7 Буровые растворы

7.1. Общие положения

Качество бурового раствора должно обеспечивать успешную проводку скважины, крепление её обсадными колоннами и эффективное вскрытие продуктивного пласта.

Используемый буровой раствор и химические реагенты, применяемые для его обработки, должны быть малоопасны с точки зрения охраны окружающей среды.

Система очистки бурового раствора должна обеспечивать эффективную очистку его от выбуренной породы, в том числе избыточного содержания коллоидной глинистой фракции.

С учетом вышесказанного при бурении скважин на Комсомольском месторождении для обработки бурового раствора предусмотрено применение малоопасных химических реагентов.

Буровой раствор, обработанный по рецептурам на основе КМЦ, сайпана, ГКЖ, НТФ относится к веществам 4 класса опасности по степени воздействия на окружающую природную среду.

В соответствии с заданием для бурения под эксплуатационную колонну и колонну-хвостовик предусмотрено применение калий хлор-биополимерного раствора, приготовленного с использованием отечественных хим.реагентов, малоопасных для окружающей природной среды. Рецептура биополимерного раствора разработана в ОАО “Роснефть-Пурнефтегаз”.

Рецептура бурового раствора, нормы расхода материалов и реагентов, а также параметры бурового раствора по интервалам бурения сведены в регламент и таблицу 7.2.

Потребное количество материалов и реагентов для строительства скважины приведено в таблицах 7.4 и 7.5.

Предусмотрено применение эффективной системы очистки бурового раствора с использованием оборудования очистки фирмы Kem-Tron (табл. 7.3) и амбара для сбора отходов бурения.

7.2. Химические реагенты и их приготовление для обработки бурового раствора

7.2.1. Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - натриевая соль простого эфира целлюлозы и гликолевой кислоты. Чем выше степень полимеризации КМЦ, тем выше ее термостойкость и стабилизирующее действие на буровой раствор, поэтому наиболее эффективны реагенты марки КМЦ-600 и КМЦ-700. Представляет собой мелкозернистый порошкообразный материал белого или кремоватого цвета, содержание влаги не более 10% (15% для низкосортных продуктов). Хорошо растворяется в воде, при подогреве растворимость улучшается. Применяется для регулирования фильтрационных свойств пресных и минерализованных NaCl буровых растворов, но неустойчива к действию солей двухвалентных металлов, особенно магния. КМЦ эффективна в нейтральных и слабощелочных средах – рН 6-9. Обычно применяется в области рН 8-9. Применяется при температурах 130-160^оС, а в сочетании со специальными добавками – до 180-200^оС.

Для обработки пресных растворов рекомендуемые концентрации – до 0,5%.

Приготовление водного раствора КМЦ на буровой производится в глиномешалке или с помощью гидромешалки ГДМ-1. Глиномешалка МГ2-4 заполняется на ²/₃ водой, загружается расчетное количество реагента, со скоростью 10-15 минут на мешок перемешивается до получения равномерной консистенции, доливается водой до полного объема и дополнительно перемешивается 20-30 минут. Приготовление раствора КМЦ осуществляется из расчета получения 2-5% водного раствора. На практике обычно используется 1-2%-ый водный раствор КМЦ.

Растворение КМЦ может осуществляться в дополнительной емкости (25-50 кг на 10м³ воды) с помощью гидроворонки со скоростью 20-30 минут и перемешиванием в течение 20-30 минут.

В настоящее время производятся различные торговые марки КМЦ как в нашей стране (Камцел, КМЦ-Н и др.) так и за рубежом (Tylose, Fin-Fix и др.), свойства которых определяются соответствующими ТУ и сертификатами.

7.2.2. Гипан – гидролизованный полиакрилонитрил. Представляет собой вязкую жидкость желтого цвета с аммиачным запахом. Выпускается двух марок: гипан-1 и гипан-0,7 в соответствии с ТУ 6-1-166-74 в виде водного 10%-15%-го раствора. Применяется для снижения показателя фильтрации пресных и минерализованных (NaCl) растворов, вызывает загустевание пресных буровых растворов, способствует повышению устойчивости стенок скважины. Оптимальная область рН = 89. Для обработки пресных растворов рекомендуется гипан-1, содержание его в растворе обычно до 0,2-0,3%. Термостойкость пресных растворов, обработанных гипаном – до 200^оС.

