Химическая обработка бурового раствора при бурении на Средне-Итурском месторождении

Качество бурового раствора должно обеспечивать успешную проводку скважины, крепление ее 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 природной среды.

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

С учетом вышесказанного, для бурения скважин на Средне-Итурском месторождении предусмотрено применение отечественных и импортных химреагентов.

Рецептура бурового раствора для бурения под эксплуатационную колонну и колонну-хвостовик основана на применении реагентов КМЦ, ГКЖ, НТФ в сочетании со смазочной добавкой. Указанная рецептура раствора обеспечивает качественное вскрытие продуктивных платов и требуемые технологические параметры раствора, в том числе при высокой температуре (до 1120, пласты Ю).

Буровой раствор, обработанный по принятой рецептуре, малоопасен для окружающей природной среды.

Для бурения под промежуточную колонну используются также акриловые полимеры, малоопасные для окружающей среды.

Рецептура бурового раствора, нормы расхода материалов и реагентов, а также технологические показатели бурового раствора по интервалам бурения сведены в регламент.

Буровой раствор, обработанный по принятой рецептуре, малоопасен для окружающей природной среды.

Для бурения под промежуточную колонну используются также акриловые полимеры, малоопасные для окружающей среды.

Рецептура бурового раствора, нормы расхода материалов и реагентов, а также технологические показатели бурового раствора по интервалам бурения сведены в регламент. В качестве основного варианта проектом предусмотрено амбарное бурение с применением эффективной системы очистки бурового раствора, включающей отечественное оборудование.

Химические реагенты и их приготовление для обработки бурового раствора

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 %. Хорошо растворяется в воде, при подогреве растворимость улучшается. Применяется для регулирования фильтрационных свойств буровых растворов, рекомендуемые концентрации КМЦ в пресных растворах — до 0,5 %. Реагент эффективен в области рН раствора 6–9 [23,27]. Применяется при температурах 130–160оС, а в сочетании со специальными добавками — до 180–200оС. Приготовление водного раствора КМЦ на буровой производится в глиномешалках 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, после чего производится дополнительное перемешивание в течение 20–30 минут. Приготовление раствора КМЦ осуществляется из расчета получения 2–5 % водного раствора [23,26], на практике обычно используется 1–2 %-ый водный раствор КМЦ.

В настоящее время выпускаются различные торговые марки КМЦ, как импортные, так и отечественные, в частности Камцел-3, который по данным ТУ соответствует марке КМЦ 85/800. Приготовление и применение его для обработки раствора аналогично марке КМЦ-600.

НТФ — нитрилотриметилфосфоновая кислота-порошок белого цвета, эффективно снижает вязкость глинистого раствора, хорошо растворяется в воде, оптимальная концентрация — 0,01–0,03 % мас. от объема бурового раствора. Термостойкость до 200оС. Не требует специального приготовления, но для более равномерной обработки бурового раствора рекомендуется использовать в виде водного раствора 1–10 %-ой концентрации [23,27]. Обычно используют 1 %-ый раствор НТФ, который готовят с помощью глиномешалки (гидромешалки), время перемешивания — 15–20 минут.

FK-Lube — смазочная добавка для буровых растворов, представляет собой смесь анионных поверхностно-активных веществ и добавок, диспергированных в воде. Рекомендуемые концентрации для буровых растворов — 0,5–1 %, добовляется в буровой раствор без дополнительного растворения в воде, не оказывает отрицательного влияния не реологию раствора. Пл внешнему виду предстовляет собой жидкость темно-коричневого цвета, рН 1 %-го водного раствора 8–11, температура замерзания -80С, легко диспергируется в холодной воде. Биоразлогаемая.

Графит — маслянистый порошок серебристого цвета, применяется как противоприхватная добавка к буровому раствору. Обычно используется в количестве 1–2 % от объема бурового раствора. Эффективно пирименение графита в сочетании со смазочными добавками на жировой основе.

Пеногаситель Пентор-2001 — прозрачная вязкая жидкость, значение рН в пределах 6,0–7,5, содержание воды не более 0,1 %. Является продуктом полимеризации окиси пропилена с глицерином с последующей блоксополимеризацией с окисью этилена, молекулярная масса 3000–4000 а.е.м. Применяется в качестве пеногасителя в водных средах. Токсикологические характеристики и требования безопасности при работе с Пентор-2001 приведены в приложении 4 книги 2 проекта.

Кальцинированная сода (Na2CO3) — мелкокристаллический порошкообразный продукт белого цвета, плотностью 2,5 г/см3, содержание основного вещества 99 %, водорастворим, применяется для связывания ионов кальция и магния в буровом растворе, а также может применяться для регулирования рН раствора и с целью улучшения диспергирования глинопорошков.

Для обработки бурового раствора применяется в виде раствора 5–10 %-ой концентрации [23,27], который готовят по технологии, аналогичной приготовлению КМЦ, но время дополнительного перемешивания водного раствора в глиномешалке составляет 10–15 минут.

