Гипсовые буровые растворы — Справочник химика 21
ГИПСОВЫЕ БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ [c.187]При первичной обработке, как правило, вводят 1,5—2,0% гипса, а при последующих — 0,1—0,3%. Как известно, растворимость гипса невысокая и составляет 0,204% при 20° С, понижаясь с ростом температуры. Поэтому гипсовый буровой раствор относится к саморегулирующимся системам. [c.188]
Следует отметить, что эффективность гипсовых растворов, ка ионообменного комплекса природных глинистых пород. В связи с этим основное назначение гипсовых буровых растворов можно сформулировать так они применяются для разбуривания толщ гипсов, ангидритов и глинистых пород натриевого типа. [c.188]
Лиофильную коагуляцию следует рассматривать как первую, но не обязательную стадию коагуляционного процесса, на которой частично потеряна агрегативная устойчивость, но сохраняется кинетическая (седиментационная). Это состояние объединяет обширную область реальных глинистых суспензий с различными градациями коагуляции. Все доброкачественные буровые растворы должны находиться в этой области, причем, в зависимости от условий, на различных ее участках. Суспензии из бентонита с большим выходом раствора соответствуют максимальной гидрофильности, тогда как у ингибированных растворов (известковых, гипсовых и др.) она минимальна. Для коагуляции глинистых суспензий существенно, что основными элементами возникающих структур являются не первичные глинистые частицы, а пачки из них, представляющие собой компактные агрегаты. Это является предпосылкой для противоположно направленного процесса — пептизации, которая в той или иной мере может реализовываться параллельно с коагуляцией.
Когда требуется использовать буровой раствор высокой плотности (для контроля аномально высоких пластовых давлений либо для противодействия высоким напряжениям в горных породах в зонах повышенной надвиговой активности), необходим буровой раствор, допускающий значительное содержание твердой фазы, например известковый, гипсовый с хромлигносульфонатом или гуматно-калиевый буровой растворы. На больших глубинах при высоких забойных температурах следует использовать растворы на углеводородной основе со сбалансированной активностью водной фазы. [c.330]
Недостатки ВКР, обусловленные их относительно низкой термостойкостью и высоким содержанием ионов кальция с высокой коагулирующей активностью, в значительной мере преодолены в гипсовых растворах. Содержание ионов кальция в гипсовых растворах поддерживается в пределах 800—1200 мг/л за счет ввода гипса, ангидрита или алебастра. К преимуществам гипсовых буровых растворов относятся повышенная термостойкость и высокая устойчивость к сульфаткальциевой агрессии.
За рубежом гипсовые буровые растворы нашли широкое применение в связй с разработкой и-применением феррохромлигно-сульфопатов и, вследствие своих преимуществ, быстро оттеснили известковые буровые растворы. [c.187]
В Советском Союзе их стали применять после разработки хромлигносульфонатов. По предложению В. С. Баранова для разжи кепия гипсовых буровых растворов стали применять ОССБ, притотоьляемую в мешалке на буровой смешением ССБ с солями
В тот период, когда известковые буровые растворы находили все более широкое применение при проходке массивных сланцевых отложений, в западных районах Канады для разбу ривания ангидритов начали использовать буровой раствор, обработанный гипсом. Гипсовый раствор получали путем добавления сульфата кальция к дисперсии бентонита в пресной воде. Для снижения фильтрации в раствор вводили крахмал или КМЦ. Ангидрит или соль оказывали лишь слабое влияние на свойства гипсового раствора, но из-за быстрого структурообразования он не подходил ни для разбуривания глинистых сланцев, ни для использования в тех случаях, когд требовался раствор высокой плотности. Единственным способом снижения вязкости гипсового бурового раствора было разбавление его водой. Лигносульфонат кальция и таннины требовали повышения pH, но при этом гипсовый раствор фактически превращался в известковый.
Проблему регулирования реологических свойств гипсовых буровых растворов решили Грей Кинг и Карл Адольфсон, которые разработали методы получения лигносульфонатов железа, хрома, алюминия и меди из отработанного сульф онант- [c.64]
В ингибированных системах агрегирование глинистых частиц офани-чивается катионами, связывающими более прочно глинистые частицы, повышающими заряд ионной оболочки, что приводит к сжатию диффузного слоя и уменьшению количества связанной воды. В качестве ингибирующих добавок чаще используются соединения кальция (известь, гипс, ангидрит, хлористый кальций) и калия (гидроокись калия, хлористый калий). Поэтому буровые растворы соответственно называются известковыми, гипсовыми, высококальциевыми, калиевыми, калиево-полимерглинистыми.
Иногда применение буровых растворов, в том числе и термостойких с низкой водоотдачей, не обеспечивает сохранение устойчивости стенокЛскважин. В этих случаях рекомендуется применение та к называемых ингибированных буровых растворов известковых, высококальциевых, гипсовых, малосиликатных и др. Но и тогда требования к водоотдаче не снижаются. Наряду с поддержанием в системе заданной концентрации ингибирующих добавок опытным путем устанавливают оптимальную величину водоотдачи, верхний предел которой, как правило, находится в интервале 8-10 см .
Крахмал был
www.chem21.info
Применение системы бурового раствора Algypo на месторождениях Республики Башкортостан — Бурение и Нефть
Experience of application of Algypo drilling fluids system on Bashkortostan chambers
I .FATKHUTDINOV, «Industrial chemistry» LLC, GC «MIRRICO», A. PIDENKO, LLC Bashneft-Dobycha
Статья посвящена проблемам предотвращения ликвидации осложнений в виде осыпей, обвалов, поровых поглощений. Авторы делятся опытом улучшения качества крепления скважин, повышения стабильности бурового раствора в условиях агрессивных сред и сохранения коллекторских свойств продуктивного пласта. Представлены промысловые результаты применения систем бурового раствора Algypo, разработанного и запущенного в производство Группой компаний «Миррико» при бурении нефтяных и газовых скважин.
The article is devoted to the problems of preventing the elimination of complications such as talus, landslides, pore acquisitions, improve the quality of well casing, improve stability of mud in corrosive environments and preservation of reservoir properties of the reservoir. The results of the use of mud system Algypo are presented, developed and launched in the production by the «MIRRICO» GC.
В 2011г. научно-исследовательской лабораторией (НИЛ) ООО «Промышленная химия» ГК «Миррико» были разработаны системы гипсо-известковых буровых растворов Algypo. В 2012 г. на буровой раствор Algypo™ получен патент.
На ингибирующую добавку для буровых растворов системы Algypo, входящую в состав бурового раствора, получено свидетельство о государственной регистрации реагента марки DS103.
Системы гипсо-известковых буровых растворов Algypo предназначены для предотвращения осыпей и обвалов при бурении наклонных, круто наклонных и горизонтальных скважин. Они также применяются при бурении разрезов, содержащих набухающие, гидратированные глины и аргиллиты, склонные к осыпям и обвалам, пропластков гипсов, склонных к размыву.
В 2011 г. научно–исследовательской лабораторией (НИЛ)
ООО «Промышленная химия» ГК «Миррико» были разработаны системы гипсо–известковых буровых растворов Algypo.
Системы буровых растворов Algypo имеют особое значение для качественного первичного вскрытия низкопроницаемых терригенных, карбонатных и смешанных коллекторов продуктивного горизонта. Помимо ингибирующих и укрепляющих горную породу свойств они сохраняют коллекторские свойства продуктивных нефтяных пластов, защищают призабойную зону продуктивного пласта от загрязнения, имеют хорошие смазывающие, удерживающие и выносящие свойства, биоразлагаемы и экологически безопасны.
