Буровой раствор как обязательный компонент технологии бурения

Требования к топливам

Требования к различным видам топлива

Автомобильный бензин

Авиационный бензин

Реактивное топливо

Дизельное топливо

Характеристики топочного мазута

Технологическое экспортное топливо

Судовое топливо

Топливо газотурбинного двигателя

Параметры жидких топлив

Жидкие топлива по ТР ТС

Требования к топливам

Предъявляемые при применении и хранении требования к топливам:

• высокие энергетические и термодинамические характеристики продуктов сгорания;
• хорошая прокачиваемость;
• оптимальная испаряемость;
• минимальная коррозионная активность;
• высокая стабильность в условиях хранения и применения;
• нетоксичность продуктов сгорания;
• широкая сырьевая база, невысокая стоимость и доступность для получения в больших масштабах.

Энергетические и термодинамические характеристики

Высокие энергетические и термодинамические характеристики продуктов сгорания обеспечиваются если:

• при горении топлива выделяется максимальное количество тепла;
• продукты сгорания имеют:
  • малую молекулярную массу;
  • небольшую теплоемкость и теплопроводность;
  • высокое значение произведения удельной газовой постоянной на температуру горения (RT).

Прокачиваемость топлива

Хорошая прокачиваемость топлива – это способность обеспечивать надежное прокачивание по топливной системе машин, трубопроводам, насосам и другим агрегатам при любых условиях окружающей среды.

Испаряемость топлива

Оптимальная испаряемость топлива – это показатель, характеризующий минимальное его испарение в условиях хранения и транспортирования, а также испаряемость при применении в двигателе.

Коррозионная активность

Минимальная коррозионная активность топлива обеспечивает отсутствие компонентов, которые могут разрушать конструкционные материалы двигателя, средства хранения и транспортирования.

Стабильность

Высокая стабильность в условиях хранения и применения означает способность топлива сохранять свои свойства на протяжении длительного времени.

Нетоксичность

Нетоксичность продуктов сгорания означает отсутствие вредных веществ в выхлопных газах, которые могут оказывать токсическое воздействие на организм человека.

Не нашли нужную информацию? Воспользуйтесь поиском по сайту.

Буровые растворы широко применяются в технологическом процессе бурения с целью активизации разрушения горных пород и защиты оборудования от коррозии. Они должны быть устойчивыми к возмущающим воздействиям, а также безопасными для окружающей среды и обслуживающего персонала.

Буровые растворы: основные характеристики и применение

Буровой раствор (БР) – неотъемлемая часть процесса бурения скважин. Он играет важную роль в поддержании стабильности стенок скважины, удалении отходов, снижении трения, контроле давления и других аспектах процедуры. Состав и свойства БР могут изменяться в зависимости от конкретных условий бурения и требований технологического процесса.

Что такое буровой раствор?

Прежде всего, дадим определение буровому раствору. Это специальная жидкость, которая используется при бурении скважин. Она вливается в скважину с помощью специального оборудования и выполняет ряд функций.

• Помогает охлаждать и смазывать детали буровой установки, уменьшая трение и износ оборудования.
• Помогает при подъеме высверленного материала из скважины, уносит обрывки породы, защищает стенки скважины от обрушений.
• Содержит разные добавки – химические реагенты, которые способствуют разрушению горных пород и минимизации риска попадания газов или нефти в скважину.

Свойства бурового раствора

Свойства продукта зависят от конкретных условий бурения и требований технологического процесса. Рассмотрим некоторые свойства, которые характеризуют состав:

• Контроль плотности, вязкости, pH, растворимости и других свойств помогает обеспечить безопасность бурения и достижение требуемых результатов.
• При выборе подходящего продукта также оценивается его способность удерживать отложения и другие важные характеристики.

Состав бурового раствора

Состав БР может меняться в зависимости от типа грунта, глубины скважины, условий бурения и требований к качеству скважины. Однако общими компонентами БР являются:

• Вода
• Углеводородные частицы (битум, известняк, эмульсии инвертного типа)
• Добавки (бентонит, Ca(CO3)2 и другие)

Значение реагентов в составе раствора

Реагенты в составе БР играют важную роль при бурении, обеспечивая выполнение определенных функций:

• Бентонит улучшает свойства БР, такие как вязкость и способность удерживать отложения.
• Ca(CO3)2 используется в качестве щелочной добавки для уменьшения кислотности.