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. Термостойкость — до 2000С. Применяется для регулирования структурных свойств бурового раствора, для снижения темпа наработки глинистого раствора в интервале из-под кондуктора и как противоприхватная добавка. Рекомендуемая концентрация в пресном растворе — до 0,6–0,8 %.

ГКЖ не требует специального приготовления, но для более равномерной обработки бурового раствора рекомендуется трехкратное разбавление водой товарной ГКЖ [23,27].

ВОКС-11 — универсальный водоотталкивающий кремнийорганический антисептический состав. Представляет собой жидкость от бесцветного до светло-коричневого цвета, плотностью 1,10–1,25г/см3; массовая доля щелочи в пересчете на NaOH 10–15 %, массовая доля сухого остатка 26±2 %. В основе состава — водно-спиртовый раствор метилсиликоната натрия. Назначение и применение аналогично ГКЖ..

Гипан — термосолестойкий полимерный реагент акрилового ряда, является продуктом щелочного гидролиза полиакрилонитрила. Представляет собой вязкую жидкость желтого цвета с аммиачным запахом, выпускается двух марок: гипан-1 и гипан-0,7 (марки отличаются в химическом отношении содержанием карбоксильных и амидных групп) в виде 10 %-го (гипан-07) и 15 %-го (гипан-1) водного раствора. Предназначен для снижения показателя фильтрации пресных и минерализованных (NaCl) буровых растворов, но неустойчив к действию двухвалентных катионов кальция, магния. Повышает вязкость пресных растворов, для обработки которых рекомендуется гипан-1; содержание его в растворе обычно до 0,2–0,3 %. Термостойкость пресных растворов. обработанных гипаном — до 200оС, оптимальная область рН для работы реагента — 8–9.

Гипан не требует специального приготовления, но для более равномерной обработки бурового раствора рекомендуется производить двадцатикратное разбавление водой товарного гипана [23,27].

В настоящее время выпускается реагент ВПРГ (сухой гипан) в виде порошка серо-желтого цвета, массовая доля воды 10 % и 15 % (для марок А и В соответственно), растворимость в воде полная, рН 1 %-го водного раствора 9–12,5 (марка А) и 8–12,5 (марка В). Назначение и применение ВПРГ аналогично гипану.

Барит — баритовый утяжелитель (BaSO4) представляет собой порошкообразный продукт, предназначен для утяжеления буровых растворов. В соответствии с ГОСТ 39–981–84 баритовый утяжелитель 1 сорта содержит BaSO4 не менее 92 %, имеет плотность 4,25 г/см3, содержание воды не более 1,5 %. Для утяжеления растворов на водной основе применяется также утяжелитель баритовый порошкообразный модифицированный (УБПМ), плотность 4,20 г/см3 (для УБПМ-1), влажность менее 2 %.

Гематитовый утяжелитель — относится к группе железистых утяжелителей. Гематит Fe2O3 — один из основных минералов железных руд вишнево-красного цвета. Плотность его без примесей 5,3г/см3. Природные руды с содержанием гематита 54–60 % могут иметь цвет от черного до серо-стального и плотностью 4,15–4,4 г/см3. В настоящее время выпускается гематитовый утяжелитель по ТУ 0708–53394926–01–2001, которыми регламентируются следующие показатели: плотность — 4,4–4,7г/см3; влажность не более 2 %; рН — не более 9, содержание водорастворимых солей — не более 0,3 %, массовая доля остатка после просева на сите 0,071мм — не более 6 %, массовая доля фракций менее 5 мкм — не более 15 % (по АНИ).

Kem-Pas (Kem-Tron. Inc.) — среднемолекулярный сополимер полиакрилата натрия с высоким анионным зарядом. Основное функциональное свойство — регулирование показателя фильтрации буровых растворов с малым содержанием твердой фазы. Взаимодействие полимера и глины обеспечивает образование эластичной глинистой корки на стенке скважины. Полимер стабилен до 200оС. Представляет собой белый порошкообразный материал, растворимый в воде. Приготовление водного раствора реагента на буровой аналогично КМЦ, но из расчета получения 1 %-го раствора.

Polу-Kem-Д (Kem-Tron. Inc.) — высокомолекулярный полиакриламид анионного типа, обладает высокой ингибирующей способностью и используется для приготовления полимерглинистых растворов. Наилучший результат стабилизации глинистых суспензий достигается в сочетании с КМЦ и полимерными реагентами на основе нитрила акриловой кислоты таких, как Kem-Pas, Saуpan, гипан и др. Представляет собой порошок белого цвета, растворимый в воде. Водный раствор полимера на буровой готовится аналогично КМЦ из расчета получения 0,5–1 %-го раствора.

На применение химических реагентов Заказчиком должно быть получено разрешение Ростехнадзора в соответствии с РД 153–39–026–97 “Требования к химпродуктам, обеспечивающие безопасное применение их в нефтяной отрасли” (письмо № 10–01/602 от 14.06.2002 г., Госгортехнадзор России).

Литература:

1.                  Рабочий проект на строительство скважины № 923 Средне-Итурского месторождения, Тюмень, 2008год