Призначення гуматних розчинів та умови

ЛЕКЦІЯ № 13

 

ГУМАТНІ БУРОВІ РОЗЧИНИ

 

Призначення гуматних розчинів та умови

Їх застосування

 

Гуматні розчини - це глинисті розчини, стабілізовані вуглелужними реагентами (ВЛР, ГКР).

Ці розчини використовуються в основному для буріння стійких порід, інтервалів складених малоглинистими породами, а також для буріння під кондуктор.

Розчини на основі гуматно-калієвого реагента (ГКР) можуть застосовуватись в глинистих відкладах середньої потужності, до складу яких входять низько колоїдальні глини. При відсутності мінералізації гуматні розчини застосовуються до температур 180-200⁰С. При мінералізації до 3% NaCl температура застосування обмежується до 120-140⁰С. Гранична мінералізація, при якій наступає прихована коагуляція реагента – 6% NaCl і 0.1% CaCl₂. Розчини на основі гуматного гранулярного реагенту витримують мінералізацію по CaCl до 0.5%.

Для підвищення термостійкості розчинів вводять хромати і біхромати натрію (калію)

 

Склад та властивості гуматних бурових розчинів

 

Основними компонентами, які визначають склад гуматних розчинів є глини і гуматні реагенти. До складу цього розчину можуть входити спецдомішки: піногасники, хлористий кальцій, змащуючі речовини. Доповнюючі реагенти забезпечують зниження піноутворюючих властивостей гуматного реагента, отримання більш низьких значень фільтрації і покращують змащуючі властивості розчинів.

Склад гуматних розчинів і їх властивості приведені в таблиці 13.1

 

 

Таблиця 13.1 – Гуматні, калійгуматні, хромгуматні і

Гуматнокальцієві розчини

Склад розчину	Вміст кг/м^3	Властивості (міn-маx)
		УВ, с	V1, дПа	V10, дПа	Ф, см^3	показник рН
Глинопорошок ПБМА ПБМБ ПБВ ПББ ПБД ВЛР,ГКР СМАД СМАД+графіт Графіт Гриксан МС-200 CaCl2 Хромати	40-80 40-80 60-100 80-160 120-200 10-50 10-35 10-25 5-10 0.1-0.5 1.0-1.5 0-0.8 0-1.0	16-180	0-240		5.5-30	7.8 10.2

 

Технологія застосування

 

В основному для приготування гуматних розчинів використовують, як правило, або бентонітовий порошок або розчин, на якому розбурювали попередні горизонти.

Відповідно з вибраною рецептурою готується водоглиниста суспензія, яка обробляється 10%-ним розчином ВЛР (КГР). Для приготування 10%-ної концентреції ВЛР в глиномішалку заливають 2/3 її об'єму води, додають 400кг ВЛР і перемішують протягом 30 хв, потім доливають води до повного об'єму і перемішують протягом 10 хв.

Після обробки суспензії реагентом вводять послідовно речовини і при необхідності хромати.

Можливе приготування комплексного хром гуматного реагента. Для цього готується 10-20% розчин ВЛР (ГКР) за попередньою схемою, до якого добавляють 10% хроматів (на сухий ВЛР) і суміш перемішується протягом 1 год для окислення гуматів.

Одночасно домішка глинопорошку і ВЛР у воду, сприяє більш швидкому приготуванню розчину у цьому випадку приготування розчину із бентоніту закінчується через 0.5-1 год, а із брилової глини через 1.5-2 год. Такий метод приготування приводить до не повного вилучення гумінових кислот із із бурого вугілля, тобто, технологічна характеристика реагента повністю не реалізується.

Приготування гуматно-кальцієвого розчину майже не відрізняється від технології приготування гуматних і хромгуматних розчинів. Найбільш важливо визначити оптимальну концентрацію CaCl₂ для отримання максимального результату структуро-утворе ння без зниження фільтрації.

Для приготування гуматно-кальцієвого розчину можна використовувати комбінований реагент, який складається з глинопорошку, ВЛР і хлористого кальцію. Під час заповнення водою гідро- чи глиномішалки додають 2-2.5% бентоніту, 3% ВЛР і перемішують протягом 1-1.5 год. Потім додають 0.2-0.3 % хлористого кальцію і перемішують протягом 20-30 хв. При необхідності комбінований реагент може бути в 1.5-3 рази більшої концентрації. Тоді при обробці розчину разом з реагентом вводять необхідну кількість води. В процесі обробки розчин комбінованого реагента періодично перемішують.

