Содержание:
Устройство скважин в сложных геологических условиях, таких как чередование солевых и глинистых отложений, наличие зон АНПД и АВПД и т. п., всегда связано с возникновением осложнений и высоким риском аварий в процессе буровых работ. При бурении солевых отложений имеется вероятность того, что ствол скважины потеряет устойчивость. Кроме того, в процессе углубления в буровой раствор обязательно попадают соли из проходимых пород или водяных пластов. Поэтому придание бурильной жидкости устойчивости к солевой агрессии является весьма актуальной задачей. Чтобы предотвратить возникновение перечисленных проблем, для бурения скважин используется соленасыщенный буровой раствор. Он предлагается в качестве новой технологии при разработке и прохождении скважин на сложных участках.
Соленасыщенный раствор и его виды
Соленасыщенные буровые растворы были разработаны для вскрытия солевых комплексов. Последние создавали существенные трудности в работе, так как в процессе работ по обычной технологии ухудшалось качество бурильной жидкости из-за того, что в нее попадали соли из пласта и/или мелкие частицы твердой фазы укрупнялись (коагулировали). Разработанный для бурения солевой раствор представляет собой многокомпонентную систему, в которую включены реагенты, обеспечивающие стабильность состава при термосолевой агрессии. Соленасыщенные буровые жидкости делятся на две группы. Они несколько различаются по составу, но имеют одно назначение.
Растворы с диспергированной твердой фазой
Солевой буровой раствор такого типа применяется при бурении в набухающих глинах или хемогенных породах.
Состав. Чтобы снизить воздействие внешних солевых отложений на водную фазу бурового раствора, последний обрабатывают защитными полимерами и насыщают минеральными реагентами, сходными по составу. В качестве минерализатора чаще всего используется хлористый натрий (NaCl), а твердой фазой является глинистый порошок марок ПП, КГП, ПБ-Са. При подборе реагента для стабилизации соленасыщенного бурового раствора лучше всего себя показал крахмал. В качестве защитного полимера могут использоваться также гидролизованный полиакрилонитрил («Гипан»), КССБ (технические лигносульфонаты в кислой среде), высоковязкая карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и ряд других соединений. Для компенсации стабилизационного разжижения, которое вызывают перечисленные органические реагенты, добавляют солестойкие загустители, например асбест.
Приготовление. Соленасыщенный буровой раствор может быть приготовлен по одной из двух технологий.
- Первый вариант. Хлорид натрия растворяют в воде, используя любое перемешивающее устройство. Количество вещества указано в рецептуре. Если в качестве структурообразующего реагента применяется бентонитовый порошок, то его предварительно гидратируют – приготавливают суспензию. Если структурообразователем является солеустойчивый глинопорошок, то его используют без гидратации. После добавления глинистого структурообразующего реагента его 20–30 минут перемешивают. Затем в полученную суспензию добавляются стабилизаторы в объеме, указанном в рецептуре.
- Второй вариант. Такая технология приготовления используется, если необходимо сделать соленасыщенной рабочую жидкость, то есть ту, что находится в скважине. Технологический процесс идет поэтапно:
- сначала глинистый раствор разбавляют, пока не будет достигнут заданный показатель условной вязкости;
- в полученную жидкость добавляют примерно половину расчетного количества стабилизирующего реагента;
- чтобы предотвратить образование пены, половину хлористого натрия растворяют в воде, полученный раствор вводят в рабочую жидкость;
- когда физико-химические показатели выравняются, добавляют оставшуюся поваренную соль (в сухом виде).
Для улучшения эксплуатационных показателей рекомендуется добавлять в качестве реагента нефть и/или нефтесодержащие продукты, например раствор битума в дизельном топливе.
Плюсы и минусы растворов с диспергированной твердой фазой. Их следует учитывать при подборе соленасыщенной жидкости под конкретные условия бурения и тип солевых отложений. К преимуществам такой буровой технологии относятся:
- инертность по отношению к большинству геологических пород;
- уменьшение набухания глинистых отложений и растворимости солей;
- снижение рисков осложнений и аварий в процессе бурения.
К минусам соленасыщенных буровых составов такого типа относятся:
- их высокая стоимость, в том числе транспортные расходы по перевозке к месту применения;
- значительная коррозионная активность, негативно влияющая на бурильное оборудование;
- на участках с хемогенными отложениями есть риск прихвата бурового инструмента вблизи от устья скважины.
