Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
229
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
1.75 Mб
Скачать

4.9.2.2. Утяжеленные буровые растворы

Утяжеленные буровые растворы применяются при бурении скважин в отложениях, в том числе, продуктивных, с высоким пластовым давлением, а также в неустойчивых высокопластичных глинах, т.е. для предупреждения флюидопроявлений и сужений ствола скважины.

Утяжеляться могут любые структурированные промывочные жидкости.

4.9.2.3. Ингибированные промывочные жидкости

Общее назначение – бурение скважин в глинистых и глиносодержащих породах, которые теряют устойчивость и диспергируются при взаимодействии с дисперсионной средой обычных промывочных жидкостей на водной основе.

Основные разновидности ингибированных промывочных жидкостей: известковые, гипсоизвестковые, хлоркалиевые, гипсокалиевые, хлоркальциевые, малосиликатные, алюмокалиевые.

Обязательный компонент - реагенты-ингибиторы, замедляющие гидратацию, набухание и диспергирование глин.

Общими компонентами для всех перечисленных выше видов ингибированных промывочных жидкостей являются глина, вода, смазочные добавки, пеногасители (кроме малосиликатного).

Известковые промывочные жидкости

Назначение бурение в неустойчивых глинистых отложениях, склонных к осыпям, обвалам и набуханию.

Содержание Ca2+ в фильтрате 300…500 мг/л. Ввод Ca(OH)2 в пределах от 2 до 25 кг/м3 в виде пушонки или известкового молока.

Двойной механизм ингибирования: перевод Na-глин в кальциевые, модифицирование поверхности глин (образование гидрокальциевых алюминатов и силикатов).

Недостатки: ограниченная солестойкость (до 5 % по NaCl), невысокая термостойкость – от 100 ºС (при высоких значениях рН) до 160 º С (при низких значениях рН), несовместимость с Na2CO3, Na2PO4, CaCO3.

Гипсоизвестковые промывочные жидкости

Назначение: бурение в разрезах, содержащих набухающие, гидратирующие глины и аргиллиты; вскрытие заглинизированных продуктивных пластов при забойных температурах до 160–180 ºС (коэффициент восстановления проницаемости до 0,9).

Содержание Ca2+ в фильтрате 700 - 3000 мг/л. Ввод CaSO4×2H2O до 20–25 кг/м3.

Преимущества перед известковыми буровыми растворами: более высокая солеустойчивость и более высокий ингибирующий эффект.

Хлоркалиевые промывочные жидкости

Назначение: бурение в неустойчивых глинистых сланцах различного состава, вскрытие заглинизированных гранулярных продуктивных пластов (коэффициент восстановления проницаемости до 0,95).

Содержание реагентов-носителей К+: KCl – от 30 до 50 кг/м3; KOH – от 5 до 10 кг/м3.

Оптимальные значения рН = 9–10. Термостойкость от 100 до 200 ºС.

Преимущества перед кальциевыми буровыми растворами (носителями Ca2+): проще стабилизируются (нет разжижителей).

Недостатки – сложность проведения ГИС (УЭС < 0,2 Ом×м).

Гипсокалиевые промывочные жидкости

Назначение: разбуривание слабоустойчивых высококоллоидальных глин и глинистых пород преимущественно натриевого типа, вскрытие заглинизированных продуктивных пластов (коэффициент восстановления проницаемости 0,95–0,98).

Содержание ингибирующих добавок: KCl – от 10 до 30 кг/м3; CaSO4×2H2O – от 10 до 15 кг/м3; KOH – от 5 до 10 кг/м3.

Термостойкость до 160 ºС.

Преимущества перед хлоркалиевыми буровыми растворами: более высокое ингибирующее действие.

Недостатки – те же (трудности с интерпретацией результатов ГИС).

Хлоркальциевые промывочные жидкости

Назначение бурение в высокопластичных глинах, набухающих глинистых сланцах и неустойчивых аргиллитоподобных отложениях (в Ca-глинах ингибирующий эффект минимален). Изменение проницаемости пород приствольной зоны – незначительное.

Содержание реагентов-поставщиков ионов Ca2+: СaCl2 (кристаллогидрат) – от 10 до 20 кг/м3; Ca(OH)2 – от 3 до 5 кг/м3.

Недостатки: низкая термостойкость (100–120 ºС), несовместимость с Na2CO3, Na2O×nSiO2, УЩР, акриловыми полимерами, сульфонолом и др.

Малосиликатные промывочные жидкости

Назначение – повышение устойчивость стенок скважин при бурении в осыпающихся аргиллитах и глинистых сланцах.

Содержание жидкого стекла (натриевого или калиевого) – от 20 до 40 кг/м3.

