Химические реагенты и обработка бурового раствора

Краткая характеристика применяемых реагентов и материалов приведена в таблице 7.1 проекта.

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., Госгортехнадзора России).

Расчётная потребность в химреагентах и материалах для строительства скважин приведена
в таблицах 7.4 и 7.5 проекта.

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 эффективен (и рекомендуется к применению) реагент марки

КМЦ-800. Представляет собой мелкозернистый порошкообразный материал белого или кремоватого цвета, содержание влаги не более 10%, хорошо растворяется в воде, при подогреве растворимость улучшается.

Основное назначение КМЦ – снижение показателя фильтрации буровых растворов на водной основе, при этом повышается вязкость и структурные характеристики пресных растворов, а в растворах, минерализованных NaCl, наблюдается стабилизационное разжижение. КМЦ неустойчив к действию поливалентных катионов металлов, особенно Mg++. Термоокислительная деструкция полимера начинается при t=130°С, а использование ее в сочетании с модифицированными лигносульфонатами или специальными антиоксидантами позволяет повысить температурный предел применения КМЦ до 180оС, а совместно с ГКЖ – до 180-200^оС (для пресных растворов).

КМЦ совместима практически со всеми реагентами, применяемыми для обработки буровых растворов, причем с рядом реагентов (КССБ, гипан, ГКЖ, крахмал, полиэтиленоксид) образует так называемые комплексные реагенты, в результате повышается эффективность их применения. КМЦ эффективна при рН 6-9, обычно применяется в области рН 8-9. При избытке щелочи происходит свертывание молекул полимера и его деструкция, в кислых средах осаждается целлюлозогликолевая кислота.

Рекомендуемая концентрация КМЦ в пресных растворах – до 0,5%.

Приготовление водного 1-3%-го раствора КМЦ на буровой производится в гидромешалке (блоке приготовления и механического перемешивания – БМПО), которая 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.

В настоящее время производятся различные торговые марки КМЦ как в нашей стране (Камцелл, КМЦ-800 “Экстра” и др.), так и за рубежом (Tylose, Fin-Fix и др.), свойства которых определяются соответствующими ТУ и сертификатами.

Кальцинированная сода (Na₂CO₃) – мелкокристаллический порошкообразный продукт белого цвета, плотностью 2,5 г/см³ с содержание основного вещества 99%, водорастворим, применяется для связывания ионов кальция и магния в буровом растворе (основное назначение), а также для снижения жесткости воды, для регулирования рН бурового раствора. Вызывает рост набухания глины (при концентрации до 1%). Для обработки бурового раствора применяется в виде водных растворов 5-10%-ой концентрации.

Для приготовления водного раствора Na₂CO₃ используется глиномешалка, гидромешалка или специальная емкость для химреагентов, которые вводят в емкость через воронку.

Крахмальные реагенты для обработки бурового раствора – «Амилор Р», «Реамил 1», «ПолиКР-Ф» – представляют собой порошкообразный материал. Применяются для снижения фильтратоотдачи и как регуляторы реологических свойств буровых промывочных жидкостей на водной основе, в том числе и в минерализованных дисперсионных средах.

Оптимальный расход в минерализованных крахмально-биополимерных буровых растворах – 20-40 кг/м³.

Мел природный молотый – осадочные породы, состоящие в основном из кальцита (CaCO₃). Мел – мелкодисперсный порошок белого цвета без запаха, плотностью 2,5-2,7 г/см³.

Применяется в качестве утяжеляющего и кольматирующего агента в буровых растворах, в том числе в биополимерных. Карбонатные утяжелители разлагаются соляной кислотой.

Предпочтительным является применение мела первого сорта марок ММС и МТД.

Оптимальный расход в качестве кольматанта - 30-50 кг/м³, в качестве утяжелителя – в зависимости от требующейся расчётной плотности.

Глинопорошки. Для приготовления буровых растворов применяются глинопорошки, которые выпускаются нескольких видов – бентонитовый (ПБ), бентонитовый модифицированный (ПБМ), палыгорскитовый (ПП), каолин-гидрослюдистый (ПКГ). Наибольший выход бурового раствора достигается при использовании глинопорошка ПБМ для приготовления пресного бурового раствора. Глинопорошок ПБ применяется для приготовления всех типов буровых растворов.

Основное применение среди глинопорошков в настоящее время находят бентонитовые глинопорошки, использующиеся для борьбы с поглощениями (приготовление вязких пачек, структурированных глинистых буровых растворов). Предпочтительно применение бентонитовых глинопорошков марки ПБМВ либо других бентонитовых порошков с аналогичным выходом. Для приготовления гель-цементных смесей рекомендуются глинопорошки с низким выходом (с малым содержанием коллоидной составляющей) типа ПКГН, ПБН.