В связи с увеличением объема бурения горизонтальных скважин требования к буровым растворам были ужесточены. По этой причине работы по созданию систем буровых растворов Algypо применительно к разным горно-геологическим условиям были продолжены НИЛ ООО «Промышленная химия» ГК «Миррико». Основными критериями при разработке систем буровых растворов явились ингибирующие, реологические и фильтрационные свойства разрабатываемых продуктов.
Системы гипсо–известковых буровых растворов Algypo предназначены для предотвращения осыпей и обвалов при бурении наклонных, круто наклонных и горизонтальных скважин.
Оценку ингибирующих свойств буровых растворов НИЛ производили согласно РД 39-00147001-773-2004 «Методика контроля параметров буровых растворов ОАО «НПО «Бурение» с использованием условий обваливающихся пород кыновских глин месторождений Республики Татарстан и Республики Башкортостан.
,
где: По – показатель увлажняющей способности;
Rс – радиус скважины;
ρр – плотность бурового раствора;
ρп – плотность залегающей породы;
α – угол наклона залегающих пород.
Из формулы видно, что время устойчивого состояния глинисто-аргиллитовых отложений можно увеличить только за счет снижения показателя увлажняющей способности бурового раствора
Учитывая требования заказчиков и используя методики проверок параметров буровых растворов, НИЛ ООО «Промышленная химия» помимо малоглинистого пресного гипсоизвесткового бурового раствора Algypo дополнительно разработала несколько модификаций систем Algypo под различные геологические условия заказчиков (рис. 1, 2).
После анализа полученных результатов по показателю времени устойчивого состояния глинисто-аргиллитовых пород из разработанных систем буровых растворов Algypo были выбраны нижеперечисленные пять гипсо-известковых буровых растворов:
1. AlgypoТМ – малоглинистый пресный гипсо-известковый буровой раствор.
2. Algypo БКР — безглинистый калиевый гипсо-известковый буровой раствор, приготовленный на пресной воде.
3. Algypo БМР — безглинистый минерализованный гипсо-известковый буровой раствор, приготовленный на пресной воде.
4. Algypo ББР М — безглинистый минерализованный соленасыщенный гипсо-известковый буровой раствор, приготовленный на пресной воде.
5. Algypo БСР — безглинистый минерализованный гипсо-известковый буровой раствор, приготовленный на пластовой воде девонских отложений с плотностью = 1140 – 1170 кг/м3.
ООО «АзТекДриллинг», входящее в состав группы компаний «ПетроТул», успешно применило системы гипсо-известковых буровых растворов Algypo при бурении 28 скважин на месторождениях ООО «Башнефть-Добыча». При бурении скважин осложнений в виде осыпей и обвалов не наблюдалось. Сотрудники ООО «Промышленная химия» регулярно выезжали на месторождения с целью проведения авторского надзора за применением систем буровых растворов, проведения аудита используемой системы очистки бурового раствора и расследования инцидентов, происшедших на скважине.
Стоит отметить, что ООО «АзТекДриллинг» использовало разработки ООО «Промышленная химия» систем буровых растворов Algypo Bit при бурении 23 горизонтальных битумных скважин в ООО «Лукойл-Коми» в Республике Коми. Длина горизонтального участка составляла 1250 – 1400 м.
Эффективность растворной системы Algypo была успешно доказана во время опытно–промышленных испытаний на месторождениях ОАО АНК «Башнефть» и ОАО «Татнефть им. В.Д. Шашина»
С использованием бурового раствора Algypo БПСР были успешно пробурены три скважины ПАО «Татнефтепром-Зюзеевнефть» в Республике Татарстан. Верейский и Бобриковский горизонты были пройдены без цементных заливок.
ООО «Современные Сервисные Решения» (ГК «Миррико») с применением системы бурового раствора Algypo БКР успешно пробурило круто наклонную скважину с боковым окончанием № 2472 Манчаровского месторождения ООО «Башнефть-Добыча». На скважине проводились работы по отбору керна и дважды – испытания пластов в двух объектах. Скважина пробурена без осложнений, брака и аварий.
Сравнительный анализ применимости рассматриваемых буровых растворов по результатам бурения эксплуатационных скважин и боковых стволов на месторождениях с карбонатными и терригенными коллекторами в Республике Башкортостан за 2014 – 2015 гг. приведен в табл. 1 и 2.
Система оценки базировалась на сравнении расчетных (проектных) и фактических дебитов по пробуренным скважинам. Предварительная оценка проводилась по подсчету количества скважин, в которых удалось достичь расчетного дебита по нефти вообще (в том числе и за счет забойного давления — более низкого, чем предполагалось в расчете). Окончательная оценка осуществлялась только по скважинам, в которых удалось добиться расчетного дебита с подтверждением проектных значений по обводненности и забойному давлению.
НИЛ ООО «Промышленная химия» помимо малоглинистого пресного гипсоизвесткового бурового раствора Algypo дополнительно разработала несколько модификаций систем Algypo под различные геологические условия заказчиков
Так, на растворе Algypo (табл. 1) в указанный выше период пробурено 12 горизонтальных стволов (10 по карбонатному коллектору и 2 – по терригенному). Отмечено два случая недостижения проектных дебитов по нефти, в девяти случаях – превышение и в двух случаях — фактические дебиты совпали с проектными. Для более точной оценки были выбраны скважины с сопоставимыми проектными и фактическими значениями обводненности и Рзаб — таких скважин оказалось две. И если в одной из них ожидаемые и достигнутые значения дебитов совпали, то во второй фактический дебит по нефти оказался выше ожидаемого в полтора раза. По стволам, пробуренным на растворе KCl+asfalten (табл. 2), картина выглядит несколько иначе. Всего пробурено 11 горизонтальных стволов, недостижение проектных дебитов по нефти отмечено в пяти случаях, превышение — в пяти случаях и совпадение – в одном случае. При этом в трех из пяти случаев недостижения проектного дебита отсутствовал приток из пласта. Для оценки подтверждаемости коэффициентов продуктивности по нефти были выбраны три скважины с сопоставимыми проектными и фактическими значениями обводненности и Рзаб. По двум из них отмечается превышение фактического дебита по нефти над ожидаемым (в 1,25 и в 1,42 раза), а по одной скважине — недостижение проектного дебита на 15 %.
На производственном совещании ПАО АНК «Башнефть» перед ООО «Промышленная химия» была поставлена задача разработки бурового раствора Algypo с повышенными ингибирующими свойствами и проведении в БашНИПИнефть исследований. На настоящий момент выполнение задачи находится в завершающей стадии. Специалистами компании разработана рецептура бурового раствора. Проводятся предварительные тестовые испытания.
P.S. 7 марта 2016 г. И.Х. Фатхутдинову исполняется 65 лет. От имени редакции журнала «Бурение и нефть», а также ГК «Миррико» выражаем Исламнуру Хасановичу – высококвалифицированному специалисту, кандидату технических наук, автору 20 опубликованных научных статей наше глубокое и искреннее уважение. Спасибо, что делитесь своим бесценным опытом, имея за плечами 47 лет стажа работы в сфере бурения. Желаем Вам еще многих достижений, крепкого здоровья, благополучия вашей дружной семье!
Поздравляем с юбилеем!