 

Технологічні процеси

 

Гуматні розчини негативно впливають на проникність гранулярних порід-колекторів з низькими (менше 0.1мкм²) і середніми (0.1-0.3мкм²) показниками проникності. Це пов'язано з низькою соляною стійкістю гуматів натрію і калію до коагулюючої дії електролітів, які насичують пластову воду. При взаємодії з кальцієвими водами випадають в осад гумати кальцію, які закупорюють низькопроникні ділянки колектора. При взаємо -дії з натрієво-калієвим водами гумати коагулюють і також заважають відновленню природної проникності колекторів.

Другим негативним фактором дії гуматних розчинів на продуктивні пласти є дія надлишкових лугів на глинисту основу або каркас колектора. Набухання глинистих компонентів приводить до зниження проникності колектора внаслідок збільшення об'єму породи.

Гуматно-калієві розчини і розчини на основі гуматно-гранульованого реагента менше спричиняють набуханню і пептизації глинистої складової колектора, проте відносяться до групи розчинів активно-кольматуючої та осадоутворюючої дії.

Так як, гуматні розчини утворюють товсту кірку на стінках проникних горизонтів, то для якісного цементування свердловини необхідне застосування спеціальних буферних кіркознімаючих рідин. Якщо цементування проводиться на шлаковому розчині, обробленим гіпаном або КМЦ, то спостерігається значне загущення суміші глинистого і тампонажного розчину. В такому випадку необхідне застосовування буферних рідин.

 

 

ЛЕКЦІЯ № 14

 

Таблиця 14.1- Склад і властивості лігносульфонатних розчинів

Склад розчину	Вміст кг/м^3	Показники властивостей
		УВ, с	У1, дПа	У10, дПа	Ф, см^3	РН	, кг/м^3
Глинопорошки: ПБМА ПБМБ ПБВ ПБД	40-60 50-70 60-80 90-120	18-40	6-45	12-90	1,5-10	8-10	1,06-2,2
Реагенти – стабілізатори: КМЦ КССБ-2 КССБ-4 Гіпан УЩР Метас М-14 ВВ	1,0-7,0 20-60 20-60 1,0-7,0 10-20 1,0-2,0 1,0-2,0
Реагенти- розріджувачі: ФХЛС ССБ (ЛСТ)	10-30 10-30
Спеціальні добавки: МАС-200 (5%) Триксан Хромати NaOH	2,0-5,0 0,1-0,3 0,2-0,8 2-3
Змащуючі речовини: СМАД Графіт СМАД+графіт Нафта Сульфанол	5,0-20 5,0-10 5,0-15 40-80 0,2-0,4

 

Технологія застосування

 

Технологія застосування хром -(ферохром) розчинів аналогічна. При застосуванні може використовуватись глиниста суспензія, приготовлена із попередньо гідратованої диспергованої глини. Якщо використовується розчин, оброблений ВЛР, то для оптимального вмісту глинистої фази і умовної в'язкості до 20 с розчин попередньо обробляється водним розчином окзила або водою.

На первинну обробку 1м³ розчину вимагається 1-3 кг (в перерахунку на суху речовину) полімерного реагента. Полімерний акриловий реагент готують залежно від рН вихідного розчину в відповідності з лугом від 10:3 до 10:5. Якщо рН >10, акрилові реагенти додають без лугу у вигляді порошка.

При використанні полімерів додають кальциновану соду кількістю 3-5 кг на 1 м³ розчину.

Для приготування 1м³ хромлігносульфонатного розчину, до складу якого входять полімерні реагенти, необхідно (в перерахунку на суху речовину) 40-100кг глини;3-5 кг Na ₂CO₃; 3-5 кг полімерного реагента (КМЦ, М-14 метас); 30-50кг ФХЛС; 0,5-1,0 кг хроматів; 3-5 кг NaOH (для метаса, М-14 і нейтралізації ФХЛС); обважнювач додають до отримання необхідної густини розчину.

Приготування хромлігносульфонатного розчину без полімера має аналогічну послідовність, а кількість матеріалів на 1м³ наступна: 60-160 кг глини, 10-20 кг ФХЛС, 20-40кг КССБ-4 (КССБ-2), 2-5 кг NaOH, 0,5-1,0 кг хроматів (при температурі >80⁰С) 0,1-0,3 кг триксана (0,03-0,08 МАС-200), решти вода.

При приготуванні лігносульфонатних розчинів на основі ССБ на 1м³ розчину потрібно: 80-200 кг глини, 300-40 кг ССБ, 10-30 кг УЩР, 5-10 кг NaOH, піногасник і 900-940л води. ССБ в розчин вводять у лужному вигляді, для цього готують водно-лужний розчин реагента у відношенні ЛСТ-луг 5: (на суху речовину).

