Лекція № 21 соленасичені бурові розчини

21.1 Призначення соленасичених розчинів та умови їх застосування

Буріння свердловин в соляних відкладах які чергуються з прошарками теригенних порід пов’язано з технологічними труднощами обумовленими легкою розчинністю пластичним потоком та активним впливом солей на властивості бурового розчину. Для запобігання ускладнень використовують стабілізовані і нестабілізовані, високо мінералізовані, нафтоемульсійніі соленасичені глинисті розчини. Характер і ступінь мінералізації розчинів залежить від складу хемогенних відкладів. Якщо в розрізі зустрічаються тільки нефільтруючі соляні породи на невеликій глибині залягання то немає технологічної необхідності в стабілізації фільтраційних властивостей розчину. При одночасному проходженні солей і інших нестійких або фільтруючих порід поряд з іншими показниками регулюють і фільтрацію.

Соленасичені стабілізовані розчини застосовуються і для буріння однорідних товщ галіта при великій глибині залягання. В залежності від умов і вибійних температур розчин обробляється різними реагентами від яких залежать температура застосування (100-200С).

При розбурюванні соленосних порід які містять солі різного мінералогічного складу (карналіт бішофіт та ін.) застосовуються бурові розчини з насиченням дисперсійного середовища карналітом (KCl MqCl₂ 6H₂O) або бішофітом (MqCl₂ 6H₂O).

При великих температурах коли різниця в розчинності солі яка насичує дисперсійне середовище досягає великих значень знаходять застосування перенасичені бурові розчини. Кількість гранично введенної солі може бути в межах від 10 до 80% за масою від об’єму розчину.

21.2 Склад і властивості соленасичених розчинів

Для приготування соленасичених розчинів використовують бентоніт місцеві глини і палигорскіт також можна використовувати глинистий розчин який застосовувався при розбурюванні вищезалягаючих порід. Обов'язковим компонентом соленасичених глинистих розчинів повинна бути нафта. Вміст її знаходиться в межах 8-12%. Для регулювання фільтрації у свердловинах з температурою до 100С рекомендується використовувати модифікований крохмаль (2,0-2,5%). При 140-160С соленасичений розчин цілеспрямовано обробляють високов’язкою КМЦ (2,0-2,5%) а також можна застосовувати комбінації модифікованого крохмалю з високов’язкою КМЦ (при одночасному вводі кальцинованої соди) у співвідношенні 211.

Підвищення термостійкості КМЦ до 160-180С досягається вводом інгібіторів деструкції (0,3-0,5%) ФЕСОПРСНГР Na₂SiO₃ і т.п.

В свердловинах з критичними температурами які досягають 180-200С і більше, рекомендується застосовувати метас М-14 (0,75-2,0%).

Крохмаль ефіри целюлози поліакрилати повинні застосовуються в суміші з кальцинованою содою (1,0-1,5%). Для розведення соленасичених рідин застосовують лігносульфонати ССБ КССБ ФХЛС. Підвищення лужності середовища покращує умови для роботи КМЦ значення рН рекомендується підтримувати в межах 8,5-9,5. Для цього використовують каустичну соду яка не виключає застосування карбонату натрія. При необхідності розрідження стабілізованих розчином високов’язкою КМЦ соленисичених бурових розчинів можна використовувати невеликі домішки (0,01-0,02%) солей хрому.

Для запобігання утворення каверн вміст хлористого натрію доводять до насичення. Крім хлористого натрія можна вводити 15-25% сульфата натрія або 15-20% хлориду калія.

Склад соленасиченого нестабілізованого розчину на 1 м³ 100-200 кг глини 255-265 кг NaCl 80-100 л нафти 5-10 кг графіту 10-20 кг NaOH 10 кг Na₂CO₃ і 700-710 л води.

Після обробки його хімічними реагентами показники повинні бути наступні  УВ – 40-60 с  густина 1,25-2,2 г/см³ фільтрація нестабілізованого НЕГР 15-40 см³/30хв і стабілізованого 5,0-10 см³/30хв СНЗ₁ 3,0-6,0 Па СНЗ₁₀ 6,0-10,0 Па рН = 7-9.