Комментарии посетителей сайта
burneft.ru
Известковые буровые растворы — Справочник химика 21
ИЗВЕСТКОВЫЕ БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ [c.180]Материал, помещенный над пакером в кольцевое пространство между обсадными и насосно-компрессорными трубами для их защиты, получил название надпакерная жидкость . К надпакерным жидкостям предъявляются те же требования, что и к заколонным жидкостям, не считая ограничений к скорости фильтрации. Надпакерная жидкость помогает поддерживать уплотнение, создаваемое пакером ее плотность должна быть достаточно высокой, чтобы предотвратить смятие или разрыв труб под действием внутреннего давления. Некогда широкое распространение получила практика — при заканчивании скважин оставлять в кольцевом пространстве между обсадными и насосно-компрессорными трубами применявшийся буровой раствор, но с ростом глубин бурения и температур при ремонте скважин начали возникать серьезные осложнения тяжелый обработанный известью буровой раствор отверждался в кольцевом пространстве, колонну насосно-компрессорных труб поднять не удавалось и приходилось производить дорогостоящий капитальный ремонт. Чтобы избежать этого осложнения, известковый буровой раствор стали заменять надпакерной жидкостью, например свежеприготовленным бетонитовым раствором с баритом (часто содержавшим кальцинированную соду для регу- [c.73]
Существенным недостатком известковых буровых растворов является их невысокая термостойкость. [c.182]
Известковые и малоизвестковые буровые растворы легко обращаются в нефтеэмульсионные введением в обработанный раствор до 15—20% нефти или дизельного топлива. При этом стабилизаторы известковых буровых растворов (КМЦ, лигносульфонаты, УЩР, крахмал) проявляют и эмульгирующие свойства. [c.183]
Введение нефтепродуктов в известковые буровые растворы не только сохраняет их положительные свойства, но и придает некоторые дополнительные преимущества повышение технических показателей бурения, снижение водоотдачи, уменьшение трения и сальникообразования и т. д. [c.184]
Как уже отмечалось, окисленный лигнит (леонардит) добавляли к известковым буровым растворам, в частности, для противодействия высокотемпературному отверждению. Высокая термостойкость лигнита была также использована в натриевом буровом растворе с ПАВ. После длительного действия высоких температур реологические свойства бурового раствора, содержащего феррохромлигносульфонат, лигнит и 0М5, улучшали путем добавки хромата натрия. [c.65]
И магния, содержащиеся в значительных количествах, благодаря чему ГЛИНЫ, находящиеся на стенках пор, устойчивы. Проникновение фильтрата бурового раствора нарушает равновесие и может вызвать диспергирование глин и глинистое блокирование. На эти явления влияет множество факторов, поэтому для определения оптимальной композиции бурового раствора желательно проводить лабораторные исследования на кернах, отобранных из интересующих пород. Обычно фильтраты буровых растворов на минерализованной воде, в которых содержание солей не ниже, чем показано в табл. 10.2, не вызывают снижения проницаемости (если не считать ухудшения коллекторских свойств в результате набухания кристаллов глинистых частиц). Фильтраты буровых растворов на пресной воде способствуют глинистому блокированию, особенно если в них присутствуют такие понизители вязкости, как таннаты и комплексные фосфаты. В то же время фильтраты известковых буровых растворов с лигносульфонатом кальция не вызывают снижения проницаемости, если отношение ионов Са2+/Ыа+ достаточно высоко для подавления диспергирования. Когда это отношение достаточно высоко для предупреждения диспергирования глин в буровом растворе, можно предположить, что оно окажется достаточным и для предотвращения диспергирования глин в пласте. [c.416]
Гидроксид кальция. Са(ОН)г (гашеная известь) — мягкий белый кристаллический порошок. Получают при добавлении оксида кальция в воду с последующим фильтрованием и сушкой. Необходимо избегать вдыхания порошка. Раздражающе действует на кожу, pH раствора составляет 12,4. Используется в известковых буровых растворах, растворах с высоким содержанием ионов кальция и для удаления растворимых карбонатов. Концентрации изменяются от 1 до 57 кг/м . Потребление в 1978 г., включая негашеную известь, составило 20 тыс. т. [c.494]
Известковые буровые растворы представляют собой многокомпонентные системы, включающ ие глину, воду, известь, каустик и реагепты-понизители вязкости и понизители водоотдачи иногда функции последних выполняет один реагент, например ССБ. [c.180]
Количество извести, содержащееся в известковом буровом растворе, значительно превышает ее растворимость и достигает 5,0%. Растворимость извести снижается с ростом температуры и в присутствии гидроокиси натрия, добавки которой составляют 0,2—0,85%. Высокое содержарше извести обусловливает способность системы к некоторому саморегулированию. [c.180]
Происхождение известковых растворов неясно. Как особая система известковый буровой раствор, по-видимому, появился в результате наблюдений за улучшением свойств красных буровых растворов после разбуривания цемента или ангидрита. Хотя Роджерс приписывает вероятное происхождение известкового раствора разбуриванию ангидритов в восточной части шт. Техас в 1943 г., Кэннон приводит свидетельство об умышленном добавлении цемента к красному буровому раствору на побережье шт. Луизиана в 1938 г. Независимо от происхождения совершенствование известкового раствора от скважины к скважине привело к его широкому применению на всем
www.chem21.info
Известковый буровой раствор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Известковый буровой раствор
Cтраница 1
Известковые буровые растворы представляют собой многокомпонентные системы, включающие глину, воду, известь, каустик и реагенты-понизители вязкости и понизители водоотдачи; иногда функции последних выполняет один реагент, например ССБ. [1]
Известковые буровые растворы обладают сравнительно слабым ингибирующим эффектом. Это объясняется высокой щелочностью системы ( рН10 5 — 12), обусловливающей снижение растворимости извести ( а следовательно, уменьшающей содержание ионов кальция) и усиливающей диспергирование глинистой породы. [2]
Используются известковые буровые растворы до забойных температур 100 — 120 С. [3]
Применение известкового бурового раствора с пониженным значением рН дает экономию в основном за счет снижения затрат на материалы и транспортные расходы. [4]
Существенным недостатком известковых буровых растворов является их невысокая термостойкость. [5]
Для приготовления известковых буровых растворов используются следующие реагенты плотностью ( в г / см3): известковое молоко 1 10 — 1 12, NaOH 1 45 — 1 46, сульфит-спиртовая барда 1 24 — 1 25 ( или сульфитно-дрожжевая бражка 1 2), КМЦ-500, КМЦ-600 порошковая, КССБ-4 порошковая, соли хромовой кислоты порошковые. [6]
Экономическая эффективность применения известкового бурового раствора с пониженным значением рН определяется на примере бурения скв. [7]
Расчет показателей свойств известкового бурового раствора и режима промывки скважин проведен для скв. [8]
В качестве реагентов-понизителей водоотдачи известковых буровых растворов применяют все известные стабилизаторы: крахмал; КМЦ различных марок; КССБ; акриловые полимеры и УЩР. [9]
В тот период, когда известковые буровые растворы находили все более широкое применение при проходке массивных сланцевых отложений, в западных районах Канады для разбу-ривания ангидритов начали использовать буровой раствор, обработанный гипсом. [10]
По предложению, О. К. Ангелопуло и Л. К. Мухина известковый буровой раствор был применен при бурении первого ствола скв. СГ-1 Аралсор с глубины 5918 м с целью уменьшения осыпей и обвалов аргиллитов. Применяемый до этого термостойкий ( не-ингибированный) буровой раствор, обработанный КМЦ — f — ги-паяом, хотя и имел низкую водоотдачу, но не предотвращал интенсивные осыпи. Для стабилизации известкового раствора была применена термостойкая композиция реагентов; КМЦ — гипан — КССБ, что обеспечило получение хорошо подвижного бурового раствора с низкой водоотдачей при температурах 150 — 160 С. [11]
Для устранения осложнений, связанных с влиянием высоких температур на высокощелочные известковые буровые растворы, были предложены композиции слабой щелочности, на которые меньше влияли высокие температуры. [12]
Материал, получивший название гидролизованные кукурузные хлопья и содержащий 75 — 85 % гексасахаридов и других полисахаридов с большим числом колец, снижает предельные статические и динамические напряжения сдвига известковых буровых растворов. Фильтрация известковых растворов с высокой концентрацией ионов кальция и хлора весьма значительна и не снижается при использовании предварительно же-латинизированного крахмала. Исследования Уокера показали, что в этом случае фильтрация может быть снижена путем добавления катионного крахмала ( например третичного эфира аминоалкилкрахмала) или четвертичного аммониевого крахмала. [13]
Известь вводится в виде пушонки, кипелки, известкового молока и иногда цемента. Известковые буровые растворы содержат в филь-крате от 150 до 300 мг / л ионов кальция, источником которого является известь. [14]
Известковые и малоизвестковые буровые растворы легко обращаются в нефтеэмульсионные введением в обработанный раствор до 15 — 20 % нефти или дизельного топлива. При этом стабилизаторы известковых буровых растворов ( КМЦ, лигносульфонаты, УЩР, крахмал) проявляют и эмульгирующие свойства. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Составление технологического регламента промывочной жидкости для бурения скважины в определенных геологических условиях, страница 9
Выбор состава бурового раствора.