## Состав бурового раствора

Сода каустическая — щелочное вещество для регулирования pH, уменьшения кислотности.

Desco CF — агент для уменьшения образования пены, снижения вязкости.

Гаммаксан — полисахарид, используемый в качестве гелевого агента для улучшения свойств раствора.

FK-Lube — масло для смазки оборудования, уменьшения трения.

ПЭС-1 — полимер, используемый как регулятор вязкости.

ПАЦ НВ — полимер для улучшения вязкости, способности удерживать отложения.

REATROL — агент для улучшения свойств раствора и уменьшения вязкости.

Сода кальцинированная — щелочное вещество для регулирования pH и уменьшения кислотности.

Сода бикарбонат — щелочное вещество для регулирования pH, уменьшения кислотности.

Известь гашенная — щелочное вещество для регулирования pH, уменьшения кислотности.

Atren-Bio — биополимер для улучшения реологических свойств бурового раствора.

IKD — смесь полимеров для повышения вязкости, устранения образования нагара, уменьшения трения.

КМЦ 600 — карбоксиметилцеллюлоза для улучшения свойств раствора.

NaCl — натриевая соль для увеличения плотности.

## Таблица: Компоненты для приготовления и регулирования свойств бурового раствора

| Компонент | Функция                         | Тип материала | Материал                            |
|-----------|---------------------------------|---------------|-------------------------------------|
| Глины     | Активная дисперсионная среда     | Глины группы  | монтмориллонит, бейделлит, сапонит |
| Наполнители| Ликвидация поглощений            | Волокнистые   | Древесные опилки, асбест            |
|           | различной интенсивности          |               | торф, скорлупа ореховая             |
|           |                                 |               | , резиновая крошка, щебень          |
|           |                                 |               | , гравий, стружка целлофановая     |
|           |                                 |               | , бумажная, лузга подсолнечная      |
| Химические | Для получения БР с показателями  | Каустическая  | Едкий натр, гидроокись натрия       |
| реагенты  | свойств в соответствии с         | сода          |                                     |
|           | геолого-технологическими         |               |                                     |
|           | условиями бурения                |               |                                     |

## Виды буровых растворов

В зависимости от состава и применения, выделяются несколько видов буровых растворов:

- Водные: содержат воду, добавки (соли, полимеры) для улучшения свойств. Применяются для бурения в глинистых, сланцевых формациях.
- Масляные: используются для бурения в нефтяных, газовых скважинах. Основаны на масляных компонентах.

Аэрированные буровые растворы

Широко применяются в нефтегазовой промышленности для борьбы с поглощениями и повышения показателей механического бурения, увеличения проходки на долото и скорости проходки. Опыт бурения показывает, что аэрированные буровые растворы могут дать значительные преимущества по сравнению с традиционными буровыми растворами. В частности, они могут повысить производительность бурения и уменьшить износ оборудования, что приводит к повышению технико-экономических показателей и улучшению качества вскрытия продуктивных пластов.

Специализированные буровые растворы

Это БР, содержащие специальные химические реагенты для решения конкретных задач – обработки грунта, предотвращения скопления отложений и др.

Производство буровых растворов

Производство БР является сложным и ответственным процессом, который требует точной настройки оборудования, тщательного контроля качества, соблюдения правил безопасности.

Основные этапы изготовления БР:

• Подготовка ингредиентов и добавок
• Смешивание компонентов по определенным пропорциям
• Контроль качества полученного раствора
• Подача раствора в скважину

Производство требует строгого соблюдения всех правил безопасности, так как БР опасны для здоровья, окружающей среды. Поэтому работники, занятые в изготовлении продукта, должны пройти обучение, иметь соответствующую квалификацию.

Применение бурового раствора

БР играет важную роль в процессе бурения скважин. Специфика применения:

• Поддержание стабильности стенок скважины
• Удаление отходов
• Снижение трения
• Контроль давления
• Защита от коррозии
• Разведка месторождений

Выбор бурового раствора

Выбор БР зависит от многих факторов, таких как тип грунта или породы, которые будут буриться, глубина скважины, условия окружающей среды, требования к продуктивности скважины. Должен обеспечивать эффективное и безопасное бурение, отвечать стандартам и нормативам в данной области.

