабилизации свойств добавлена нефть или ее фракции – минеральные масла, дизельное топливо и т. п. Используются в тех же сферах, что и соответствующий глинистый раствор.

Аэрированные. Так называют БР, насыщенные пузырьками воздуха. Применяются для снижения плотности бурового раствора в зоне вероятного поглощения. В разработке нефтяных месторождений обычно используются жидкости, насыщенные инертными или негорючими газами: азотом, выхлопами двигателей внутреннего сгорания и т. п.

Солевые. Представляют собой техническую воду с добавлением солей соляной кислоты, подобранных в пропорциях, оптимальных для каждого типа грунта. Используются в бурении:

• многолетнемерзлых пород, нестабильных при оттаивании;
• солевых отложений;
• сильно заиленных глинистых грунтов.

Свойства буровых растворов

Свойства БР должны соответствовать геологическим условиям и требованиям технологического процесса. К основным параметрам бурового раствора относятся:

• Плотность. Она зависит от типа промывочной жидкости (стандартная, утяжеленная и т. д.), использующихся реагентов, их концентрации, основного вещества. Плотность бурового раствора находится в диапазоне 1000—2500 кг/м³.
• Вязкость. Это сопротивление, которое оказывает жидкость при перемещении одной ее части (слоя) относительно другой. Чем выше вязкость БР, тем бóльшую мощность должен иметь насос, закачивающий его в скважину, тем меньше он поглощается горными породами.
• Водородный показатель (рН). Определяет уровень кислотности/щелочности бурового раствора. рН подбирается под особенности бурения. Кислотные буровые растворы применяются при разработке (разрушении) карбонатных пород, щелочные – глинистых.
• Химическая инертность. Правильно подобранный БР должен сохранять стабильность в течение всего срока, заявленного производителем, не вступать в реакцию с породами, расположенными в месте разработки.

Химический состав буровых растворов

Состав БР (промывочной жидкости) зависит от того, где именно он будет использоваться: от типа горных пород на участке, глубины скважин, оборудования и условий эксплуатации. Большое значение имеют требования, которые предъявляются к качеству скважины. Общими компонентами буровой жидкости, независимо от ее назначения, являются:

• вода – основное вещество;
• глины в различной концентрации;
• соли минеральных кислот;
• полимеры;
• модифицирующие добавки;
• ингибиторы (замедлители) коррозии.

К наиболее частым реагентам, использующимся в буровых промывочных жидкостях, относятся полифосфаты, акриловые полимеры, гидроксиды натрия и кальция, хлористый калий, сульфат меди, карбоксиметилцеллюлоза. Многие крупные производители, такие, как компания «АКРОС», разработали собственные пакеты добавок с учетом особенностей различных климатических регионов РФ. Это могут быть специальные химические реагенты для разрушения пород в зоне бурения, пеногасители для предотвращения вспенивания БР, бактерицидные реагенты и т. д.

Системы буровых растворов от компании «АКРОС»

SYNTEX

Это малоглинистая пресная система на базе синтетических полимеров. Она применяется при разбуривании глинистых отложений высокой мощности с целью уменьшения наработки бурового раствора и объемов разбавления. SYNTEX оптимально подходит для бурения наклонно направленных скважин в ЯНАО и Западной Сибири. Основные преимущества данной системы буровых растворов:

• повышенная стойкость к наработке твердой фазы;
• стабилизация реологических характеристик системы;
• устойчивость к значительной концентрации твердой коллоидной фазы;
• возможность многократного применения;
• повышение эффективности очистного оборудования;
• уменьшение расхода реагентов.

LIMEX

Это известковая пресная система, свойства и состав которой варьируются в зависимости от условий использования. Буровой раствор LIMEX разработан с учетом имеющегося опыта применения составов на известковой основе в республике Коми, Урало-Поволжском регионе, а также при разработке глубоких разведочных скважин. Основные преимущества этой системы:

• повышенные потиксотропные характеристики;
• оптимальная концентрация глинистой мелкодисперсной фазы;
• возможность получить минимальные реологические показатели при повышенной концентрации твердой фазы в условиях АВПД;
• наличие в составе системы термостойких реагентов, которые не подвергаются термодеструкции и обеспечивают стабильность реологических характеристик, фильтрации.

UNIDRIL

Это система бурового раствора на углеводородной основе. По сравнению с составами на водной основе такие вещества обладают следующими преимуществами:

• низкий коэффициент трения;
• повышенная ингибирующая способность;
• низкий уровень фильтрации;
• высокая стабильность показателей в широком диапазоне;
• полное отсутствие воды в фильтрате;
• высокая толерантность к составу вырубленной породы, а также к загрязняющим факторам;
• возможность многократного повторного применения.

Система UNIDRIL используется в следующих основных направлениях:

• бурение нефтяных скважин со значительным отходом от вертикали, а также тех, которые имеют сложную траекторию на участках пород, обладающих склонностью к осыпанию;
• проводка горизонтальных скважин на газоконденсатных и газовых месторождениях;
• обеспечение наилучшего качества вскрытия пластов.

PRIMOSOL

Такая система представляет собой ингибирующий минерализованный буровой раствор на базе ксантановой смолы и полианионной целлюлозы. Рецептура разработана с учетом многолетнего опыта использования ингибирующих составов при бурении на российских нефтяных месторождениях. Систему можно приготовить на базе хлористого калия или натрия. Ингибирующие показатели регулируются посредством использования дополнительных ингибиторов или выбора минерализации базы жидкости. Основные преимущества PRIMOSOL:

• минимальная наработка твердой коллоидной фазы;
• ингибирование полиаминами и ионами калия;
• гибкая рецептура;
• оптимальные реологические характеристики;
• минимальные объемы разбавления;
• низкий коэффициент каверзности;
• высокие механические скорости осуществления бурения;
• высокое качество вскрытия нефтяного пласта;
• оптимальные характеристики для бурения скважин.

MAX-FLOW

Это специализированный буровой раствор, предназначенный для вскрытия продуктивных пластов. Он разработан с учетом специфических требований, которые предъявляются к составам первичного вскрытия. Из системы полностью исключены компоненты и продукты, способные спровоцировать загрязнение пласта (бетонит, барит, акриловые полимеры и проч.). В состав вещества входят полисахариды, которые легко разрушаются в условиях забоя естественным путем или посредством обработки призабойной зоны нефтяной скважины. Рецептуру можно индивидуально оптимизировать под конкретные условия, варьируя различные виды ингибиторов, солей, разнофракционного кольматанта. Основные преимущества:

• быстрый вывод на режим;
• минимальное загрязнение пласта;
• уникальный реологический профиль;
• минимальная фильтрация;
• минимальное давление при бурении боковых стволов нефтяных скважин малого диаметра;
• возможность применения дополнительных ингибиторов, исключения солевого РВП.

Опытные специалисты компании «АКРОС» подберут оптимальные буровые растворы для бурения на конкретном месторождении, а также обеспечат комплекс услуг по поставке и обслуживанию оборудования, утилизации отходов, образующихся при разработке нефтяных скважин.