Для попередження вспінювання розчинів ЛСТ, ФХЛС і КССБ при приготуванні водних розчинів реагентів у воду вводиться піногасник триксан кількістю 1-2% від маси сухого лігносульфонату.

 

 

ЛЕКЦІЯ № 15

 

Таблиця 15.1- Склад і властивості полімер глинистих бурових розчинів

Склад розчину	Вміст, кг/м^3					Показники властивостей
	1	2	3	4	5	6	УВ, с	У1/10, дПа	Ф, см^3	Показник рН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Глинопорошки ПБМА ПБМБ ПБВ ПБГ	50-70 50-70 60-90 90-110	40-60 40-60 50-80 80-100	40-60 40-60 50-80 80-100	20-40 20-40 30-60 40-80	20-50 20-50 30-60 40-80	50-70 50-70 60-90 70-100
Стабілізатори КМЦ-600 М-14ВВ   Метас   Гипан   НР-5   ПАА (ДК- Дрил 1-А) КССБ-2 ПЕО	1-6	2,5-4,0 2,5-4,0   1-5	1-2     0,1-0,6   0,1-0,6	1,5-2,0 1,5-2,0 1,0-1,5 1,5-2,0 0,3-0,8	1,5-2,0 1,5-2,0 1,0-1,5 1,5-2,0 0,3-0,8	1-2     10-30	20-80	0-90 0-120	3-15	7-10,5
Розріджувачі НТФ   ГМФН, ТПФН	0,2-0,3	0,1-0,5		0,1-0,3	0,1-0,3	0,1-0,2 0,3-0,4
Змащуючі добавки Нафта   СМАД Емультал	40-100 10-15	30-80   5-10		0,5-1,3		40-100 10-15
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Кремній-органічні речовини ГКЖ-10(11) Петросил-2М	5-6   3-4		1-8   0,5-3			4-6   2-3

Для приготування полімер-глинистого розчину на основі метасу або М-14ВВ можна застосовувати комплексні реагенти ГКЖ-10(11). В цьому випадку ГКЖ-10(11) замінює необхідну для гідролізу і розчинення полімерів луг, а також одночасно є гідрофобізуючою домішкою. Витрати матеріалів, враховуючи на товарні продукти, для приготування 1м³ комплексного реагенту складають: 50 кг метасу і 40л ГКЖ-10(11) (Петросил-2М-30л); 50кг М-14 і 80 л ГКЖ-10(11) (Петросил-2м-30л)

Полімер-глинистий розчин на основі НР-5 (нітронний реагент) готують, використовуючи реагент НР-5 або комплексний реагент НР-5 + ГКЖ-10(11)

Реагент НР-5 готують із таких компонентів: вода, сода каустична (їдкий натрій) і відходи волокна нітрон.

Можливе приготування двох марок НР: НР 3/5 І 7/10. Сировиною для отримання НР є відходи виробництва волокна нітрону і відходи його переробки підприємствами легкої промисловості.

Для приготування не використовується таке обладнання: металічна ємність об’ємом 8-10 м³ з нагрівачами, через які проходить пара від парової установки. Для регулювання температури і рівня рідини установлені термометр і водомірне скло.

При гідролізі виділяється аміак, який через витяжку виходить в атмосферу.

 

 

ЛЕКЦІЯ № 16

 

Таблиця 16.1 – Хлоркальцієві розчини

Склад розчину	Вміст, кг/м^3	Показники властивостей (min-max)
		УВ,с	Q1, дПа	Q10, дПа	Ф, см^3	рН
Глинопорошок ПББ ПБВ ПБГ ПБД	80-100 (80-100) (100-120) (120-160)	25-50	15-40	20-60	4-12		8,0-9,5
Реагенти-стабілізатори КМЦ Крохмаль КССБ КМЦ+КССБ ФХЛС+КМЦ ССБ+КМЦ	10-30 (10-30) (50-60) (10-15)+(20-30) (20-40)+(10-20) (10-30)+(10-20)
Спеціальні добавки Вапно (Ca(OH)2) Піногасник (триксан) МАС-200 (5%) Хлористий кальцій (кристалогідрат)	2-5 1-2   (5-10) 5-10 (7,5-15)
Змащуючі добавки Нафта Графіт	80-100 (10-13)

Густина 1060¸2200 залежно від вмісту глини та обважнювача.

