2.3.6 Рідини глушіння свердловин і буферні рідини на основі крохмале-сольових гелів

Крохмалевий реагент можна одержати шляхом гідролізу крохмалю без­посередньо в сольових розчинах. Встановлено, що за певного співвідношенні густини і температури, в розчинах бішофіту, хлориду та нітрату кальцію від­бувається процес утворення крохмалевого клейстеру, який має властивості регулятора реологічних та фільтраційних властивостей рідин, що застосову­ються в нафтогазовидобувній галузі, зокрема, для глушіння свердловин.

Мінімальні величини густини та температури, за яких здійснюється про­цес клейстеризації крохмалю, такі:

Тип розчиненої фази	Температура, С	Густина розчину, кг/м3
бішофіт	12	1240
хлорид кальцію	32	1230
нітрат кальцію	6	1230

За підвищенням цих величин швидкість процесу клейстеризації зростає.

Перевага використання крохмале-сольових гелів перед традиційним крохмалевим реагентом полягає в можливості одержання технологічних рідин, які мають низьку фільтратовіддачу за густини, що дорівнює густині розчину солі, на основі якої даний гель був утворений. Так, у разі використання розчину бішофіту чи хлориду кальцію можна одержати рідини з густиною від 1100 до 1290 кг/м³, а нітрату кальцію – від 1190 до 1450 кг/м³.

Термотривкість гелів на основі нітрату кальцію знаходиться на рівні 120 - 130°С. Проведеними експериментальними роботами встановлено принципову можливість збільшення термотривкості крохмале-бішофітних гелів (КБГ) до 130 – 140°С. Реагентами, що підвищують термотривкість рідин на основі бішофіт­них гелів, є вапно та каустична сода. Вплив даних реагентів на фільтраційні показники рідин показано в табл. 2.21.

Таблиця 2.21 - Вплив лужних реагентів на термостійкість технологічних рідин на основі крохмале-бішофітного гелю

Склад розчину, %		Фільтратовіддача, см3/30 хв
		Після приготування	Після термостатуван-ня за 85°С	Після термостатуван-ня за 120°С	За температури 120°С
1	Вода+3КБГ	4	18	>40	–
2	№1+3СаО	6	3	4	24
3	Вода+3,4КБГ	3	12	>40	–
4	№2+3СаО	3,5	2	3	22
5	№1+0,3NaOH	5	7	5	30
6	№1+0,6NaOH	5	4	4,5	25
7	№1+1,25NaOH	11	5	6	27
8	№1+1,88NaOH	14	6	7,5	32

Тут і надалі концентрація крохмалю в КБГ – 5%; вміст крохмалевмісних реагентів у рідинах подано в перерахунку на сухий продукт. Як видно із табл. 2.21, технологічно прийнятні показники фільтрації рідин можуть бути досягнуті з концентрацією крохмалю на рівні 1,8 – 2%, що відповідає його звичайним витратам для оброблення бурових розчинів.

Значина коефіцієнта відновлення проникності кернів для рідин на основі крохмале-сольових гелів знаходиться на рівні коефіцієнта відновлення проник­ності для фільтрату хлоркалієвого бурового розчину. За додаткового оброб­лення рідин деякими типами поверхнево-активних речовин коефіцієнт віднов­лення проникності навіть перевищує показники для хлоркалієвого розчину. Під час вибору ПАР необхідно надавати перевагу нейоногенним типам, що мають підвищену термотривкість (совенол) та аніонактивним з підвищеною стійкістю до полівалентної агресії (супренол). Інакше ПАР можуть зменшувати коефіцієнт відновлення проникності (табл. 2.22).