Механизм ингибирующего действия: адсорбция на глинистых породах с образованием гидрогеля кремниевой кислоты, цементирующего стенки скважины.

Оптимальные значения рН от 8,5 до 9,5. Термостойкость до 200 ºС.

Недостатки: несовместимость с нефтью, низкий коэффициент восстановления проницаемости продуктивных пластов (не более 0,64).

Алюмокалиевые промывочные жидкости

Назначение – разбуривание аргиллитов, малоувлажненных и увлажненных высококоллоидальных глин.

Содержание реагентов-поставщиков К+: KАl(SO)4 – от 3 до 5 кг/м3; KOH – от 1 до 3 кг/м3.

Двойной механизм ингибирования: К+ (см. хлоркалиевые буровые растворы); образование в растворе гидроокиси алюминия, которая адсорбируясь на стенках скважин и шламе, препятствует диспергированию глинистых пород.

Оптимальные значения рН – 8–9.

Недостатки – сложность проведения электрометрических работ.

Ниже приведено краткое описание современных систем ингибированных промывочных жидкостей.

Система DURATHERM («Дюратерм») разработана для бурения в условиях высоких давлений и температур (до 260 °С) (таблица 4.14). Обеспечивает высокое ингибирование глинистых пород. Содержит незначительное количество активной твердой фазы. Устойчива к загрязнению ионами кальция, а также в присутствии солей и кислых газов.

Таблица 4.14

Компонентный состав системы «Дюратерм»

Наименование

Функция / назначение

Типовая

концентрация, кг/м3

XP-20

Разжижитель, понизитель фильтрации

43–57

THERMEX

Температурный стабилизатор, понизитель фильтрации

0–34,5

POLYPAC

Структурообразователь, понизитель фильтрации

1,5–5

LIME или GYP

Осаждение карбонатов, контроль рН

0–6

M-I GEL

Коркообразующий материал

3–28,5

NaOH

Контроль рН

1,5–4,5

RESINEX

Понизитель фильтрации при высоких температурах

0–17,5

M-I BAR

Утяжелитель (при необходимости)

Система SILDRIL («Силдрил») относится к промывочным жидкостям на основе высоких силикатов (таблица 4.16). При стоимости, сопоставимой с хлоркалиевыми промывочными жидкостями, система «Силдрил» имеет высокое удельное сопротивление, позволяющее проводить электрокаротаж в открытом стволе, и обладает более высокими экологическими показателями. Кроме того, силикатные растворы позволяют стабилизировать диспергирующиеся и осыпающиеся глинистые породы, где хлоркалиевые растворы малоэффективны. Система «Силдрил» заметно превосходит системы на основе гликолей по уровню ингибирования и обладают существенно меньшей стоимостью, сопоставима с ними по величине удельного сопротивления и несколько уступает по уровню показателя фильтрации и смазывающей способности (таблица 4.17).

Таблица 4.15

Значения показателей свойств неутяжеленной системы «Дюратерм» (API)

Плотность, кг/м3

1200–2160

Пластическая вязкость, мПа·с

15–35

Динамическое напряжение сдвига, фнт/100фт2

6–10

Напряжение при низкой скорости сдвига, фнт/100фт2

6–10

СНС 10 с, фнт/100фт2

1–5

СНС 10 мин., фнт/100фт2

2–10

рН

10,5–11,5

Таблица 4.16

Компонентный состав системы «Силдрил»

Наименование

Функция / назначение

Типовая

концентрация

SILDRIL L

Ингибитор глин

6–8 % об.

SODA ASH

Контроль жесткости воды затворения

1,5–4,5 кг/м3

DUOVIS

Структурообразователь, ВНСС

1,5–6 кг/м3

POLYPAC (UL или ELV) или FLO-TROL

Понизитель фильтрации

3–12 кг/м3

KCl, NaCl, K2SO4, K2CO3 или ТПФК

Дополнительный ингибитор

5–20 % масс.

CaCO3

Кольматант и утяжелитель (при необходимости)

Таблица 4.17

Значения показателей свойств системы «Силдрил» (API):

Плотность, кг/м3

1050–1920

Пластическая вязкость, мПа·с

10–30

Динамическое напряжение сдвига, фнт/100фт2

20–50

СНС 10 с, фнт/100фт2

8–25

СНС 10 мин., фнт/100фт2

10–40

Показатель фильтрации, см3 / 30 мин

менее 10

рН

11–11,8

Система CALDRIL («Кэлдрил») – полимерная система на основе хлорида кальция. В системе «Кэлдрил» применяяется уникальный инкапсулирующий полимер CAL-CAP, который работает в тандеме с ингибирующей природой раствора хлорида кальция, предотвращая диспергирование глинистых частиц и их переход в промывочную жидкость (таблица 4.18).

