Летом 2016 года в ЯНАО была применена новая разработка компании «АКРОС» - система раствора UNIDRIL с улучшенными реологическими параметрами. При разработке системы был применен интегрированный подход по определению оптимальных параметров и рецептуры совместно с ООО «НОВАТЭК НТЦ». Применение системы позволило избежать возникновения осложнений при бурении разведочной скважины и достичь запланированных результатов бурения.
При бурении разведочных скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений (АВПД) возникают характерные риски при использовании промывочных жидкостей высокой плотности. Как правило, в интервалах АВПД существует минимальный безопасный диапазон плотности между коэффициентами аномальности и коэффициентами гидроразрыва. При планировании скважин в таких условиях важно на этапе проектирования провести весь комплекс необходимых гидравлических расчетов для определения максимальных давлений и эквивалентной циркуляционной плотности, возникающих при циркуляции бурового раствора. Помимо проведения гидравлических расчетов, определения оптимальной конструкции скважины и планируемых к применению КНБК, необходимо разработать рецептуры буровых растворов, применение которых обеспечивало бы выполнение гидравлической программы с учетом возможного загрязнения выбуренной породой, планируемых плотностей промывочной жидкости и концентраций твердой фазы.
Специфика разработки рецептур бурового раствора и гидравлической программы при бурении скважин с АВПД дополнительно усложняется при использовании буровых растворов на углеводородной основе (РУО), имеющих ряд специфических особенностей. В первую очередь это значительная зависимость реологических параметров от температуры. В условиях низких температур в интервалах ММП при строительстве скважин в ЯНАО данная особенность может приводить к увеличению вязкости в верхних интервалах при длительных остановках циркуляции, например, перед спуском обсадной колонны. Рост реологических параметров в свою очередь влечет за собой повышение ЭЦП при восстановлении циркуляции и увеличение вероятности возникновения поглощений. Однако, несмотря на технические особенности бурения на РУО, применение таких систем при проводке разведочных скважин обосновано по причине получения более высокой продуктивности скважин, в особенности газовых и газоконденсатных [1,2].
Таблица 1. Целевые значения реологических параметров |
|||
Параметры |
ТЗ для плотности 2.05 |
||
Температура замера, оС |
70° |
||
|
От до |
||
СНС 10 сек |
фнт/100фт2 |
10 |
15 |
СНС 10 мин |
фнт/100фт2
|
20 |
25 |
Пл Вязкость |
cП |
45 |
60 |
ДНС |
фнт/100фт2 |
5 |
10 |
В конце 2015 года компанией «АКРОС» совместно с ООО «НОВАТЭК НТЦ» были проведены проектные работы по разработке рецептуры бурового раствора UNIDRIL на углеводородной основе с плотностями 1.75 и 2.05 г/см3 для бурения разведочной скважины с АВПД в ЯНАО.
На первом этапе специалистами ООО «НОВАТЭК НТЦ» по результатам гидравлического анализа конструкции скважины и планируемых КНБК были сформулированы требования к реологическим параметрам бурового раствора при разных температурах для плотностей 1.75 и 2.05 г/см3. Исходные данные для проектирования представлены в таблице 1.
На основании заданных параметров и целевых значений в лаборатории компании «АКРОС» были протестированы несколько рецептур системы UNIDRIL, основным отличием которых было применение различных видов эмульгаторов. По результатам проделанных лабораторных работ были определены две рецептуры, приведенные в таблице 2, показавшие наиболее близкие к целевым значения реологических параметров. Важным условием проведения тестирования было загрязнение лабораторных образцов выбуренной породой и замер реологических параметров при нескольких значениях температуры, так же для всех исследованных рецептур определялась седиментационная устойчивость. По результатам лабораторных исследований две рецептуры системы UNIDRIL были согласованы для применения в полевых условиях.
Таблица 2. Результаты лабораторного тестирования по оптимизации рецептуры |
|||||
МИНЕРАЛЬНОЕ МАСЛО |
мл |
600 |
|
530 |
|
ОРГАНОБЕНТОНИТ |
г |
10 |
|
6 |
|
ЭМУЛЬГАТОР I |
мл |
22 |
|
10 |
|
ЭМУЛЬГАТОР II |
мл |
7 |
|
15 |
|
Известь |
г |
23 |
|
23 |
|
Вода |
мл |
60 |
|
28 |
|
CaCl2 |
г |
24 |
|
10 |
|
СМАЧИВАЮЩИЙ АГЕНТ |
мл |
4 |
|
4 |
|
МОДИФИКТОР РЕОЛОГИИ |
г |
4 |
|
4 |
|
ПОНИЗИТЕЛЬ ФИЛЬТРАЦИИ HTHP |
мл |
1 |
|
1 |
|
Барит |
г |
920 |
|
1570 |
|
КАРБОНАТ КАЛЬЦИЯ |
г |
50 |
|
50 |
|
ВЫБУРЕННАЯ ПОРОДА |
г |
48 |
|
48 |
|
Параметры буровых растворов, полученные после термостарения 16 часов при температуре 80 С |
|||||
Плотность, г/см3 |
|
1,75 |
|
2,20 |
|
Реологические параметры при температуре: |
°С |
50 |
80 |
50,00 |
80 |
600 об/мин |
|
100 |
69 |
182 |
92 |
300 об/мин |
|
52 |
31 |
94 |
48 |
200 об/мин |
|
35 |
22 |
65 |
34 |
100 об/мин |
|
19 |
13 |
35 |
19 |
6 об/мин |
|
3 |
4 |
5 |
4 |
3 об/мин |
|
3 |
3 |
4 |
4 |
СНС 10 сек |
фнт/100фт2 |
5 |
7 |
5 |
8 |
СНС 10 мин |
фнт/100фт2 |
13 |
15 |
18 |
19 |
Пластическая вязкость |
cП |
47 |
26 |
89 |
43 |
ДНС |
фнт/100фт2 |
3 |
5 |
6 |
4 |
ES, Вольт |
Вольт |
>2000 |
|
>2000 |
|
Применение разработанной рецептуры летом 2016 года полностью подтвердило полученные в лаборатории результаты и позволило получить улучшенные значения по реологическим параметрам и оптимизированные зависимости реологического профиля от температуры. На диаграмме 1 приведены фактические замеры параметров РУО при бурении в интервале АВПД.
Поэтапный подход к разработке рецептуры РУО UNIDRIL для бурения разведочной скважины в условиях АВПД в ЯНАО позволил:
-
реализовать полный комплекс инженерных решений в области промывки скважины от разработки гидравлической программы и лабораторного тестирования до применения рецептуры в полевых условиях
-
строгое выполнение разработанных инженерных рекомендация позволило избежать возникновения поглощений дорогостоящей промывочной жидкости РУО при бурении и спуске колонн в интервалах АВПД
-
с учетом полученных результатов можно рекомендовать подход по поэтапному моделированию систем буровых растворов при разработке программ промывки и проектов на строительство разведочных скважины, в особенности в случаях где планируется применение РУО.
АВТОРЫ СТАТЬИ:
Григорьев М. С., начальник центра сопровождения бурения ООО «НОВАТЭК-НТЦ»
Сидоров Д. Н., заместитель начальника центра сопровождения бурения ООО «НОВАТЭК-НТЦ»
Власов Е. Н., эксперт по буровым растворам ООО «НОВАТЭК-НТЦ»
Королев А. В., генеральный директор компании «АКРОС»
Рябцев П. Л., технический директор компании «АКРОС»
Источник: Журнал «Бурение и Нефть», 2017, №3, 46.