Технологія приготування

 

Для отримання хлоркальцієвого розчину глинисту суспензію готують на прісній воді, яку оброблюють КМЦ і КССБ. Одночасно з КССб в розчин додають піногасник. Після отримання оптимальних показників (УВ=25¸30с, Q₁=12¸24 дПа, Q₁₀= 30¸60 дПа, Ф=3¸4 см³) розчин оброблюють хлористим кальцієм і вапном та визначають вміст кальцію у фільтраті.

Для приготування хлоркальцієвого розчину можна використовувати розчин, промивання яким розбурювали вищезалягаючі відклади: прісний, оброблений УЩР, вапняковий, гіпсовий та ін. Можливість переходу з простого розчину, обробленого ВЛР, на хлоркальцієвий залежить від концентрації у вихідному розчині гуматів натрію. При високому вмісті гуматів домішки CaCl₂ можуть викликати різке загущення системи. Для запобігання цього необхідно розчин попередньо обробити 5%-ним водним розчином лігносульфонатного реагенту (ФХЛС, ССБ) нейтралізованого домішкою каустичної соди до рН=9. Витрата реагенту на первинну обробку складає 30-50 л/м³. Після цього необхідно ввести 5-10кг/м³ КМЦ або крохмалю, 10-20 кг/м³ КССБ -2,4; 2-5 л/м³ піногасника, 1-3 л/м³ вапнистого молока густиною 1100-1120 кг/см³, а потім у два-три цикли добавити 10-15 кг/м³ хлористого кальцію. Вапно додається для підтримання рН розчину.

Домішки хлористого кальцю і вапна є причиною загущення розчину, інтенсивність якого залежить від якості підготовки вихідного розчину. При правильному підборі вихідної рецептури тривалість загущення не перевищує 1-2 цикли циркуляції. В ряді випадків хлористий кальцій і вапно можна вводити поетапно, протягом 2-3 довбання, щоб процес приготування не заважав поглибленню свердловини. Найбільш просто перевід здійснюється при малому вмісті твердої фази.(10-15% - для тонкодисперсних глин).

Ввід каустичної соди (NaOH) для підтримання рН розчину в межах 9-11 небажаний, оскільки відбувається утворення гідрооксиду кальція з вилученням іонів кальцію з фільтрату, а також підвищуються структурно-механічні і фільтраційні властивості розчину.

Підвищений вміст хлористого кальцію в розчині не бажано за трьома причинами. По-перше, найбільший ущільнюючий ефект, проявляється при концентрації іонів кальцію в межах до 3500 мг/л і її підвищення більшого ефекту не дає; по-друге, збільшення вмісту іонів кальція підвищує вимоги до реагентів-понижувачам фільтрації; по-третє, значно зростає електропровідність розчину, що ускладнює інтерпретацію геофізичних досліджень.

Приготування хлоркальцієвого розчину з вапнистого і гіпсового розчинів не викликає труднощів, варто тільки обробити розчин полімерним реагентом і КССБ-4, а потім ввести хлористий кальцій. Концентрація катіонів кальцію у фільтраті підтримується в межах 3000-3500мг/л. При зниженні концентрації додають 3-5 кг/м³ CaCl₂. Значення рН регулюється вводом вапнистого молока.

У випадку приготування хлоркальцієвого розчину, який містить акрилові полімери, порядок дій такий же, як і для приготування з гуматних розчинів.

 

