Выбор и обоснование вида бурового раствора для бурения высокоактивных глин

1. Тема: «Выбор и обоснование вида бурового раствора для бурения высокоактивных глин»

Студент:
Зиняев И.В., 4 курс ИНГТ группа 264/ИС
Руководитель: Коваль М. Е., к.т.н., доцент

2. Цели и задачи

Целью работы являлось: обосновать выбор и параметры биополимерного
высокоингибирующего бурового раствора для проходки высокоактивных глин,
обеспечив устойчивость ствола, высокую скорость бурения и минимальное
воздействие на коллектор.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- проанализировать опыт применения безглинистого хлоркалиевого
раствора и выявить причины его неэффективности в пластичных глинах.;
- сопоставить свойства альтернативных систем - инвертного эмульсионного
раствора и биополимерного высокоингибированного раствора - с точки зрения
ингибирования, экологичности и технологичности;
- сформировать оптимальный компонентный состав и регулировочные
параметры биополимерного раствора для фильтрации ≤ 2–6 см³/30 мин;
- определить требования к четырёхступенчатой системе очистки и оценить
ожидаемый технико-экономический эффект.
2

3. Применение рационального состава и вида бурового раствора при бурении высокоактивных глин

- высокими ингибирующими свойствами по отношению к породам разреза, слагающим стенки
скважины;
- обеспечивать их устойчивость на протяжении всего периода строительства;
- обладать высокими смазочными свойствами для улучшения условий работы
породоразрушающего инструмента на забое;
- обладать капсулирующими свойствами для предотвращения диспергирования шлама в процессе
транспортировки его на поверхность;
- обладать низким поверхностным натяжением фильтрата на границе с углеводородной жидкостью
для предотвращения изменения фильтрационно-емкостных свойств коллектора при
проникновении фильтрата бурового раствора в коллектор.
3

4. Компонентный состав безглинистого хлоркалиевого биополимерного бурового раствора

Наименование реагента
Калий хлористый (KCl)
Сода каустическая (NaOH)
Сода кальцинированная (Na2CO3)
Полианионная целлюлоза ПАЦ-Н,
ПАЦ-В
Модифицированный крахмал
Пеногаситель
Смазочная добавка
Ксантановая смола (полимер ХС)
– биополимер
Бактерицид
микрокальцит, молотый мрамор
(CaCO3)
Назначение
ингибирование глин
для регулирования рН в растворе
реагент для регулирования вязкости
дополнительная стабилизация раствора (понижает водоотдачу без
изменения реологических свойств, регулирует вязкость)
дополнительная стабилизация раствора (обладает повышенной
устойчивостью, понижает водоотдачу)
для снижения пенообразования
для уменьшения вероятности прихвата и сальникообразования
понижение фильтрации, регулирование структурно-механических
свойств, структурообразователь
для стабилизации и предотвращения биоразложения биополимера
закупоривание поровых отверстий, регулирование плотности
4

5. Результат применения безглинистого хлоркалиевого биополимерного бурового раствора

- затяжки, посадки инструмента при подъёме, наращиваниях;
- фиксируется нестабильное давление на стояке;
- не дохождение бурильного инструмента до забоя без проработки
и промывки;
- периодически обильный вынос кусков шлама.
5

6. Компонентный состав инвертного эмульсионного раствора (ИЭР)

Наименование реагента
Синтетическое масло
вода
Соль хлорида кальция (CaCl2)
Органофильная глина
Мрамор молотый (мелкого и
среднего помола) CaCO3
Барит (BaSO4)
Гидроксид кальция Ca(OH)2
(известь)
Эмульгатор
Модификатор реологии
Асфальтовая смола
Гидрофобизатор
Назначение
основа
основа
снижения активности водной фазы, ингибирование
структурообразователь
кольматант, утяжелитель
утяжелитель
повышение рН
для предотвращения объединения капелек воды и стабилизации
эмульсии
регулятор реологических свойств
понижение водоотдачи
снижает поверхностное натяжение на границе раздела масло/твердая
фаза барита, мрамора, выбуренного шлама, бурового инструмента
6

7. Недостатки применения инвертного эмульсионного раствора (ИЭР)

- обратимость в случае большого содержания твердой фазы;
- дефицит компонентов, необходимых для его приготовления;
- сложность очистки от шлама;
- сложность проведения и интерпретации результатов
электрометрических работ (ГИС);
- пожароопасность;
- экологическая вредность.
7