Например, для бурения скважин в скальных породах подходит БР на основе бентонита, который обеспечивает достаточную вязкость, плотность раствора, чтобы удерживать стенки скважины в нужном положении, предотвратить их обвалы. Если требуется бурение скважины в глинистых или песчаных грунтах, то может использоваться полимер-глинистый БР, который обеспечит нужную вязкость, плотность.

Важно учитывать условия окружающей среды. Например, при бурении скважин в районах с высоким содержанием сульфатов или других химически активных веществ, подходит БР с добавками, которые помогут предотвратить коррозию металлических элементов буровой установки. Кроме того, при выборе продукта надо учитывать требования к производительности скважины, бюджет проекта, ограничения на использование определенных химических веществ.

На нашем сайте вы можете купить стеарат натрия, используемый как стабилизатор для буровых растворов.

Автоматическая установка для измерения октанового числа бензинов

Подбор и модификация тяжелых жидкостей глушения

Никулин В.Ю., Мукминов Р.Р., Нигматуллин Т.Э., Мухаметов Ф.Х., Хазиев Л.Б., Субхангулов А.Р., Захаржевский Ю.А., Савчук Д.В., Курманчук Н.С.

АО «РОСПАН ИНТЕРНЕШНЛ»

В статье рассмотрены особенности и осложнения при глушении газовых скважин в условиях ачимовских коллекторов (пласты Ач3-4 и Ач52-3 Ново-Уренгойского и Восточно-Уренгойского лицензионных участков). В частности, при глушении происходит интенсивное поглощение жидкостей, снижение продуктивности скважин, коррозионное воздействие на внутрискважинное оборудование и потеря стабильности в условиях высоких температур. Определена зависимость изменения скин-фактора от плотности базового полимер-глинистого бурового раствора, используемого при глушении скважин. На основании проведенного комплекса лабораторных исследований установлено, что модифицированные высокоплотные растворы на основе смеси хлорида и нитрата кальция (плотностью 1 600 кг/м3) и смеси хлорида цинка и бромида кальция (плотностью 1 910 кг/м3) обеспечивают высокое восстановление проницаемости модели пласта после глушения.

Рис. 1. Распределение эксплуатационного фонда скважин АО «РОСПАН ИНТЕРНЕШНЛ» по расчетной плотности ЖГС

Базовые технологии глушения, применяемые на месторождении

Табл. 1. Опыт глушения скважин на объектах АО «РОСПАН ИНТЕРНЕШНЛ»

• полимер-глинистый буровой раствор (ПГБР) с баритом плотностьюдо 1,80 г/см3 — базовая технология (~80 % операций глушения скважин);• классические солевые растворы хлоридов (калия, натрия и кальция) плотностью 1,02–1,28 г/см3 — базовая технология (~20 % операций глушения скважин, преобладает применение раствора хлорида кальция);• ТЖГ на основе смеси минеральных солей (хлорида кальция, хлорида цинка, нитрата или бромида кальция) — неуспешный опыт при единичных скважино-операциях, связанный с высокой коррозионной агрессивностью;• БСГ с применением вязкоупругих составов (ВУС) на основе сшитых биополимеров (высокомолекулярная ксантановая смола) и суспензий на основе биополимеров с добавлением карбоната кальция и волокнистого материала — единичные операции в условиях АНПД при возникновении рисков поглощений.

Для первичной оценки степени влияния загрязнения ПЗП при использовании ПГБР проведен анализ изменения скин-фактора после глушения скважин без дополнительных геолого-технических мероприятий (плотность ПГБР более 1,15 г/см3). В данном случае в процессе интерпретации результатов исследований интегральный скин-фактор был разделен на две составляющие: характеризующие состояние притрещинной зоны при создании дополнительного фильтрационного сопротивления между скважиной и пластом и характеризующие влияние ПГБР на трещину ГРП (рис. 2).