Состав бурового раствора принимаем в соответствии с рекомендациями, изложенными в /1/.
Интервал 0 – 100 м. Для бурения интервала был выбран необработанный раствор. В соответствии с величинами пластового давления и давления поглощения раствор должен иметь плотность 1060 – 1080 кг/м3. Дисперсионной средой глинистого раствора будет являться пресная вода. Активной твердой фазой глинистого раствора будет глинопорошок марки ПБВ и частично разбуриваемая глина. Также будем использовать следующие реагенты :
· в качестве смазывающей добавки Трибос
Состав раствора:
Вода пресная кг/м3
Глинопорошок марки ПБВ 80 – 90 кг/м3
3. Трибос 10 кг/м3
Интервал 100 – 800 м. Для бурения интервала был выбран лигносульфанатный раствор. В соответствии с величинами пластового давления и давления поглощения раствор должен иметь плотность 1060 – 1080 кг/м3 до 100 метров. Затем из-за накопления выбуренной породы плотность будет повышена до » 1100 — 1120 кг/м3 . Дисперсионной средой глинистого раствора будет являться пресная вода.
Для понижения водоотдачи глинистого раствора будем применять реагент КССБ (без номера, т.к. КССБ-1,2,4 применяются в случаях минерализации нашего раствора, а КССБ применяется в пресных растворах при рН = 7 – 9), для разжижения раствора будем применять окзил.
Состав раствора:
1. Вода пресная
2. Глинопорошок ПБВ 80 – 90 кг/м3
3. Окзил 15 – 25 кг/м3
4. NaOH 3 – 5 кг/м3
4. КССБ 15 – 25 кг/м3
5. Трибос 12 кг/м3
6. Т – 66 10 кг/м3
Рецептура взята из /2/.
Интервал 800 – 3070.
Для бурения этого интервала был выбран гипсо-известковый раствор.
Состав раствора:
1. Пресная вода
2. Глинопорошок ПБВ 80 – 100 кг/м3
3. КССБ 25 – 30 кг/м3
4. Окзил 25 – 30 кг/м3
5. СаSO4×2H2O 15 – 20 кг/м3
6. Ca(OH)2 1 – 3 кг/м3
7. NaOH 3 – 5 кг/м3
8. Трибос 12 кг/м3
9. Т – 66 12 кг/м3
Интервал 3070 – 3500.
Этот интервал продолжаем бурить гипсо-известковым раствором. Необходимо учесть что свойства раствора будут изменяться за счёт выбуренной породы, следовательно, надо тщательнее следить за концентрацией шлама в растворе, а также предусмотреть ввод большего количества окзила и КССБ для разжижения и понижения водоотдачи раствора, Ca(OH)2 для увеличения способности раствора гидротировать выбуренную породу
Состав раствора:
1. Пресная вода
2. Глинопорошок ПБВ 80 – 100 кг/м3
3. КССБ 30 – 35 кг/м3
vunivere.ru
Известкование буровых растворов
содержание .. 10 11 12 13 14 ..
§ 6. Известкование буровых растворов
Это довольно известная технология химической обработки буровых растворов известью для регулирования структурно-механических показателей растворов на водной основе. В большинстве растворов известкование приводит к снижению вязкости и СНС, за исключением растворов, содержащих хлористый магний, в которых известь является структурообразователем.
Известкование растворов осуществляется смесью, состоящей из извести, каустической соды и лигносульфоната (ИКГЛИК, ИКГЛИК-1, ИКГЛИК-2 и др.) в соотношении 1:0,5:1. Разовая добавка этой смеси (ИКЛ) может быть 0,3-0,5% в расчете на известь. В момент ввода смеси ИКБ раствор сильно загустевает, но через цикл циркуляции разжижается (прогрев на забое).
При подборе рецептуры в лаборатории после ввода ИКЛ раствор необходимо прогревать при температуре 70-80ОС в течение 1 часа и замерить свойства охлажденного раствора.
При работе с растворами, обильно обработанном лигносульфонатными реагентами, (например, на основе ИКГЛИК-2) известкование можно осуществлять смесью только извести и каустической соды в оптимальном соотношении, которое определяется на основе лабораторных опытов.
§ 7. Обработка буровых растворов хромпиком
Под названием «хромпик» объединено семейство соединений хрома: хроматы и бихроматы калия и натрия. Активность всех указанных соединений в буровых растворах примерно одинакова, поэтому применяется общий термин – «хромпик».
Хромпик – это высокоэффективный разжижитель большинства растворов на водной основе. Добавка реагента к раствору составляет 0,01-0,1% (0,1-1кг/м3), применяется хромпик в виде 1-2%-ного водного раствора.
Обязательное условие для эффективного действия хромпика – щелочная среда и повышенные и высокие температуры (не ниже 70ОС). Это необходимо учитывать в промысловых условиях, разжижение раствора наступает после цикла циркуляции.
При подборе рецептуры в лаборатории обработанный хромпиком раствор необходимо прогреть в течение 1часа при температуре 70-80ОС и замерить свойства охлажденного раствора.
Щелочную среду в растворе можно создавать каустической содой или известью.
§ 8. Требования к составу и свойствам буровых растворов для бурения наклонно-направленных и горизонтальных стволов
§ 9. Технология обработки буровых растворов
Изменение свойств буровых растворов при бурении происходит в основном вследствие его загрязнения активной выбуренной породой (глины, известняки, мергели и др.). Степень очистки раствора от выбуренной породы в массовом бурении, как правило, не превышает 30%. Оставшаяся в растворе твердая фаза приводит к изменению его свойств, а дополнительные обработки раствора должны заключаться не только в добавках химических реагентов, но и соответствующем разбавлении системы водой.
В ОАО «ИКФ» разработана технология управления составом и свойствами буровых растворов с применением комбинированного реагента (КР). В состав КР входят растворенные в воде основные химические реагенты, входящие в буровой раствор, в количествах на 5-10% превышающих их содержание в циркулирующем растворе. Твердая фаза в состав КР не вводится (ИККАРБ, бентонит и др.).
Комбинированный реагент добавляется в циркулирующий буровой раствор непрерывно в процессе бурения, не дожидаясь изменения свойств. Темп ввода КР зависит от характера разбуриваемых пород и, в случае, поступления в раствор активной твердой фазы составляет 4-6м3 на каждый 1м3 выбуренной породы. Не следует опасаться переобработки раствора комбинированным реагентом, это менее опасно, нежели недообработка и легко корректируется. Такая технология химической обработки обеспечивает стабильность состава и свойств бурового раствора и позволяет на 20-30% сэкономить расход реагентов и материалов.