Компонентний склад і граничні значення показників властивостей соленасичених стабілізованих розчинів наведені в табл. 21.1. 21.3 Технологія приготування

Попередньо готують глинисту суспензію (14-16%-ної концентрації). Глину диспергують в прісній воді диспергатором(5-циклів) або через гідрозмішувач. На приготування такого розчину витрачається 150-200 кг глини і 920-940 л води. Після диспергування глинисту суспензію розводять водою. Потрібний для заданої густини розчину вміст глинистої колоїдної фази при обробці акриловими полімерами визначають за формулою С_гл= 11,78 – 3,31 _р – С_пол. де С_пол. – масова добавка полімера. Вводять 1–2% полімера-понижувача водовіддачі а потім сіль до насичення і сульфат натрію. При необхідності обважнення паралельно з хлористим натрієм додають обважнювач.

Для зниження в’язкості додають хром лігносульфонатний реагент (ФХЛС) 5%- ної концентрації. Для покращення технологічних параметрів і забезпечення змащуючих властивостей в розчин вводять 10-12% нафти або 10-12% бітумного концентрату (15%-ного розчину нафтового високоокисленого бітума в малов’язкій нафті або дизельному паливі) і 0,2% сульфонола рН розчину зберігають в межах 8,5-9,5 додаванням лугу.

Перевід на соленасичений буровий розчин рекомендують за 30-40 м до крівлі соленосного горизонту. В якості основи для його отримання може бути використаний раніше застосований розчин. В цьому випадку відпадає необхідність в приготуванні початкової суспензії.

Таблиця 21.1 – Склад і властивості стабілізованих і нестабілізованих соленасичених розчинів

Склад розчину	Вміст кг/м3	Показники властивостей (min-max)
		Умовна в’язкістьс	Статичне напруження зсуву за 1 хв дПа	Статичне напруження зсуву за 10 хв дПа	Фільтрація см3	Показник рН
1 Глинопорошок ПБМА ПБМБ ППМГ ПБВ ПБД	2 100-120 (100-120) (60-80) (120-150) (150-200)	3 40-80	4 20-50	5 40-120	6 3-12	7 8-9,5
Стабілізатори Метас (М-14ВВ)+КМЦ(ОЕЦ) УЩР+КМЦ КМЦ+ крохмаль ОЕЦ+ крохмаль Крохмаль Крохмаль+ КССБ	10-15+10-15(15-20) (40-60)+(10-15) (5-10)+(10-20) (510)+(510) (20-25) (15-20)+(40-50)
1 Розріджувачі ФХЛС+NaOH(51)	2 10-30	3	4	5	6	7
Спеціальні домішки NaCl Na2CO3 Na2SO4 Біхромати натрію(калію) NaOH (KOH) Т-66 (80)	до 300 20-30 0,1-0,5 3-5 10-30
Мастильні домішки Нафта Бітумний концентрат(СМАД)	80-120 (100-120)

Густина розчину 12002200 кг/м³ залежно від кількості обважнювала.

В дужках дані взаємозамінюючі матеріали

Нестабілізована промивна рідина може переводитись в стабілізовану в наступній послідовності. Вихідний розчин обробляють кальцинованою содою до повного вилучення іонів кальцію. Потім для підвищення структурно-механічних властивостей зменшення фільтрації стабілізації соленасиченої системи вводять комплексну домішку (з глини УЩР кальцинованої соди і КМЦ) яку готують за наступною технологією. Прісну глинисту суспензію оброблюють пастою УЩР ( складу 103) до отримання водовіддачі 2-3 см³/30хв. Потім в неї вводять кальциновану соду (2%) до повного вилучення іонів кальцію. Після відстою протягом доби цей розчин обробляють КМЦ (0,3-0,5% сухої речовини до об’єму розчину). 15-20% приготовленої суміші від об’єму розчину вводять в циркулюючий через свердловину соленасичений розчин. Одночасно промивна рідина дозасолюється. Обробку продовжують до одержання необхідних структурно-механічних характеристик.

Якщо соленасичений (стабілізований або нестабілізований) розчин готується на основі гуматного розчину то при додавані солі можливе сильне загущення системи за рахунок утворення додаткової колоїдної фази з висолених гуматів. Для запобігання цього розчин попередньо розводиться водою до в’язкості 25 с а потім вводиться нафта з графітом протягом 2-3-х циклів циркуляції розчину.