Таблиця 16.2 – Правила переходу з хлоркальцієвого на інші типи розчинів

Розчин, на який здійснюється перевід	Технологія переводу
	Попередня підготовка розчину	Обробка розчину
1	2	3
Калієвий	Зниження вмісту глинистої твердої фази на 15-20%	Додають 0,2-0,3% КОН і 1-3 КССБ або другого лігносульфонату (ФХЛС). При наступних 2-3 циклах циркуляції додають 30-50кг/м^3 KCl, 2-4% КССБ або іншого лінгосульфонат (ФХЛС), 0,3-0,5% КМЦ і 0,1-0,3% КОН. При необхідності додають піногасник
Гуматний	Зниження вмісту глинистої твердої фази на 30-40%	Вилучення іонів кальцію шляхом їх переводу в нерозчинні карбонати домішкою Na2CO3 в кількості, еквімолекулярному вмісту іонів Са^++ в розчині, т.п. на кожні 10мг/л іонів Са^++ - 26,5 мг/л Na2CO3 і продовжують буріння з обробкою гуматним реагентом
Лігносульфонатний	Зниження вмісту глинистої твердої фази на 30-40%	А) вилучення іонів кальція шляхом їх переводу в нерозтворюючі карбонати добавкою Na2CO3 в кількості, еквімолекулярному вмісту іонів Са^++ в розчині, т.п. на кожні 10мг/л іонів Са^++ - 26,5 мг/л Na2CO3 і продовжують буріння з обробкою гуматним реагентом Б) закінчення вводу вапна і хлористого кальцію і продовження буріння з обробкою лігносульфонатами
Вапнистий	–	А) зниження вмісту Са^++ до 300-400мг/л шляхом їх переводу в нерозтворимі карбонати добавкою Na2CO3(на кожні 10мг/л іонів Са^++ - 26,5 мг/л Na2CO3) і продовження буріння з обробкою компонентами вапнякового розчину Б) закінчення вводу хлористого кальцію і продовження буріння здомішкою компонентів вапнистого розчину.
1	2	3
Гіпсовапнистий	–	Зниження вмісту іонів кальцію до 700-1200 мг/л і продовження буріння з обробкою компонентами гіпсовапнистого розчину
Полімернасичений або мінералізований	–	Зниження вмісту іонів кальцію до 100-150 мг/л вводом кальцієвої соди або фосфатів(перше краще). Провести обробку розчину полімерним реагентом (КМЦ, крохмаль, акрилати), ввести 1/3 необхідного розчину солі, дообробити полімерним реагентом і засолити розчин

Технологія приготування

Для приготування гіпсо-калієвого розчину глину диспергують в прісній воді з допомогою диспергатора або гідромішалки до отримання в’язкості 80-100 с.Підвищення ефективності диспергування глини може отримуватись диспергуванням у водному розчині УЩР (150+200 кг глинопорошка ПБД, 100-150 кг УЩР і вода. Після диспергування глинисту пасту розбавляють водо до умовної в’зкості 25-30 с і додають 3-5% водно –лужного лігносульфонатного реагента, 0,3-0,5% КМЦ –600. Потім знову додають лігносульфонатний реагент до отримання УВ =25-30с, У₁=6-30, У₁₀=18-90 д Па і лише після цього проводять інгібування (вводять гіпс або алесбастер, а потім KCl) і при необхідності обважнювач.

З метою зменшення розходів реагентів – понижувачів в’язкості і недопущення надмірного згущення перед початком вводу інгібуючих добавок, при первинній обробці бурового розчину, необхідно провести попереднє насичення розчину вапном протягом 2-3 цикли циркуляції або при інтенсивному перемішуванні до отримання розрідженого розчину до УВ=25-30 с.

Гіпсо- калієвий розчин може готуватися також на основі прмивальної рідини, яка застосовувалася при бурінні попереднього інтервалу.

Для переводу гіпсового і вапнякового розчинів в гіпсо-калієвий попередньо знижують їх в’язкість до 25 с з додаванням водного розчину лігносульфонатного реагенту, нейтралізованого до рН =9. Кількість лігносульфонатного реагента залежить від в’язкості вихідного розчину.

якщо в’язкість знижується недостатньо, буровий розчин потрібно розбавити водою. Потім додається 5%-ний водний розчин КМЦ-600 –0,3-0,5% (в переводі на суху речовину).Якщо густина вихідного розчину велика (r³ 1.7 г/см³), КМЦ потрібно вводити в сухому вигляді.Потім розчин розріджують до УВ=25-30 с додаванням 1-3 % лігносульфонатного реагенту і проводять обробку хлористим (азотно-кислим) калієм.

для отримання 1м³ лігносульфонатного реагента необхідно:

лігносульфонатного реагента (ФХЛС) –150 кг;

води –850 л;

 їдкого калія –10 кг;

Склад розчину	Вміст, кг/м^3	Показники властивостей
		r, кг/м^3	УВ, с	У1, дПа	У10, дПа	Ф, см3	рН	Са^++ мг/л	К^++, мг/л
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Глинопорошок   ПББ ПБВ ПБГ ПДБ	60-100 80-120 100-140 120-150	1080-2200	20-30	6-36	12-72	4-8	8-9	100-1500	2000-6000
Носії іонів калію і кальцію KCl Гіпс (алесбастер)	10-30 10-15
Понижувачі в’язкості Окзил (сухий) ФХЛС	30-50 20-40
Понижувач фільтрації КССБ-4 КМЦ (крохмал)	30-50 5-15
Змащуючи добавки Нафта	100-120
Спеціальні добавки Хромати Вапно Триксан КОН	2-5 2-5 01-0,5 5-10

хроматів-7-10 кг(при t >100⁰С)

 