Стабильные свойства раствора позволяют эффективно использовать механические средства очистки, сократить затраты времени на выравнивание и обработку раствора, ибо большинство из этих операций совмещены с основными процессом бурения.
В случае необходимости (рост водоотдачи или снижение рН под влиянием забойной температуры) состав комбинированного реагента постепенно корректируется в сторону увеличения или уменьшения концентрации одного или нескольких реагентов в КР.
Такие реагенты как ИКДЕФОМ, ИКСТАБ, ИККАРБ и др. вводятся в раствор периодически в составе КР или раздельно
§ 10. Очистка буровых растворов
В данном пособии нет специального раздела, посвященного системам с низким содержанием твердой фазы, с применением которых достигаются максимальные технико-экономические показатели работы долот. Одновременно, не трудно заметить, что все рецептуры приведенных в главе V растворов либо безглинистые либо с низким содержанием твердой фазы.
Существенное повышение концентрации активной твердой фазы (глины, мергели, аморфные известняки) происходит при бурении вследствие загрязнения бурового раствора выбуренной породой. Особенно это ощутимо при высоком темпе углубления скважины.
Для поддержания концентрации твердой фазы на заданном уровне используются механические средства очистки, а также разбавление комбинированным реагентом, когда тонкодисперсные фракции не удаляются механическими средствами.
За последние годы создана масса различного оборудования для механической очистки буровых растворов. Их можно разделить на следующие виды:
— вибросита
— гидроциклоны
— илоотделители
— сито — гидроциклонные агрегаты
— центрифуги.
Эффективность работы этих устройств в значительной степени зависит от конструктивных особенностей и в немалой степени от технологии применения.
Наиболее эффективными виброситами оказалось оборудование «DERRICK-M58 и М48» с пирамидальными сетками. На этих агрегатах (два сита) даже при высокой производительности насосов (25-35л/с) можно работать сетками с ячейками в 100, 150 и 200меш.
Из центрифуг наиболее эффективны агрегаты с регулируемым режимом работы марки ALFA LAVAL (414 или 418).
Эффективность центробежных устройств (гидроциклон, илоотделитель) во многом зависит от технических характеристик и состояния подающих раствор насосов. При работе этих агрегатов следует стремиться к максимальной плотности поступающей из насадок пульпы и минимальным потерям раствора.
Метод регулирования концентрации твердой фазы с использованием разбавления комбинированным реагентом является практически неотъемлемой частью технологии обработки буровых растворов. Это связано с тем, что активные породы как на забое, так и при движении от забоя до поверхности в большом количестве (до 50-70%) диспергируются до частиц малого размера и механическими средствами очистки не удаляются.
Определенное повышение степени очистки достигается с применением высокоэффективных избирательных флокулянтов на основе частично гидролизованного полиакриламида большого молекулярного веса (6-10х106). Макромолекулы этого полимера (ИКСТАБ-Л) укрупняют мелкие частички шлама до более крупных блоков, которые потом удаляются из раствора механическими средствами очистки.
§ 11. Флокуляционно — коагуляционная установка (ФСУ, FCU)
При бурении скважин на нефть и газ существуют жесткие экологические требования как к скважине, так и к территории вокруг нее. Причем эти требования на сегодняшний день территориально не равномерны. Есть перспективные месторождения, которые находятся в заповедных зонах или в местах с ужесточенными экологическими ограничениями по землепользованию, где бурение скважин с применением сточных амбаров запрещено. Для таких месторождений разработан и уже применяется в мировой практике (в т.ч. в России), так называемый безамбарный способ бурения, который осуществляется с помощью Флокуляционно-коагуляционной установки (ФСУ).
Применение ФСУ не ограничивает процесс бурения скважины, при этом полностью сохраняется начальная экологическая обстановка территории.
1.11. Принципы работы ФСУ
Основное назначение ФСУ — отделение дисперсной фазы (твердой фазы)от дисперсионной среды (воды) в буровом растворе, отправленном на утилизацию по технологическим причинам. Твердая фаза в виде пастообразного шлама собирается в контейнеры и удаляется на захоронение в специально отведенные места. Вода возвращается обратно в технологический цикл для приготовления новых объемов бурового раствора. Утилизация того или иного объема раствора вызывается следующими технологическими причинами:
— из-за повышения плотности вызванной высокой концентрацией активной твердой фазы, для снижения которой требуется большая степень разбавления;
— из-за ухудшения фильтрационных или реологических характеристик, улучшение которых невозможно стандартными обработками;
— из-за большой наработки раствора, хранение которого ограничивается пределами емкостного порка.
В основе процесса отделения дисперсной фазы от дисперсионной среды применяется физико-химический метод обработки бурового раствора специальными реагентами — коагулянтом и флокулянтом, приводящий к агломерации частиц твердой фазы в крупные образования — флокулы. Сфлокулированную твердую фазу в дальнейшем отделяют от дисперсионной среды (воды) на центрифуге.
Сам физико-химический метод называется флокуляцией. Целью процесса флокуляции является формирование нестабильных суспензий взвешенных частиц, т. е. перевод бурового раствора из стабильного в нестабильное.
Коагулянт и флокулянт, участвуя в общем процессе агломерации частиц твердой фазы (в конечном итоге — ее флокуляции), работают по разным механизмам.
Коагулянт вызывает дестабилизацию частиц твердой фазы за счет уменьшения или нейтрализации электрического заряда на их поверхностях, которые держат частицы на расстоянии друг от друга. Образующиеся агломераты частиц, уже не имея коллоидную природу, являются еще достаточно мелкими для гравитационного осаждения. Дальнейшее укрупнение агломератов происходят с помощью флокулянтов.
Коагулянты – это, в основном, неорганические вещества: сульфат гидроокиси алюминия, хлорид железа, хлорид магния и другие. Существуют и органические коагулянты на основе полимеров с низкой молекулярной массой. К ним относится и разработанный «ИКФ» катионный коагулянт КФ-91 М, обладающий еще и некоторыми флокулирующими свойствами.
Флокулянт воздействует на частицы твердой фазы без изменения электрических свойств, образуя мостики из макромолекул полимера между частицами твердой фазы за счет адсорбционных сил.
При флокуляции, по сравнению с коагуляцией, происходит образование более крупных соединений (флокул), оседающих под действием сил тяжести; при этом повышается механическая прочность флокул и изменяется пористость осадка. Добавление высокомолекулярных флокулянтов сокращает расход низкомолекулярных коагулянтов, необходимых для агрегации частиц.
Флокулянт — это в большинстве случаев водо-растворимые полимеры с большой молекулярной массой (до 6-10х106у.е.), имеющие анионный, катионный или нейтральный заряд как природного, так и искусственного происхождения. Не все полимеры могут быть эффективными флокулянтами. Это зависит от химического состава макромолекул, наличия и числа ионогенных групп в нем, активность которых зависит даже от структуры и электрического заряда поверхности частиц флокулируемой твердой фазы. При определенном сочетании этих и других факторов могут возникать достаточно прочные мостиковые связи полимера и частиц твердой фазы, образуя совместные агломераты. Непременным условием флокуляции является возможность адсорбции уже закрепленных макромолекул на свободной поверхности других частиц.
При флокуляции твердой фазы в буровых растворах на водной основе наибольшее применение получил флокулянт на основе частично гидролизованного полиакриламида. Высокомолекулярная амидная группа способствует образованию мостиковых связей с частицами твердой фазы благодаря действию Вандер-ваальсовых связей. На основе этого полимера в виде его модификаций существует целая группа флокулянтов с различными свойствами относительно обрабатываемых суспензий.