8. Параметры буровых растворов, применяемых при бурении

Параметр (api)
Единица
измерения
мин
Плотность
Условная вязкость в
интервале АНИ
Пластическая вязкость
ДНС
СНС (10сек/10мин)
Содержание песка
Рн
Толщина корки
Содержание Cl
Содержание Ca++
Содержание K+
Содержание смазки
Водоотдача (АНИ)
Содержание СaСО3
MBT
кг/м3
Сек/кв.
Сп
фнт/100фт2
фнт/100фт2
%
—
мм
мг/л
мг/л
мг/л
%
мл/30мин
кг/м3
кг/м3
Рекомендуемый диапазон
интервал хвостовика 3015-3605
интервал эк 577-3015 м
м
макс
мин
макс
1150
не менее 1340
40
-
65
10
4/6
<
<
8
-
<
30
35
13/25
1
10
1
<
400
<
>
<
1,5
10
60
63
0
40
-
60
15
5/7
<
<
35
35
15/25
0,5
12
0,5
50000
800
50000
2
5
100
14
10,5
1
-
<
>
<
>
<
>
˂
8

9. Компонентный состав применяемых буровых растворов

Наименование реагента
Концентрация, кг/м3
Назначение
Состав бурового раствора для бурения под эксплуатационную колонну
CALCIUM CARBONATE FINE
50
кольматант
CALCIUM CARBONATE MEDIUM
50
кольматант
CALCIUM CARBONATE COARSE
50
кольматант
CAUSTIC SODA
2
регулятор, рн
X-LUBE
15
смазывающая добавка
DUO-VIS NS
2,2
биополимер
REACAP
2
инкапсулятор
POLY-PLUS DRY
2
инкапсулятор
POLYPAC ELV
2
регулятор водоотдачи
POLYPAC R
1
регулятор реологии
D-D
1
детергент
SAPP
1
разжижитесь
SP-101
6
регулятор водоотдачи, инкапсулятор
Состав бурового раствора для бурения горизонтального участка
CALCIUM CARBONATE FINE
70
кольматант
CALCIUM CARBONATE MEDIUM
70
кольматант
CALCIUM CARBONATE COARSE
60
кольматант
REATROL
20
регулятор водоотдачи
POTASSIUM CHLORIDE
140
источник ионов, K+
LIME
2,5
буфер Рн
CAUSTIC SODA
3,5
регулятор, Рн
X-LUBE
20
смазывающая добавка
DUO-VIS NS
4
биополимер
RFDEFOAM
0,2
пеногаситель
REMACID
1
бактерицид
BARITE (BIG BAG)
160
утяжелитель
9

10. Биополимерный высокоингибирующий раствор отличается:

- широким диапазоном реологических свойств;
- способностью обеспечивать эффективную работу породоразрушающего инструмента за
счет резкого снижения вязкости при высоких скоростях сдвига и мгновенной фильтрации;
- способностью создавать достаточно высокую выносящую способность бурового
раствора за счет тиксотропного восстановлении структуры в режиме низких скоростей
сдвига;
- способностью формировать кольматационный экран в призабойной зоне пласта (ПЗП);
- способностью снижать гидравлическое сопротивление в трубном пространстве при
турбулентном режиме, уменьшая тем самым гидродинамическое давление и негативное
воздействие на пласт.
10

11. Преимущества использования биополимерного высокоингибирующего раствора при прохождении высокоактивных глин:

- экологическая безопасность;
- высокие триботехнические свойства;
- низкие фильтрационные свойства;
- минимальное воздействие жидкой фазы на глинистые минералы, а следовательно
стабильность протяжённого открытого ствола;
- высокая термостабильность;
- высокая стабильность раствора во времени (сут).
11

12. Выводы

Хлоркалиевый биополимерный раствор не обеспечивает
достаточного ингибирования пластичных глин, что приводит к
затяжкам, нестабильности ствола и росту непроизводительных
затрат.
Инвертный эмульсионный раствор успешно стабилизирует
высокоактивные глины, но его экологическая и логистическая
обременительность ограничивает применение.
Биополимерный высокоингибирующий раствор при правильной
системе очистки сочетает надёжное ингибирование с
экологической безопасностью, повышает механическую скорость
бурения и сокращает сроки строительства скважины.
12

13.

СПАСИБО
Самарский государственный
технический университет
https://samgtu.ru/
13