Таблиця 17.1                                                                                                                                                                                      

 

 

Технологія приготування

Для приготування хлор-калієвого розчину використовується глиниста суспензія, приготовлена з попередньо гідратованого і продиспергованого в прісній воді глинопорошка, вміст 3-4% колоїдної складової. Прісний розчин обробляється полімерними реагентами і лігносульфонатами (в співвідношенні 1:10) через 1-2 год після перемішування додають КСl, а при необхідності - барит

При введенні хлористого калію розчин стає густим. Найбільше згущення відбувається при концентрації КСl 0,7-1,7% від об’єму розчину. Для відновлення властивостей бурового розчину використовуються два методи – закачування приготовленого розчину через свердловину протягом 1-2 циклів циркуляції і застосування в процесі приготування диспергуючих засобів (наприклад. гідравлічні диспергатори ДГ-1, ДГ-2). При використанні першого методу, підвищення тиску в процесі закачування згущеного бурового розчину вимагає зниження подачі насосів на 25-50%. Використання другого методу дозволяє уникнути коагуляційного згущення розчину і більше ніж у 2 рази знизити втрати часу на його приготування.

Хлор-калієвий розчин готується з використанням гумітів по наступній схемі. Ємність для приготування заповнюють прісною водою, потім додають відповідну кількість глинопорошку і перемішують протягом 2 години з використанням мішалок і гідро пістолетів (при використанні диспергаторів –5-6 циклів). Потім додають піногасник Т-66 (40-50 кг/м³) або Триксан (2-3 кг/м³) після чого розчин перемішують 10-15 хв.

Потім в розчин додають 1-3 кг/м³ КОН і через 10-15 хв додають УЩР кількістю 50-70 кг/м³. Стабілізація розчину проводиться 2 год, після чого вводиться КССБ- 10-30 кг/м³ і розчин перемішують ще протягом 0,5 год.Для одержання гуматів кальцію в розчин вводиться вапно кількістю 1-2 кг/м³ і через 0,5 год - - хлористий калій 30-50кг/м³. Розчинення хлористого калію відбувається через 1-1,2 год.

Приготування хлор-калієвого розчину із гуманного відбувається наступним чином. Розчин послідовно обробляється КОН 1,0-1,5 % 4-5% Т-66 (Т-80); 1-3% УЩР і 0,1-1,5 % КССБ (на суху речовину від об’єму розчину).Після 2-3 циклів циркуляції заміряється величина рН розчину, якщо вона становить нижче 11,5 додатково вводиться КОН. Потім вводиться в розчин вапно в сухому вигляді кількістю 0,1-0,2%, хлористий калій послідовно протягом 3-4 циклів циркуляції.

Можливе приготування хлор-калієвого розчину із прісного по натупній схемі. Попередньо розчин обробляється водним розчином лігносульфоната (ССБ, КССБ-4, ФХЛС, КОН) до одержання в’язкості 25-30с, вводять 5-10кг/м³полімерного реагента і лиш після цього додають хлористий калій протягом 2-3 циклів циркуляції. Показник рН хлор-калієвого розчину підтримується в межах 9-9,5 додаванням їдкого калію.

Хлор-калієвий розчин можна приготувати і з інших бурових розчинів. Основна умова при цьому – попереднє видалення із розчину іонів натрію і зниження вмісту колоїдних частин до 3-4 %. Тому за 100-150 м до потрібного інтервалу буріння з промиванням калієвим розчином їдкий натрій заміняють їдким калієм при приготуванні реагентів і регулюванні рН розчину.

Для надання змащуючи властивостей розчину в нього можна додавати нафту з сульфанолом (30:1) кількістю 8-12 %, СМАД-1 1-2% або бітумний концентрат, який складається з дизпалива, окисленого бітума і сульфазолу в співвідношенні (10:1:0,2) кількістю 5-10%.

ЛЕКЦІЯ № 19

 

Таблиця 19.1 – Склад і властивості силікатних розчинів

Склад розчину	Вміст, кг/м^3	Показники властивостей (min-max)
		УВ, с	Q1, дПа			Q10, дПа	Ф, см^3	РН
Глинопорошок ПББ ПБВ ПБГ ПБД	40-50 (50-60) (60-80) (80-100)	20¸40		9¸45	20¸135		4-8		8,5-9,5
Стабілізатори Гипан УЩР Крохмаль КМЦ Поліакриламід (ПАА)	50-80 (30-50) (5-10) (5-10) (1,5-2,5)
Понижувачі в’язкості ФХЛС КССБ	30-50 (30-50)
NaCl	0-200
рідке скло Na2SiO3	20-60
СМАД	10-20
Хромати	0-1,0

В дужках дані взаємозамінюючі матеріали

 

 

Вплив рідкого скла на цементні розчини (з портландцемента, шлакопіщані суміші, топливних смол або з кремній земистими добавками) однаковий – будь-яка концентрація прискорює терміни загущення та тужавіння. Тому при цементуванні свердловин, пробурених з використанням малосилікатних розчинів необхідно застосовувати буферні рідини.