Растворы с конденсированной твердой фазой
Они представляют собой коллоидные системы, полученные не диспергированием (как выше), а конденсированием, то есть укрупнением.
Приготовление. Для приготовления соленасыщенного раствора с конденсированной твердой фазой используется технология химической конденсации. Он заключается в следующем:
- смешиваются два электролита или более;
- происходит химическая реакция;
- образуется вещество со значительно меньшей растворимостью;
- создается перенасыщение относительно нового соединения;
- новое вещество начинает выделяться в виде твердых (нерастворимых) частиц.
Выделяющийся осадок может включать в себя дисперсии малорастворимых солей (солегели) или гидроксиды поливалентных металлов (гидрогели). Во втором случае тип соединения конкретизируется по катиону. Например, гидрогель магния, цинка, железа и т. п. Тип солегелей уточняется по аниону. Например, силикатный, карбонатный и т. д.
Особенности и применение. Если такой соленасыщенный продукт не обработан защитными реагентами, то со временем он «стареет», в результате чего часть соединений выпадает в осадок в кристаллическом виде. Скорость «старения» во многом зависит от вида конденсируемой фазы. Возможны и другие реакции, влияющие на рабочие характеристики раствора. Поэтому обработка защитными реагентами обязательна. Основные сферы применения таких буровых растворов:
- хемогенные отложения. Для этого применяются гидрогели магния, железа, алюминия, а также гипсовые, силикатные и карбонатные солегели;
- вскрытие пластов с аномально высоким пластовым давлением. Применяется гидрогель магния;
- глинистые и солевые отложения. Применяется калийно-магниевый гидрогель;
- вскрытие продуктивных пластов. Применяется битумно-эмульсионный гидрогель магния, гипсовый солегель. Может также использоваться гидрогель цинка.
Система PRIMOSOL HP
Продукт PRIMOSOL HP является фирменной разработкой компании «АКРОС». Он представляет собой соленасыщенный буровой раствор на основе высокомолекулярных соединений: ПАЦ и ксантановой смолы. Минерализаторами являются хлориды натрия и/или калия. Система особенно хорошо зарекомендовала себя при бурении сложных скважин и была разработана с учетом предыдущего опыта использования подобных соленасыщенных растворов на нефтяных и газовых месторождениях Российской Федерации. Ингибирующие показатели подбираются под конкретные задачи и регулируются:
- выбором минеральной основы (NaCl и/или KCl);
- введением в состав дополнительного ингибитора.
Перечисленные способы регулировки могут применяться отдельно или совместно.
Области применения
Соленасыщенный буровой раствор PRIMOSOL HP рекомендуется применять:
- при существенных ограничениях объема разбавления и сброса буровой жидкости;
- если в бурении требуется высокое качество разработки наклонно-направленных скважин с последующей перфорацией стенок;
- при проводке скважин сложного профиля (горизонтальных, наклонно-направленных), при буровых работах на шельфе.
Особенности и преимущества PRIMOSOL HP
Для скважин, разрабатывающихся и эксплуатируемых на территории РФ, более показан состав на основе хлорида калия. Он предотвращает набухание глинистых отложений, уменьшает образование коллоида, сохраняет реологические показатели на исходном уровне. Если сравнивать с обычными пресными системами, то наличие KCl в минеральной основе существенно снижает объемы разбавления. К другим преимуществам использования продукта «АКРОС» относятся:
- снижение коэффициента кавернозности ствола;
- улучшение качества цементирования;
- адаптация показателей под любые эксплуатационные условия.
PRIMOSOL HP отличается высокой устойчивостью к катионам кальция, благодаря чему такая технология особенно рекомендуется для применения в тех отложениях, где вероятна бикарбонатная агрессия. Для предотвращения негативного влияния последней состав обрабатывается избытком извести. Если требуются особо высокие ингибирующие свойства, в него дополнительно вводятся специальные добавки, такие как MEX-100, ME-200, MEX-GL, MEX-HP. Перечисленные реагенты отличаются по свойствам, цене, концентрации, поэтому стоимость конечного бурового раствора рассчитывается индивидуально.