Соленасичений розчин може готуватися за наступною технологією. Глинопорошок диспергується в прісній воді разом з ферохромолігносульфонатом (співвідношення 101,25). У приготовлений таким чином гідратований глинопорошок вводиться в розсіл NaCl і диспергується протягом 2-4 годин після чого проводиться кінцеве засолення розчину (ввід солі на кількість води введеної з бентонітом) і його стабілізація захисними реагентами (КМЦ крохмаль акрилати та ін.).

До температур 100-110С використовують розчини з обробкою крохмалем до 150С – КМЦ з антиоксидами вище 150С – акриловими полімерами.

Соленасичений буровий розчин з використанням пластових вод звичайної полісолевої мінералізації одержується поступовою заміною прісного дисперсійного середовища бурового розчину на високо мінералізованій воді.

Якщо передбачувана мінералізація пластових вод обумовлюється наявністю солей лужних металів то хімічна обробка розчину не відрізняється від приведеної вище. Якщо ж у пластових водах присутні іони лужно-земельних металів (Са⁺⁺ Mq⁺⁺) то стабілізація розчину може проводитись тільки комплексами КМЦ+крохмаль або ОЕЦ+ крохмаль в співвідношенні 11 (12). Для скорочення часу обробки розчину і його приготування готується комплексний реагент нафта- бітум- КМЦ- крохмаль в співвідношенні50555. Комбінований реагент готується в гідромішалці а потім вводиться в розчин під час циркуляції. Спочатку готується водний розчин ОЕЦ (КМЦ) з крохмалем (0,4-0,5% ОЕЦ (КМЦ) і 0,5-1,0% крохмалю). При інтенсивному перемішуванні доводять суспензію до однорідного розчину (2-3 год) а потім додатково вводять 10-12% нафти разом з 0,2-0,3% сульфонолу і доводять до стійкої емульсії. В залежності від якості реагентів їх співвідношення в комплексному реагенті може змінюватись.

Приготування соленасиченого розчину з мінералізаторами бішофітом або карналітом технологічно не відрізняється від приготування розчинів на основі NaCl. Глинопорошок диспергується в прісній воді потім обробляється реагентами стабілізаторами вводяться змащуючі домішки і сіль в останню чергу. Для приготування таких розчинів не застосовують модифіковані бентонітові глинопорошки реагенти для зв’язування іонів полівалентних металів (кальцинована сода поліфосфати сульфат натрію та ін.) а також акрилові полімери лігносульфонати і гумати. Витрата реагентів на 1 м³ розчину глинопорошок – 150-200 кг нафта – 100 л MqCl₂ – до 400 кг(або карналіт бішофіт) КМЦ -500600 (ОЕЦ) – 15-20 кг крохмаль – 15-20 кг піногасники графіт – 8-10 кг.

Нестабілізований соленасичений розчин готують з попередньо гідратованого в прісній воді глинопорошку кальцинованої і каустичної соди. Глинисту суспензію обробляють нафтою в суміші з графітом потім вводять сіль до насичення і при необхідності – обважнювач.

Технологія приготування перенасичених сіллю розчинів полягає в наступному. У воді обробленій 0,5% аніонактивних ПАР (сульфонол РС-РАС та ін.) – розчиняється сіль до насичення. ПАР виконують роль регулятора процесу кристалізації і росту мікрокристалів. В приготовлений росіл вводиться 5-15% солестійкої глини (палигорскіт – 5-10% дружковська – 10-15%) потім розчин обробляється реагентами- понижувачами фільтрації (крохмаль до 3% КМЦ – 2,5-3% гіпан – 1,5-2% і т .д.) і у стабілізовану систему вводиться від 10 до 80% тонко дисперсної повареної солі гідрофобізованою нафтою в співвідношенні 101. Фільтрація такого розчину нижча ніж у вихідного соленасиченого а структурно-механічні характеристики незначно змінюються. В залежності від вмісту тонко дисперсної NaCl в’язкість системи може коливатись від 35 с (10%) до 75 с (80%). Статичне напруження зсуву розчину з збільшенням хлористого натрія зростає.