Не слід розбурювати продуктивні пласти із використанням малосилікатних бурових розчинів, оскільки рідке скло, яке входить до його складу, володіє активно-кольматуючою дією. Коефіцієнт відновлення проникності продуктивних пластів при використанні силікатних розчинів не перевищує 64% (при вмісті Na₂SiO₃ в складі розчину біля 3%).

 

ЛЕКЦІЯ № 20

 

Малосилікатних розчинів

 

Розчини, оброблені солями алюмінію – це розчини, які містять в якості інгібуючої домішки солі алюмінію, які переходять у розчин в гідрооксид алюмінію. Залежно від складу і виду інгібуючого реагента, вони розділяються на алюмінізовані, алюмокалієві і алюмокальцієві.

Алюмінізовані розчини містять в якості інгібуючої домішки сіркокислий алюміній і застосовується для розбурювання аргілитів і молозволожених (до 10% вологи) висококолоїдних глин. При більш високій вологості глин, навколо її частинок утворюється міцний гідратний бар’єр, який запобігає притягуванню додатково зарядженого гідрооксиду алюмінію. Тому вони не дегідратуються і не коагулюють. Підвищення стійкості стінок свердловини і зменшення забруднення вибуреною породою при використанні цих розчинів може бути досягнуто за рахунок одночасної обробки розчину солями алюмінію і полімерними реагентами.

В алюмокалієвих розчинах в якості інгібуючої домішки використовують алюмокалієві квасці і гідрооксид калію. Цей розчин є носієм двох і трьох валентних катіонів, що забезпечують подвійне інгібування. Інгібуючий ефект досягається в наслідок блокування катіонами калію гексагональної структури глинистих мінералів і зниження їх гідратації. Гідрооксид алюмінію, утворюючись в розчині, адсорбуюється на дегідратованих вибурених глинистих частинках, запобігає їх диспергування і переходу в буровий розчин. Тому його інгібуюча дія вище, ніж у алюмінізованому і він може використовуватися також для розбурювання зволожених глинистих відкладів.

Алюмокальцієві розчини (АЛКАР) містять в якості інгібітора лужні гідролізатори портландцементів. В якості стабілізаторів у цих розчинах використовують лінгосульфонати, і тому для зменшення піноутворення і покращення їх властивостей використовують комбіновані ПАР (СНПХ-7214, СНПХ-7215, ХТ-48 та ін.). В більшості випадків це суміші блоксополімерів. При необхідності комбіновані ПАВ можуть бути замінені стійкими до кальцієвої агресії піногасниками (“Триксан”, МАС-200 та ін.) і мастильною домішкою. Дана така система інгібування відноситься до саморегулюючих, тобто до таких систем, в яких інгібітор знаходиться в глинистому розчині одночасно в розчиненій (дисоційованій) та нерозчиненій (недисоційованій) формі Аніони і катіони активно впливають на стан глинистих порід, стінок свердловини і саму вибурену глинисту породу.

Термостійкість алюмінизованого і алюмокалієвого розчинів досягає 200°С і вище, а алюмокальцієвого розчину – до 160°С.

Алюмінизовані розчини не втрачають своїх властивостей і не змінюють параметрів при попаданні в них пластової води, якщо її мінералізація не перевищує мінералізацію фільтрата бурового розчину.

 

Технологія приготування

Для приготування алюмінизованих і алюмокалієвих розчинів використовують або бентонітовий глинопорошок, або буровий розчин, на якому розбурювалися вищелегаючі горизонти.

В першому випадку глину диспергують в прісній воді до одержання пасти (14-18 %-ний концентрації) з умовною в’язкістю 80-100с. Пасту розводять водою до УВ= 25-30 с і вводять 3-5% лігносульфонатного реагента 5%-ної концентрації, попередньо обробленого NaOH або KOH до рН 9,0.