В «ИКФ» разработан высокомолекулярный флокулянт ГРИНДРИЛ-ФЛ специально для утилизации буровых растворов на водной основе с различной степенью минерализации. Его применение вместе с катионным коагулянтом КФ-91 М позволяет вести флокуляцию до полного осветления воды при малой степени разбавления (от 1:0,2 до 1:0,4). Оба реагента работоспособны в широком диапазоне рН = от 4 до 10. Активность флокулянта ГРИНДРИЛ-ФЛ мало зависит от структуры и распределения зарядов на поверхности частиц твердой фазы и поэтому менее чувствителен к изменению типа выбуренной породы в процессе углубления скважины.
Оба реагента поставляются в жидком виде, что делает их технологичными в применении. КФ-91М — в виде 40% водного раствора, ГРИНДРИЛ-ФЛ — в виде концентрированной эмульсии полимера в органическом растворителе. Они применяются в форме разбавленных водных растворов (2-2,5% на товарный продукт). Рабочие растворы коагулянта и флокулянта дозируются в основной поток специальными насосами с тонко регулируемой подачей.
В зависимости от количества твердой фазы в растворе и уровня её стабильности рецептура обработки коагулянтом и флокулянтом может меняться.
Совокупность факторов заставляет подбирать окончательную рецептуру обработки бурового раствора непосредственно на буровой. Эту работу, как и собственно эксплуатацию установки, должен проводить специально обученный специалист по ФСУ.
11.2 Устройство ФСУ
Установка ФСУ включает в себя (см. рис. 4) блок химической обработки, помещенный в контейнер, а также смонтированную на металлической раме, деконтирующую центрифугу, укомплектованную питающим винтовым насосом с изменяющейся скоростью подачи. Установка комплектуется также электрической системой управления, сведенной на пульт управления, а также всеми обвязочными материалами: трубами, шлангами с быстросъемными соединениями и вентилями. По желанию заказчика в блок ФСУ может быть включена небольшая мастерская с инструментами и запчастями.
Все электрооборудование, включая центрифугу и насос, изготовлено во взрывобезопасном исполнении и соответствует Российским стандартам эксплуатации. В состав электрооборудования входит также калориферная, вентиляционная и осветительная аппаратура.
Секция химической обработки располагается в 20-ти футовом или 30-ти футовом контейнере, в котором имеется дополнительный лабораторный отсек с пультом управления. Внутри секции располагаются нержавеющие стальные резервуары на 1500л каждый для приготовления растворов коагулянта (один резервуар) и флокулянта (два резервуара). Все резервуары снабжены двумя дублированными дозировочными насосами и стационарными перемешивателями. На каждом из них имеется устройство для подачи реагентов, с помощью которых устраняется их комкование во время растворения. Использование двух резервуаров для флокулянта вызвано его большим временем растворения по сравнению с коагулянтом. На этой же площади располагается двухсекционная ловушечная емкость, снабженная двумя откачивающими насосами. С ее помощью можно не прерывая процесса производить корректировку рецептуры и следить за качеством осветления воды, выходящей из центрифуги.
В состав секции может входить полиэтиленовый кислотный резервуар на 800л с двумя дозирующими насосами в кислотостойком исполнении. Этот узел применяется, если есть необходимость в предварительном регулировании рН утилизированного бурового раствора.
Кислотный резервуар снабжен автоматическим сигнализатором нижнего уровня с выводом на пульт управления.
Весь резервуарный и насосный парк обвязан трубопроводимой и запорной арматурой. Схема обвязки обладает гибкостью и позволяет использовать оборудование ФСУ для разных задач:
1. Утилизация отдельных объемов раствора.
2. Частичное удаление выбуренной твердой фазы с возвращением «облегченного» раствора в циркуляционную систему.
При утилизации бурового раствора, он по рабочему трубопроводу с помощью винтового насоса подается в секцию химической обработки. На основе подобранной рецептуры обеспечивается темп ввода рабочих растворов флокулянта и коагулянта дозировочными насосами. Их регулировка проводится с пульта управления. На время выхода в рабочий режим обработки, раствор возвращается обратно в емкость хранения. В это же время (или ранее) центрифуга приводится в эксплуатационный режим (примерно 1800об/мин). При удовлетворительной оценке воды, она направляется в водяную емкость. Твердая фаза в виде пастообразной массы из центрифуги собирается в специальные контейнеры для дальнейшего вывоза в места захоронения.
Для этого режима работы ФСУ важно правильное осуществление ввода и распределения реагентов в потоке утилизируемого раствора: вначале кислота и раствор флокулянта, далее поток проходит через винтовой перемешиватель «турбулизатор», которым флокулянт равномерно распределяется в потоке, и последним вводится рабочий раствор коагулянта. От точки ввода коагулянта до центрифуги участок трубы имеет несколько специальных разворотов для обеспечения мягкого перемешивания при завершении флокуляции. Этот участок должен быть не слишком коротким, чтобы реагенты успели сработать, и не слишком длинным, чтобы в потоке не разрушились образованные флокулы.
В процессе работы иногда бывает выход из оптимального режима флокуляции ( по появлению мутности в воде ). Раствор через вторую секцию ловушечной емкости отправляется обратно в емкость хранения. Потом уточняется дозировка и поток вновь направляется в центрифугу.
§ 12. Инертизация шлама
В настоящее время законодательством, регулирующим порядок захоронения отходов, предусмотрена обязательная переработка вредных отходов перед захоронением.
Метод отжига шлама не является прогрессивным из-за выделения большого количества сажи и кислых газов, а также это связано с большим расходом энергоносителей.
Наиболее оптимальным для этих целей являются процессы на основе связывающих веществ, они не дороги и технологически просты. Инертизация отходов по этой технологии производится в два этапа.
Первый этап — затвердение, при котором шлам превращается в твердую массу с низкой пористостью и проницаемостью. Это происходит при взаимодействии с одним из химических реагентов. Процесс занимает некоторый период времени, в течение которого увеличивается прочность и снижается проницаемость материала.
Второй этап — стабилизация. Данный термин обозначает совокупность процессов, при которых вредные вещества, содержащиеся в отходах, собираются в стабильную, нерастворимую форму с низкой активностью по отношению к окружающей среде. Процесс начинается еще на первой стадии загущения массы путем добавления специальных веществ для нейтрализации специфических химических компонентов в отходах.
Затвердение и стабилизация являются совокупными процессами, неотделимыми друг от друга, потому что материалы, образующие вещества и связывающие вредные компоненты, первоначально находятся в перерабатываемых отходах бурения и способствуют их химической стабилизации.
Установка для инертизации шлама состоит из реактора-смесителя, транспортера подачи шлама в реактор, шнека для подачи в смеситель затвердителя, а также стабилизатора и транспортера для отбора инертизированного шлама (рис. 4). Установка по инертизации шлама может использоваться как на центральном пункте захоронения шлама, так и непосредственно на буровой.
Водная вытяжка из инертизованного шлама не содержит вредных веществ, поэтому такой затвердевший не размокающий материал может использоваться для хозяйственных целей (отсыпка дорог и прочее). На инертизованный шлам выдается экологический сертификат.
ОАО «ИКФ» может поставлять установки по инертизации шлама и реагенты для этого процесса.
§ 13. Гидродинамические расчеты в бурении
В различных изданиях приведены методы гидравлических расчетов для буровых растворов с использованием различных моделей течения (бингама и степенной) с множеством формул и номограмм. Эти расчеты отличаются сложностью многоступенчатых операций и часто не очень согласуются с реальной обстановкой (например, показания манометра). Трудно учитывать геометрию всего ствола и режимы течения на различных участках, особенно в кавернах. Кроме того, для выявления оптимальных свойств раствора и режима промывки необходимо просчитывать несколько вариантов с различными свойствами раствора. На все это требуется много времени, которым инженер по буровым растворам чаще всего не располагает.