Рис. 2. Изменение скин-фактора при применении ПГБР

В большинстве случаев наблюдается изменение интегрального скин-фактора, на которое преобладающее влияние оказывает скин-фактор, характеризующий загрязнение трещин ГРП. Отмечается, что с увеличением плотности ПГБР, т.е. с увеличением содержания твердых частиц в ПГБР, интенсивнее происходит ухудшение фильтрационно-емкостных свойств ПЗП из-за проникновения раствора и оседания барита. Влияние ПГБР на изменение скин-фактора рассмотренных добывающих скважин Ново-Уренгойского и Восточно-Уренгойского лицензионных участков можно оценить следующими зависимостями:

где ∆S — изменение интегрального скин-фактора после глушения с применением ПГБР, д. ед.; ∆Sгеом — изменение скин-фактора, характеризующего влияние на трещину ГРП, после глушения с применением ПГБР, д. ед.; ∆Sмех — изменение скин-фактора, характеризующего влияние на притрещинную зону пласта, после глушения с применением ПГБР, д. ед.; ρ — плотность ПГБР, г/см3.Учитывая значительное снижение продуктивности добывающих скважин после применения базовых технологий глушения в условиях рассматриваемых объектов, необходимо провести комплекс исследований для подбора новых составов и технологий глушения, обеспечивающих сохранение коллекторских свойств при проведении текущего и капитального ремонта скважин.

Для более детальной оценки влияния базовых ЖГС на продуктивность скважин проведены лабораторные исследования (ЛИ).Также в рамках проводимых ЛИ необходимо выявить особенности проведения исследований, которые следует учесть при дальнейшем тестировании новых ТЖГ. Комплекс исследований состоял из следующих этапов:1. Определение физико-химических свойств составов. Установлено, что скорость коррозии стали Ст3 в базовой ЖГС на основе хлорида кальция значительно превышает нормативный показатель и составляет 0,5 мм/год.2. Определение влияния ЖГС на фильтрационные свойства пласта по оценке коэффициента восстановления проницаемости (kвосст) водонасыщенного керна по модели пластовой воды (МПВ). По результатам анализа выборки кернового материала принято решение провести исследования на образцах керна двух проницаемостей — 0,2×10-3 мкм2 и 0,8×10-3 мкм2. По результатам данных исследований коэффициенты восстановления проницаемости не превышают 92 % (рис. 3). Можно также отметить, что ПГБР оказывает более негативное влияние на керн, чем раствор хлорида кальция.

Рис. 3. Коэффициент восстановления проницаемости моделей пористых сред по воде и газу после воздействия на них базовых ЖГС

3. Дополнительно для сравнения проведены опыты по фильтрации более подвижной газовой фазы после воздействия ЖГС на керне с большей проницаемостью (0,8×10-3 мкм2), коэффициент восстановления проницаемости для которой должен оказаться выше, чем для МПВ. Данное предположение было подтверждено, получены значения 99–100 %, что коррелирует с результатами гидродинамических исследований — влияние базовых ЖГС на породу за трещиной ГРП значительно ниже общего снижения продуктивности скважины. Тем не менее в условиях малых проницаемостей, где при измерении газопроницаемости наиболее заметно отклонение от закона Дарси из-за эффекта скольжения газа, проведение подобных исследований для оценки влияния жидкостей на ФЕС образцов породы требует дополнительной проработки методики интерпретации результатов.Таким образом, в дальнейших исследованиях при подборе новых ЖГС степень влияния высокоплотных солевых растворов на коллектор следует оценивать по параметру «Коэффициент восстановления проницаемости керна по МПВ» — не менее 92 %. Значения восстановления проницаемости по газу использовать для формирования рейтинга ТЖГ.Для оценки механизма снижения продуктивности скважин проведены опыты по влиянию ПГБР на модель трещины ГРП (проппантная набивка) при фильтрации различных флюидов, по результатам которых также отмечаются высокие коэффициенты восстановления проницаемости (МПВ — 98 %, керосин — 96 %, газ — 97 %). Полученные данные свидетельствуют о высокой степени выноса ПГБР из модели трещины ГРП при фильтрации газа.В данном случае при интерпретации полученных результатов следует учитывать, что исследования проведены на модели проппантной пачки. Следовательно, при проведении фильтрационного тестирования частицы ПГБР проникают в проппант и затем быстро вымываются (скорость фильтрации газа, которую можно создать на фильтрационной установке, составляет 0,17–1,70 м/ч). Но в условиях скважины ПГБР проникает сначала в трещину ГРП, а его фильтрат — также и в породу за трещиной. В областях на границе «проппант — порода», где скапливается наибольшее количество частиц ПГБР, будет минимальная скорость фильтрации газа в трещине ГРП при освоении (расчетные значения по данным дебитов скважин и геометрических параметров трещин ГРП — 0,06 м/ч и более), что приведет к низкому качеству извлечения ПГБР и увеличению неоднородности трещины ГРП (рис. 4). Для сравнения: на границе «трещина ГРП — скважина» скорость фильтрации газа составляет 1,75–9,26 м/с. Это и наблюдается по результатам гидродинамических исследований — наиболее негативное воздействие раствор оказывает именно на трещину.