Смазочные добавки «Смад-АСН», «Биолуб-LVL». Используются в качестве смазочной добавки к буровым растворам на водной основе. Ввод смазочной добавки производят в циркулирующий буровой раствор равномерно по циклу. Смазочные добавки совместимы со всеми реагентами, применяемыми для обработки буровых растворов.

Реагенты устойчивы к действию двухвалентных катионов (Са, Mq).

Оптимальный расход – 8,0 -12,0 л/м³.

Биоцид (бактерицид) - «Atren Bio» – жидкость неограниченно растворимая в воде с температурой застывания не более – 25°С. Обеспечивает полное подавление роста сульфатвосстанавливающих бактерий, подавляет анаэробные бактерии, сине-зеленые водоросли и микроскопические грибы в нефтепромысловых водах и в буровых растворах для предотвращения биодеструкции компонентов раствора.

Оптимальный расход – от 1,0 до 2 л/м³.

Биополимеры ксантанового ряда – «Гаммаксан», «Гламин», «Поликсан» –применяются как структурообразователи и регуляторы реологических свойств в буровом растворе при бурении и капитальном ремонте скважин, а также для изоляции высокообводнившихся пропластков. В рецептурах биополимерных растворов обеспечивают им псевдопластические свойства, уменьшают радиус проникновения фильтрата в призабойную зону пласта. Выпускаются в виде порошка от белого до светло-кремового цвета, рН 1%-го водного раствора 6-8, насыпная плотность 600-900 г/л. Легко диспергируются в холодной воде. Оптимальный расход – 2,5-3,0 кг/м³ в минерализованных
крахмально-биополимерных буровых растворах и 5,0-6,0 кг/м³ в биополимерных буровых растворах.

Пеногаситель для буровых растворов «Реапен-1408» - представляет собой опалесцирующую жидкость темного цвета со слабым запахом. При долгом хранении может расслаиваться. Плотность 0,87 г/см³. Реагент имеет нейтральное значение рН~ 7,0. Реагент не содержит низкокипящих, огнеопасных компонентов с высоким давлением паров. Температура вспышки не менее 70^оС. Реагент при температуре менее -15^оС загустевает, при повышении температуры восстанавливает исходную текучесть. Для восстановления однородных свойств по всему объему реагент следует перемешать.

Установлено, что в отличие от других распространённых марок пеногасителей «Реапен-1408» кроме пеногасящих свойств обладает выраженным смазывающим и ингибирующим действием, особенно в сочетании со смазывающими добавками.

Оптимальный расход – 3 - 5 л/м³.

Конденсированная сульфитспиртовая барда – продукт конденсации отходов целлюлозно-бумажного производства, выпускается четырех марок: КССБ, КССБ-1, КССБ-2, и КССБ-4. Все марки представляют собой порошкообразные материалы с растворимостью в воде не менее 90% и влажность не более 10%, темно-коричневого цвета.

Рекомендуется применение марки КССБ-2М.

Основное назначение КССБ – регулирование фильтрационных, структурно-механических и реологических свойств буровых растворов. КССБ снижает набухание негидратированных глин. Наиболее эффективно применение этого реагента при рН раствора 9,5-10,5. Для обработки пресных растворов применяется марка КССБ (при температурах до 150°С).

Недостатком КССБ является пенообразующая способность (особенно при больших добавках – более 4%). Применение ГКЖ способствует гашению пены, образование которой вызвано использованием КССБ.

КССБ вводят в циркулирующий буровой раствор в виде водного раствора 20-30%-ой концентрации. Технология приготовления водного раствора КССБ аналогично приготовлению КМЦ.

Оптимальный расход – до 20 - 30 кг на 1 м³ бурового раствора.

Кольматант (наполнитель) – «Полицелл ЦФГ» («Целлонтон ФГ»). Применяется для предотвращения и ликвидации поглощений буровых промывочных жидкостей малой интенсивности и в составе вязких пачек при ликвидации поглощений средней степени интенсивности.

Оптимальный расход – от 5 до 20 кг/м³.

Ингибитор глин «Atren CI» - прозрачная жидкость. Применяется для ингибирования глинистых сланцев с целью сохранения устойчивости стенок скважины в процессе углубления.

Оптимальный расход – 3-5 л/м³.

ГКЖ – водноспиртовый раствор этил (ГКЖ-10) или метил (ГКЖ-11) силиконата натрия. Щелочность в пересчете на КОН - 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, как стабилизатор структурных и фильтрационных понизителей бурового раствора при повышенной температуре. Термостойкость + 200оС.