Таблица 4.18

Компонентный состав системы «Кэлдрил»

Наименование

Функция / назначение

Типовая

концентрация

CAL-CAP

Первичный ингибитор глинистых пород

6–9 кг/м3

LUBE-100,

GLYDRIL MC

Дополнительные ингибиторы глинистых пород

1–3 % об.

POLY-SAFE

Контроль показателя фильтрации

3–6 кг/м3

DUO-VIS,

FLO-VIS

Контроль реологических свойств, улучшение выноса шлама

0–6 кг/м3

MAG-OX

Контроль рН

1,5–6 кг/м3

CaCO3

Контроль показателя фильтрации

6–9 кг/м3

M-I BAR

Утяжелитель (при необходимости)

В качестве основы для системы «Кэлдрил» применяется раствор хлористого кальция плотностью 1080–1200 кг/м3, плотность промывочной жидкости может находиться в диапазоне от 1100 до 1738 кг/м3 (таблица 4.19)

Таблица 4.19

Значения показателей свойств системы «Кэлдрил» (API)

Плотность, кг/м3

1100–1738

Пластическая вязкость, мПа·с

8–25

Динамическое напряжение сдвига, фнт/100фт2

12–20

Показатель фильтрации, см3 / 30 мин

менее 9

Система ULTRADRIL («Ультрадрил») относится к высокоингибированным промывочным жидкостям на водной основе (таблица 4.20) и разработана в качестве альтернативы существующим растворам на углеводородной основе для бурения в активно гидратирующихся, осыпающихся глинистых породах в регионах со строгими экологическими ограничениями (таблица 4.21).

Таблица 4.20

Компонентный состав системы «Ультрадрил»

Наименование

Функция / назначение

Типовая

концентрация, кг/м3

Солевой раствор - основа

Контроль давления, ингибитор глинистых пород

ULTRAHIB

Первичный ингибитор глинистых пород

30

ULTRACAP

Ингибитор диспергирования глинистых частиц

4,5

ULTRAFREE

Предотвращение сальникообразований, смазывающая добавка

30

POLYPAC UL, N Thermpac UL

Понизитель фильтрации (при необходимости)

DUOVIS

Cтруктурообразователь, улучшение выноса шлама (при необходимости)

M-I BAR

Утяжелитель (при необходимости)

Система K-MAG («Кей-МАГ») разработана для бурения в условиях, где требуется ингибирование глинистых пород, обеспечение стабильности стенок скважин и где по экологическим соображениям невозможно применение хлористого калия.

Таблица 4.21

Значения показателей свойств системы «Ультрадрил» (API)

Плотность, кг/м3

1100–1920

Пластическая вязкость, мПа·с

12–30

Динамическое напряжение сдвига, фнт/100фт2

10–35

СНС 10 с, фнт/100фт2

5–10

СНС 10 мин., фнт/100фт2

5–15

Показатель фильтрации, см3 / 30 мин

менее 10

рН

9–11

Источником ионов калия в системе «Кей-МАГ» служат реагенты на основе лигнита – К-17 и ХР-20, на основе ацетата калия К-52, а также гидроксид калия (таблица 4.22).

Экономическая эффективность системы снижается при увеличении концентрации хлорид-ионов более 15000 мг/л, требуется жесткий контроль за количеством и качеством твердой фазы.

Таблица 4.22

Компонентный состав системы «Кей-МАГ»

Наименование

Функция / назначение

Типовая

концентрация, кг/м3

К-17 или XP-20

Разжижитель, источник ионов калия

23–29

К-52

Источник ионов калия

0–9

POLYPAC

Понизитель фильтрации, инкапсулатор

1,5–5

DUOVIS

ВНСС

1,5–4,5

M-I GEL

(гидратированный)

Структурообразователь, понизитель фильтрации

14,5–43

КОН

Контроль рН, источник ионов калия

1,5–6

RESINEX

Понизитель фильтрации при высоких температурах

0–17,5

SHALE CHECK

Ингибитор глинистых пород

11,5–17,5

M-I BAR или FER-OX

Утяжелитель

(при необходимости)

Таблица 4.23

Значения показателей свойств системы «Кей-МАГ» (API)

Плотность, кг/м3

1200–1910

Пластическая вязкость, мПа·с

8–32

Динамическое напряжение сдвига, фнт/100фт2

6–15

Напряжение при низкой скорости сдвига, фнт/100фт2

6–10

СНС 10 с, фнт/100фт2

1–5

СНС 10 мин., фнт/100фт2

1–10

Показатель фильтрации, см3 / 30 мин

менее 10

рН

9,5–10,5

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.