Рис. 4. Загрязнение ПЗП при глушении скважины ПГБР

Лабораторные исследования ТЖГ

Рис. 5. Внешний вид ТЖГ, не допущенных до комплекса ЛИ: происходит выпадение осадка, снижение целевой плотности ТЖГ

Рецептуры двух других исследуемых ТЖГ потребовали дополнительной модификации с учетом их применимости к условиям месторождений АО «РОСПАН ИНТЕРНЕШНЛ».Исследования проводились в три этапа:1. анализ технической документации;2. определение технологических свойств (коррозионная агрессивность, объемное расширение керна, температура застывания, совместимость с пластовыми и технологическими жидкостями, плотность, коэффициент восстановления проницаемости) (табл. 2, рис. 6);3. обработка и анализ результатов.

Табл. 2. Результаты исследований растворов глушения

Рис. 6. Коэффициент восстановления проницаемости моделей пористых сред по МПВ и газу после воздействия на них ТЖГ

ТЖГ № 1 (плотность 1,60 г/см3)

ТЖГ № 2 (плотность 1,91 г/см3)

Следующая жидкость, прошедшая входной контроль, — на основе смеси хлорида цинка и бромида кальция плотностью 1,91 г/см3.Исходная рецептура не соответствовала нормативным показателям «скорость коррозии» и «объемное расширение керна при контакте с раствором глушения». И если проблема высокой скорости коррозии была решена подбором ИК, то для снижения объемного расширения керна принято решение закачки оторочки хлорида калия (KCl) в качестве ингибитора набухания глин. При проведении фильтрационных исследований было установлено, что коэффициент восстановления проницаемости керна, предварительно обработанного раствором KCl, по МПВ после воздействия на него раствора ТЖГ № 2 составляет 103–114 % (рис. 6). В опытах, проведенных без предварительной закачки в керн раствора KCl, коэффициент восстановления проницаемости достигалзначений 116–153 %.Данный эффект увеличения исходной проницаемости керна требует проведения специальных исследований для дальнейшего изучения, но, возможно, объясняется растворением карбонатной составляющей керна — pH раствора ~2–3, и, в отличие от ТЖГ № 1, данная жидкость совместима с соляной кислотой. Косвенно данный механизм подтверждается опытами с предварительной закачкой оторочки раствора хлорида калия, который частично нейтрализует воздействие жидкости глушения на породу. Также в исходной рецептуре ТЖГ № 2 могут присутствовать различные компоненты, такие как ПАВ, ИК, которые могут способствовать промывке пор керна и, как следствие, увеличению его исходной проницаемости.

ООО «РН-БашНИПИнефть»,АО «РОСПАН ИНТЕРНЕШНЛ»

Анализ результатов применения технологий глушения на Ново-Уренгойском и Восточно-Уренгойском лицензионных участках. Обоснование выбора новой технологии на основе мирового опыта и результатов исследований базовых применяемых жидкостей. Физико-химические и фильтрационные исследования высокоплотных модифицированных солевых растворов в условиях рассматриваемого объекта.

Уренгойское месторождение, глушение скважин, газовые скважины, аномально высокое пластовое давление, высокая температура, поглощения, блокирующие составы, суспензии, модификация

Никулин В.Ю., Мукминов Р.Р., Нигматуллин Т.Э., Мухаметов Ф.Х., Хазиев Л.Б., Субхангулов А.Р., Захаржевский Ю.А., Савчук Д.В., Курманчук Н.С. Снижение негативного влияния растворов глушения высокой плотности на продуктивность газовых скважин, эксплуатирующих ачимовские коллекторы. Часть 1. Подбор и модификация тяжелых жидкостей глушения // Экспозиция Нефть Газ. 2023. № 3. С. 52–57. DOI: 10.24412/2076-6785-2023-3-52-57

УДК 622.276.7 DOI: 10.24412/2076-6785-2023-3-52-57