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

Оптимальный расход – 3 - 5 л/м³

Ингибирующая противосальниковая антиприхватная смазывающая добавка

«Биоминг» марки ДТ– представляет собой смесь природных высших жирных кислот

и сополимеров окиси этилена и пропилена. Применяется в основном для предотвращения сальникообразования при бурении под кондуктор.

Оптимальный расход – 3 - 5 л/м³.

Обработка бурового раствора

При бурении под направление и кондуктор разбуриваются неустойчивые четвертичные отложения Верхнепермские отложения, которые представлены чередованием глин, песчаников с прослоями известняков и мергелей. Отмечаются осыпи и обвалы стенок скважины, поглощение бурового раствора (до 120 м³/час.), а также Кунгурский, Артинский и Сакмарский ярусы, представленные известняками, доломитами. По технологии ОАО “Удмуртнефть” бурение под кондуктор до глубины ведется на пресной глинистой суспензии, нарабатывающейся за счёт выбуренной породы в процессе углубления скважины. При достижении условной вязкости промывочной жидкости не менее 20 сек. производится обработка её химреагентами (КМЦ-800, КССБ-2М, сода кальцинированная, пеногаситель). В качестве пеногасителя, а так же в целях усиления антиприхватных, смазывающих и ингибирующих свойств, используется «Реапен-1408». Как вариант– бурение под направление и кондуктор на глинистом буровом растворе, при этом необходимое количество глинопорошка зависит от требующейся расчётной плотности.

Для предотвращения поглощений бурового раствора при бурении под кондуктор в раствор может быть введен кольматант-наполнитель (например, целлотон в количестве 0,5-1% от объема раствора).

При потенциальном наличии интенсивных поглощений бурение под направление осуществляется на вязком глинистом буровом растворе с использованием бентонитового глинопорошка (100-150 кг/м³). При необходимости, для придания структуры естественной глинистой суспензии (при бурении под кондуктор) в неё также вводится бентонитовый глинопорошок (до 50-70 кг/м³).

Проектом предусмотрено бурение под направление и кондуктор на растворе плотностью 1,10-1,16 г/см³.

Раствор после окончания бурения под кондуктор собирается в емкости и используется при бурении следующих скважин куста либо утилизируется по технологии, указанной в настоящем проекте.

Обработка бурового раствора определяется геологическими условиями бурения, Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности [4], требованиями к буровому раствору

- обеспечение эффективности вскрытия продуктивного пласта,

-безаварийной проводки скважин и малой экологической опасности раствора для окружающей природной среды.

Проектом предусматривается (в соответствии с технологией, принятой в ОАО “Удмуртнефть”) бурение из-под кондуктора на минерализованной пластовой воде (естественной промывочной жидкости – ЕПЖ) плотностью 1,12-1,14 г/см³ (согласно ПБНиГП) с переходом перед продуктивным пластом на минерализованный крахмально-биополимерный буровой раствор (МКБПБР) плотностью 1,14 г/см³.

Минерализованный крахмально-биополимерный раствор применяется при строительстве скважин на месторождениях, разбуриваемых ОАО “Удмуртнефть”.

Раствор на основе минерализованной пластовой воды, в ней растворяется модифицированный крахмальный реагент («Реамил», «Амилор», «ПолиКР-Ф»), основным назначением которого является снижение фильтратоотдачи, регулирование условной вязкости бурового раствора и увеличение вязкости его фильтрата.

Биополимер («Гаммаксан», «Гламин», «Поликсан») выполняет роль структурообразователя, понизителя фильтрации, регулятора реологических свойств раствора. Смазочная добавка («Смад-АСН», «Биолуб LVL») за счет содержащихся в реагенте ПАВ повышает качество вскрытия продуктивных пластов, снижает коэффициент трения как в системе «металл-порода», так и в системе «металл-металл». В качестве пеногасителя, а так же в целях усиления антиприхватных, смазывающих и ингибирующих свойств, используется «Реапен-1408», бактерицида – «Atren Bio», кольматирующей и утяжеляющей добавки CaCО₃. Для ингибирования глинистых сланцев буровой раствор обрабатывается регентом «Atren CI».

Раствор готовится по технологии Заказчика на кустовой площадке.

При кустовом бурении после окончания бурения скважины часть раствора (объём сохранения раствора определяется экономико-технологической целесообразностью и наличием запасных ёмкостей) подвергается очистке и хранится в запасных емкостях, затем используется при бурении следующих скважин. При экономической нецелесообразности транспортировки раствора на новую буровую площадку он утилизируется по технологии, описанной в соответствующем разделе проекта.

После разбуривания цементных стаканов пачка раствора, загрязненная цементом, сбрасывается в амбар. Рецептуры обработки бурового раствора предложены Заказчиком.