В настоящее время в большинстве регионов имеются компьютерные гидравлические программы, которыми легко пользоваться и они отличаются довольно высокой достоверностью получаемых данных.
«ИКФ» имеет несколько компьютерных гидравлических программ и при необходимости может поставить буровым предприятиям. Для этих расчетов требуются реологические константы бурового раствора, лучше, если они измерены на 6-ти или 8-ми скоростном вискозиметре «FANN»; это особенно важно при использовании систем на основе ХВ-Полимера, а также растворов с большой концентрацией полиакриламида (0,1-0,3%).
содержание .. 10 11 12 13 14 ..
zinref.ru
Промывка скважин и буровые растворы
г) обработки высокощелочными соединениями, увеличивающими гли- ноемкость буровых растворов;
д) использования модифицированных лигносульфонатов;
е) обработки раствора полимерными соединениями.
В практике
бурения скважин при
Все высокощелочные
системы ограниченно
Химические реагенты-
Алюминатные растворы — это буровые глинистые промывочные растворы из кальциевой глины, которые содержат ингибирующую добавку — высокощелочной алюминат натрия, стабилизированный лигносульфона- тами.
Алюминатные растворы бывают пресными и соленасыщенными. Пресные используют для разбуривания глинистых отложений в условиях невысоких (до 100 °С) забойных температур. В качестве реагента- стабилизатора используют только ССБ, применяемую совместно с алюминатом натрия. Алюминатные глинистые растворы (АлГР) обладают устойчивостью в широком диапазоне хлорнатриевой минерализации и небольшими показателями фильтрации.
Для приготовления алюминатного глинистого раствора используют черкасский немодифицированный бентонит или другую кальциевую глину. Преимущество АлГР, приготовленного из кальциевых глин, по сравнению с раствором из натриевых глин следующее: при равном расходе реагентов он имеет меньшие значения показателя фильтрации, вязкости и СНС.
Порядок приготовления АлГР следующий: в воду, содержащую необходимое количество ССБ, добавляют глину и вводят алюминат натрия. В связи с недостаточным выпуском алюмината натрия возможна его замена алюминатом кальция, в качестве которого используют глиноземистый (или гипсоглиноземистый) цемент.
На приготовление 1 м3 АлГР требуется (в кг): глины 500-700, воды 765-540, ССБ (50%-ной концентрации) 30-150, NaAIO2 (30%-ной концентрации) 5-30. Плотность получаемого раствора 1,3-1,5 г/см3.
После приготовления раствор следует выдержать не менее суток. Так как плотность алюминатного раствора доходит до 1,5 г/см3, во многих случаях его можно использовать без утяжелителя. Однако приготовить алю- минатный раствор плотностью 1,04-1,08 г/см3 невозможно.
Пенообразование у растворов, содержащих лигносульфонаты, уменьшается с увеличением добавок алюмината натрия и содержания глинистой фазы. Для предотвращения пенообразования в раствор вводят пеногасите- ли (производные жирных кислот, РС, ПЭС, трибутилфосфат и др.).
Известковые растворы с высоким рН — это сложные многокомпонентные системы, включающие кроме глины и воды четыре обязательных реагента: известь, каустик, понизитель вязкости, защитный коллоид. В их состав также могут входить нефть или дизельное топливо, утяжелитель и различные добавки специального назначения.
Известковые растворы используют при разбуривании высококоллоидных глинистых пород и аргиллитов. В результате применения известковых растворов повышается их глиноемкость, снижаются пептизация выбуренной глины, набухание и вспучивание сланцев, слагающих стенки скважины, уменьшается опасность прихватов.
В отличие от
алюминатных известковые
Основной недостаток известковых растворов — невысокая термостойкость (100-120 °С).
На приготовление 1 м3 известкового раствора (в пересчете на сухое вещество) требуется (в кг): глины 80-120, УЩР 5-10, лигносульфоната 50-30, каустика 5-3, воды 913-915, утяжелителя — до получения раствора требуемой плотности.
Снижение фильтрации достигается добавками 1-3 кг/м3 КМЦ (или гипана) или 20-30 кг/м3 КССБ-4.
Значения показателей растворов могут изменяться в широких пределах: плотность 1,08-2,2 г/см3, условная вязкость 18-30 с, показатель фильтрации 4-8 см3/30 мин, СНС1 = 6-24 дПа, рН = 11-12,5. Содержание извести в растворе должно составлять 3-5 г/л, содержание ионов кальция в фильтрате раствора — 100-300 мг/л.
Для приготовления известкового глинистого раствора глинопорошок необходимо предварительно продиспергировать в пресной воде с добавкой УЩР, влить воду, щелочной раствор лигносульфоната (ССБ, окзил или др.) и ввести известь в виде пушенки или известкового молока. Для приготовления известкового раствора можно использовать пресный раствор.
Для перевода раствора в известковый основное значение имеют концентрация глинистой фазы и ее коллоидность. Известкование осуществляется в следующем порядке: при наличии в растворе высококоллоидных глинистых минералов сначала вводят щелочной раствор лигносульфоната (2-5 %) и при необходимости — воду. После получения вязкости 25-30 с (по ПВ-5) раствор обрабатывают известью (0,5-1 %) в сочетании с щелочным раствором лигносульфоната (2-3 %). Если после известкования показатель фильтрации повышается, то вводят 0,1-0,3 % КМЦ, 1-3 % КССБ или другие добавки.
Известковые растворы применяют до температуры 100-120 °С.
Безглинистые солестойкие раств
Крепящее действие основано на образовании в определенных температурных условиях нерастворимых в воде цементирующих веществ — гидросиликатов и гидроалюминатов двухвалентных металлов. При отсутствии двухвалентных катионов в буровом растворе и разбуриваемых породах происходит только химическое разрушение щелочью глинистых минералов без связывания продуктов разрушения в нерастворимые соединения. При отсутствии каустической соды и наличии только ионов кальция буровой раствор превращается в разновидность кальциевого раствора.
Крепящий эффект раствора БСК лучше проявляется при достаточно высокой концентрации каустической соды (не менее 0,2 %) и избытке в жидкости нерастворенного гидроксида двухвалентного металла — Са(ОН)2, Ва(ОН)2 и др.
Недостатки этих растворов — низкая термостойкость и высокая щелочность. Так как при использовании данного раствора не исключен переход в него выбуренной породы, то возможно сильное загустевание и даже затвердение раствора.
Основные материалы для приготовления раствора БСК — бурый уголь или торф, каустическая сода и гидроксид двухвалентного металла. В начальной стадии приготовления необходимы повышенные концентрации каустической соды при насыщении системы гидроксидом кальция и некотором его избытке. Количество бурового угля при приготовлении жидкости может меняться в зависимости от того, заменяется ли система глинистого раствора полностью или используется часть глинистого раствора, находящегося в скважине.
Для приготовления 1 м3 БСК требуется (в кг): бурового угля 300 — 400, каустической соды 15 — 20, известкового молока (плотностью 1,1 — 1,12 г/см3) 90—100, воды 750 — 700. При использовании части глинистого раствора на 1 м3 расходуется 50—150 кг бурового угля, 10 — 15 каустической соды, 15 — 45 л известкового молока.
Вязкость БСК зависит от количества введенного бурового угля. Вследствие высокой щелочности (рН = 13-14) раствор термостоек до 100 °С.