Гипан не требует специального приготовления, но для более равномерной обработки бурового раствора рекомендуется производить двадцатикратное разбавление водой товарного гипана.

Вместо гипана может применяться гивпан – гидролизованное полиакрилонитрильное волокно, выпускается под торговой маркой Гивпан (Гивпан-Г, Гивпан-Н), применяется как стабилизатор буровых растворов, причем допускается полное насыщение раствора солями одновалентных металлов. Гивпан-Н является аналогом гивпана, К-4, К-9. Гивпан-Г – отличается повышенной ингибирующей способностью по отношению к глинам.

Гивпан представляет собой однородную вязкую массу без механических примесей рН=12…14, температура замерзания ниже 0^о, температурная стойкость в водной системе - 175^оС.

7.2.3. Полиэтиленоксид (ПЭО) молекулярной массы 2-3 млн. а.е.м. – представляет собой порошкообразный продукт от белого до светло-желтого цвета, массовая доля влаги не более 8% хорошо растворяется в воде. Предназначен для обработки буровых растворов с целью снижения показателя фильтрации, загущения пресных глинистых растворов. Совместим с другими реагентами, применяемыми для обработки бурового раствора. В сочетании с реагентами на основе эфиров целлюлозы обладает синергетическим действием, более эффективно снижая показатель фильтрации бурового раствора. Концентрация ПЭО в буровом растворе оптимальная 0,01-0,015% при повышении концентрации ПЭО может вызвать флокуляцию твердых частиц.

Готовится водный раствор ПЭО на буровой аналогично КМЦ из расчета получения 0,3-0,4%-го водного раствора (рекомендуемое количество 15 кг на 4 м³ технической воды). Рекомендуется использовать ПЭО при температурах до 100-120^оС.

7.2.4. Кальцинированная сода - карбонат натрия – представляет собой белый мелко-рисаллический порошок плотностью 2,5 г/см³ с содержанием основного вещества 99%, растворимый в воде. Основное назначение – связывание агрессивных ионов кальция и магния при загрязнении ими бурового раствора. Применяется также для регулирования рН раствора, как химический диспергатор глин. Используют кальцинированную соду, в основном, в виде растворов 5-10%-ой концентрации.

Приготовление водного раствора кальцинированной соды осуществляется по технологии, аналогичной приготовлению КМЦ, время дополнительного перемешивания 10-15 минут.

7.2.5. Крахмал модифицированный, СКМ – используется для снижения показателя фильтрации при одновременной стабилизации реологических свойств бурового раствора любого типа. Выпускается СКМ в виде порошкообразного продукта от белого до желтого цвета, массовая доля влаги не более 6-12%, рН 1%-раствора 8-12.

Приготовление водного раствора крахмального реагента аналогично приготовле-нию КМЦ, обычно используется 1%-ый раствор.

7.2.6. Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость (ГКЖ-10, ГКЖ-11) – водноспиртовый раствор этил (ГКЖ-10) или метил (ГКЖ-11) силиконата натрия. Щелочность в пересчете на NaOH – 13-17%. Представляет собой жидкость светло-желтого цвета плотностью 1,17-1,19 г/см³. Применяется для регулирования структурных свойств буровых растворов, для снижения темпа наработки глинистого раствора в интервале из-под кондуктора и как противоприхватная добавка. Термостойкость – 200^оС.

ГКЖ не требует специального приготовления, но для более равномерной обработки бурового раствора рекомендуется трехкратное разбавление водой товарной ГКЖ.

7.2.7. ФК-2000, ФК-2000 Плюс – смазочные добавки на основе растительных жиров (подсолнечного или другого растительного масла или жиросодержащих отходов их переработки). Представляют собой вязкую жидкость от светло-желтого до темно-коричневого цвета с запахом прогорклого масла, плотностью 0,89-0,93 г/см³, рН 1%-ой водной эмульсии 8-9. Термостойкость ФК-2000 Плюс – до 180^оС.

ФК-2000 Плюс содержит в своем составе поверхностно-активные вещества, являясь таким образом, бифункциональным реагентом, предназначенным не только для улучшения смазочных свойств раствора, но и для сохранения естественной проницаемости (по данным разработчика смазки) продуктивного пласта.