ЛЕКЦІЯ № 21

 

СОЛЕНАСИЧЕНІ БУРОВІ РОЗЧИНИ

 

Таблиця 21.1 – Склад і властивості стабілізованих і нестабілізованих соленасичених розчинів

Склад розчину	Вміст, кг/м^3	Показники властивостей (min-max)
		УВ,с		Q1, дПа		Q10,дПа		Ф, см^3	рН
Глинопорошок ПБМА ПБМБ ППМГ ПБВ ПБД	100-120 (100-120) (60-80) (120-150) (150-200)
Стабілізатори Метас (М-14ВВ)+КМЦ(ОЕЦ) УЩР+КМЦ КМЦ+ крохмаль ОЕЦ+ крохмаль Крохмаль Крохмаль+ КССБ	10-15+10-15(15-20) (40-60)+(10-15) (5-10)+(10-20) (5¸10)+(5¸10) (20-25) (15-20)+(40-50)	40-80		20-50		40-120		3-12	8-9,5
Розріджувачі ФХЛС+NaOH(5:1)	10-30
Спеціальні домішки NaCl Na2CO3, Na2SO4 Біхромати натрію(калію) NaOH (KOH) Т-66 (80)	до 300 20-30 0,1-0,5 3-5 10-30
Мастильні домішки Нафта Бітумний концентрат(СМАД)	80-120 (100-120)

Густина розчину 1200¸2200 кг/м³ залежно від кількості обважнювала.

В дужках дані взаємозамінюючі матеріали

 

 

Технологія приготування

 

Попередньо готують глинисту суспензію (14-16%-ної концентрації). Глину диспергують в прісній воді диспергатором(5-циклів) або через гідрозмішувач. На приготування такого розчину витрачається 150-200 кг глини і 920-940 л води. Після диспергування глинисту суспензію розбавляють водою. Потрібний для заданої густини розчину вміст глинистої колоїдної фази при обробці акриловими полімерами визначають за формулою: С_гл= 11,78 – 3,31· r_р – С_пол., де С_пол. – масова добавка полімера. Вводять 1–2% полімера-понижувача водовіддачі, а потім сіль до насичення і сульфат натрію. При необхідності обважнення паралельно з хлористим натрієм додають обважнювач.

Для зниження в’язкості додають хром лігносульфонатний реагент (ФХЛС) 5%- ної концентрації. Для покращення технологічних параметрів і забезпечення змащуючих властивостей в розчин вводять 10-12% нафти або 10-12% бітумного концентрату (15%-ного розчину нафтового високоокисленого бітума в малов’язкій нафті або дизельному паливі) і 0,2% сульфонола, рН розчину зберігають в межах 8,5-9,5 додаванням лугу.

Перевід на соленасиченй буровий розчин рекомендують за 30-40 м до крівлі соленосного горизонту. В якості основи для його отримання може бути використаний раніше застосований розчин. В цьому випадку відпадає необхідність в приготуванні початкової суспензії.

Нестабілізована промивна рідина може переводитись в стабілізовану в наступній послідовності. Вихідний розчин обробляють кальцинованою содою до повного вилучення іонів кальцію. Потім для підвищення структурно-механічних властивостей, зменшення водовіддачі і стабілізації соленасиченої системи вводять комплексну добавку (з глини, УЩР, кальцинованої соди і КМЦ), яку готують за наступною технологією. Прісну глинисту суспензію оброблюють пастою УЩР (складу 10:3) до отримання водовіддачі 2-3 см³/30хв. Потім в неї вводять кальциновану соду (2%) до повного вилучення іонів кальцію. Після відстою протягом доби цей розчин обробляють КМЦ (0,3-0,5% сухої речовини до об’єму розчину). 15-20% приготовленої суміші від об’єму розчину вводять в циркулюючий через свердловину соленасичений розчин. Одночасно промивна рідина дозасолюється. Обробку продовжують до одержання необхідних структурно-механічних характеристик.

Якщо соленасичений (стабілізований або нестабілізований) розчин готується на основі гуматного розчину, то при додавані солі можливе сильне загущення системи за рахунок утворення додаткової колоїдної фази з висолених гуматів. Для запобігання цього розчин попередньо розводиться водою до в’язкості 25 с, а потім вводиться нафта з графітом протягом 2-3-х циклів циркуляції розчину.

Соленасичений розчин може готуватися за наступною технологією. Глинопорошок диспергується в прісній воді разом з ферохромолігносульфонатом (співвідношення 10:1,25). У приготовлений таким чином гідратований глинопорошок вводиться в розсіл NaCl і диспергується протягом 2-4 годин, після чого проводиться кінцеве засолення розчину (ввід солі на кількість води, введеної з бентонітом) і його стабілізація захисними реагентами (КМЦ, крохмаль, акрилати та ін.).