Таблиця 2.22 – Коефіцієнт відновлення проникності для рідин на основі крохмале-бішофітного гелю

Склад розчину, %		Коефіцієнт відновлення проникності b, %
		за температури 20°С	за температури 85°С
1.	Вода+7KCl+25КЛСТ	68	67
2.	Вода+3КБГ+0,63NaOH	65	64
3.	№2+0,5 сульфонолу	58	57
4.	№2+1 сульфонолу	50	49
5.	№2+0,5 супренолу	66	64
6.	№2+1 супренолу	69	67
7.	№2+0,5 совенолу	66	66
8.	№2+1 совенолу	69	68
9.	№2+0,5 жиреноксу	66	55
10.	№2+1 жиреноксу	67	52
11.	№2+0,5 ПО-6К	54	40
12.	№2+1 ПО-6К	56	42
13.	№2+0,5 сульфатного мила	40	38
14.	№2+1 сульфатного мила	38	35

Шляхом зміни концентрації крохмалю в крохмале-сольових гелях можна регулювати реологічні властивості технологічних рідин у широкому діапазоні. Реологічну поведінку крохмале-сольових гелів можна описати моделлю псевдопластичної рідини. В табл. 2.23 наведено константи двопараметричного рівняння Освальда для крохмале-бішофітного гелю 1 - 10% концентрації.

Таблиця 2.23 – Реологічні константи крохмале-бішофітного гелю

Концентрація,%	Показник консистентності системи к, Па×сn		Показник нелінійності системи п
	за 20°С	за 80°С	за 20°С	за 80°С
1	0,180	–	0,999	–
2	0,836	–	0,967	–
3	1,523	–	0,919	–
4	4,401	2,025	0,887	0,901
5	10,085	4,040	0,848	0,864
6	19,110	7,430	0,773	0,808
7	71,323	21,357	0,641	0,727
8	118,095	45,206	0,584	0,653
9	149,035	70,098	0,574	0,610
10	195,031	98,119	0,554	0,565

Виходячи з цього, на основі крохмале-сольових гелів можуть бути утво­рені технологічні рідини “нормальної” та підвищеної в’язкості. Внаслідок цього їх можна використовувати для глушіння свердловин, для промивання свердло­вин і як тимчасово блокувальні рідини. Рідинами для промивання свердловин заповнюють весь стовбур свердловини. За своїми фільтраційними властиво­стями такі рідини подібні до бурових розчинів і застосовуються у ви­падках, коли після глушіння, за планом проведення подальших робіт, необхідне промивання інтервалу перфорації. Тимчасово блокувальні рідини використову­ють для консервації свердловин, коли роботи планується проводити над інтер­валом перфорації. Тимчасово блокувальні рідини розміщують в інтервалі перфо­рації свердловини, що надає змогу уникнути забруднення продуктивної зони рідиною, якою заповнена решта її об’єму. Після закінчення робіт тимчасово блокувальні рідини легко вилучаються з вибою свердловини потоком пластово­го флюїду або шляхом промивання.

Рідини для промивання свердловин утворюють шляхом розведення крох­мале-сольових гелів водою або розчином відповідної солі так, щоб концентрація крохмалю в них становила 1,8 - 2% у перерахунку на сухий продукт. За умов температур, що перевищують 100°С, слід використовувати гелі на основі бішофіту або нітрату кальцію. Рідини на основі бішофітного гелю в таких умовах вміщують 3-5% СаО або 0,6-1% NаОН. У разі утворення рідин низької густини з меотю підвищення їх стабільності замість води можна вико­ристовувати 15-20 % розчин вугільнолужного реагенту (ВЛР).

Як тимчасово блокувальні рідини застосовуються крохмале-сольові гелі з концентрацією крохмалю від 5% і вище. До густини 1290-1300кг/м³ викорис­товують гелі на основі бішофіту, до густини 1450 кг/м³ і вище – гелі на основі нітрату кальцію. За умов температур, що перевищують 100С, гель на основі бішофіту має додатково вміщувати відповідну кількість лужних компонентів. Застосовуючи тимчасово блокувальні рідини з концентрацією крохмалю, що перевищує 6%, найбільш технологічно проводити їх приготування безпосеред­ньо у стовбурі свердловини.

У разі необхідності крохмале-сольові гелі можна використати як основу безглинистих обважнених розчинів з кислоторозчинною твердою фазою. Густина таких рідин з використанням тільки карбонатних матеріалів - до 1600 - 1650 кг/м³, а в комплексі з баритом чи гематитом - 2100-2200 кг/м³.

Одержані на основі крохмале-сольових гелей технологічні рідини для глу­шіння свердловин у різноманітних гірничо-геологічних умовах ДДЗ виявились ефективними, що підтверджено досвідом робіт більш як на десяти свердловинах підприємств "Полтавагазпром" та "Харківтрансгаз".