Кальциевые растворы — ингибирующие глинистые промывочные растворы, содержащие кроме глины, воды, нефти и утяжелителя, реагентов- понизителей вязкости, фильтрации и регуляторов щелочности специальные вещества — носители ионов кальция.
Действие их заключается в основном в предотвращении перехода выбуренной глины в натриевую форму, в переводе натриевой глины в кальциевую, в результате чего снижаются гидратация и набухание сланцев.
Известковый раствор с низким рН — кальциевый буровой раствор, содержащий в качестве ингибитора-носителя ионов кальция гидроксид кальция, более высокая растворимость которого обеспечивается пониженным значением рН раствора (9 — 9,5), предназначен для разбуривания глинистых отложений; термостоек до 160 °С.
В процессе бурения контролируют содержание кальция в фильтрате, содержание извести в растворе и рН раствора.
На приготовление 1 м3 известкового раствора с низким рН требуется (в кг): глины 80 — 200, лигносульфонатного реагента 20 — 30, пеногасителя 3, полимерного реагента 5—10, воды 915 — 867, известкового молока (плотностью 1,10—1,12 г/см3) 3 — 6, утяжелителя — до получения раствора необходимой плотности.
Технологические показатели могут изменяться в широких пределах: плотность 1,04 — 2,2 г/см3, условная вязкость 25 — 40 с, показатель фильтрации 4 — 8 см3/мин, СНС1 = 12-60 дПа, СНС10 = 30-90 дПа, рН = 8,5-9,5.
Основные характеристики раствора следующие: содержание извести должно поддерживаться в пределах от 0,5 до 1 г/л, содержание ионов кальция в фильтрате — 500 — 600 мг/л.
Гипсоизвестковый раствор — ингибирующий кальциевый раствор, содержащий в качестве носителя ионов кальция гипс и гидроксид кальция.
Добавка гипса (алебастра) в раствор составляет 20 — 25 кг/м3. Содержание растворимого кальция зависит от качества гипса, используемых лигносульфонатов, рН бурового раствора и может быть в пределах от 700 до 3000 мг/л.
Гипсовые растворы предназначены для разбуривания высококоллоидных глинистых пород в условиях высоких забойных температур (до 160 °С).
На приготовление 1 м3 гипсоизвесткового раствора необходимо (в кг): глины 80 — 200, воды 950 — 900, окзила (или ФХЛС) 5—10, Са(оН)2 (или КОН) — 2 — 3, КМЦ 3 — 5, Na2Cr207 (или К2Сг207) 0,5—1, гипса (или алебастра) 15 — 20, пеногасителя 3 — 5, утяжелителя — до получения раствора необходимой плотности.
Показатели раствора: плотность 1,04 — 2,2 г/см3, условная вязкость 25 — 40 с, показатель фильтрации 3 — 6 см3/30 мин, СНС1 = 12-60 дПа, СНС10 = = 30-90 дПа, рН = 8,5-9,5.
Хлоркальциевый раствор (ХКР) — ингибирующий кальциевый раствор, содержащий в качестве ингибирующей добавки хлорид кальция.
Установлено, что оптимальное содержание катионов кальция, при котором достигается ингибирование, составляет 3000-5000 мг/л. Хлоркаль- циевые растворы наиболее эффективны при разбуривании аргиллитов. Присутствие в фильтрате бурового раствора ионов кальция способствует значительному сокращению осыпей и обвалов при разбуривании неустойчивых аргиллитоподобных отложений.
Из-за отсутствия эффективных кальциестойких реагентов термостойкость раствора ограничена (100 °С).
В процессе
бурения контролируют содержание кальция
в фильтрате и общую
Готовят глинистую суспензию на пресной воде, которую обрабатывают КМЦ и КССБ. Одновременно с КССБ в раствор добавляют пеногаси- тель. После получения оптимальных показателей (вязкость 25-30 с, СНС1 = 12-24 дПа, СНС10 = 30-60 дПа, показатель фильтрации 35 см3/30 мин) раствор обрабатывают хлоридом кальция и известью.
На приготовление 1 м3 раствора требуется (в кг): глины 80-200, КССБ 5-70, КМЦ (или крахмала) 10-20, CaCI2 10-20, Са(ОН)2 3-5, NaOH 3-5, воды 920-870, пеногасителя 5-10.
Калиевые растворы содержат в качестве ингибирующих электролитов соединения калия. Действие калиевых растворов обусловлено насыщением ионами калия глинистых минералов. Наиболее быстрое насыщение глин ионами калия происходит при рН = 9-10.
Калиевые растворы эффективны при бурении неустойчивых глинистых сланцев. Существует ряд разновидностей калиевых растворов, различающихся составом и некоторыми свойствами.
Хлоркалиевые растворы содержат в качестве ингибирующего электролита хлорид калия, а в качестве регулятора щелочности — гидроксид калия. Раствор предназначен для эффективного повышения устойчивости стенок скважины при бурении в неустойчивых глинистых сланцах различного состава.
На приготовление 1 м3 хлоркалиевого раствора требуется (в кг): глины 50-100, KCI 30-50, полимера (КМЦ, М-14, метас, крахмал) 5-10, КССБ 30-50, КОН 5-10, пеногасителя 2-3, воды 940-920, утяжелителя — до получения раствора необходимой плотности.
Показатели раствора: плотность 1,08-2 г/см3, условная вязкость 2540 с, показатель фильтрации 4-8 см3/30 мин, СНС1 = 12-60 дПа, СНС10 = = 36-120 дПа, рН = 9-9,5.
Основной показатель качества — содержание хлорида калия в фильтрате, которое в большинстве случаев должно иметь значения от 30 до 70 г/л, однако в зависимости от условий бурения может быть увеличено до 150 г/л.
Калиево-гипсовый раствор содержит в качестве ингибирующих электролитов соединения калия и кальция, в частности гипс. В отличие от хлоркальциевого такой раствор менее подвержен коагуляционному загус- теванию, его ингибирующее действие сильнее.
Калиево-гипсовые растворы используют для разбуривания высококоллоидальных глин, когда хлоркалиевый раствор недостаточно эффективен. Термостойкость зависит от используемого защитного реагента, но не превышает 160 °С.
На приготовление 1 м3 калиево-гипсового раствора требуется (в кг): глины 60—150, окзила (КССБ-4) 30 — 50, КМЦ (крахмала) 5—10, KCl 10 — 30, КОН 5—10, гипса (CaS04) 10—15, пеногасителя 2 — 3, воды 930 — 890, утяжелителя — до получения раствора необходимой плотности.
Показатели раствора: плотность 1,08 — 2,2 г/см3, условная вязкость 20 — 30 с, показатель фильтрации 4 — 8 см3/30 мин, СНС1 = 6-36 дПа, СНС10 = = 12-72 дПа, рН = 8-9.
Основные показатели качества, определяющие назначение раствора, — содержание хлорида калия в фильтре (30 — 70 г/л) и ионов кальция (1000—1200 мг/л).
Растворы, обработанные солями трехвалентных металлов. С увеличением валентности обменных катионов снижаются гидратация и набухае- мость глинистых сланцев, повышается их устойчивость.
Ионы алюминия, хрома и железа адсорбируются на глинистых минералах более прочными связями, чем другие обменные катионы, при этом общая обменная емкость глинистых минералов снижается. Однако все названные выше катионы существуют только в кислой среде (рН < 4). При повышении щелочности соли алюминия, хрома и железа переходят в нерастворимые в воде гидроксиды соответствующих металлов.
Буровые растворы имеют рН = 7, поэтому добавляемые в раствор соли переходят в гидроксиды, а при высоких значениях рН — в растворимые соединения, в которых трехвалентные металлы находятся в виде анионов.
www.freepapers.ru