Исследование и разработка буровых растворов для проводки скважин в глинистых и солевых отложениях

Разработанная технология приготовления утяжеленных растворов на основе высокорастворимых солей реализуется в два этапа: приготовление базовой системы из палыгорскитового глинопорошка с вводом солей и стабилизатора; утяжеление баритовым концентратом и стабилизация.

Таблица 2 - Показатели утяжеленного бромнатриевого раствора

Разработаны составы утяжеленных растворов плотностью более 2500 кг/м3 на основе конденсируемого сульфата бария плотностью 4500 кг/м3, который выполняет функции структурообразователя и эффективного утяжелителя.

Базовые системы с конденсируемым сульфатом бария получают согласно следующим реакциям:

К2SО4 + ВаСl2 > ВаSО4 + 2КСl;

NаSО4 + ВаСl2 > ВаSО4 + 2NаСl;

МgSО4 + ВаСl2 > ВаSO4 + МgСl2;

ZnSО4 + ВаСl2 > ВаSО4 + ZnСl2.

Соблюдение разработанной технологии приготовления позволяет получать базовые системы с различными плотностями при минимальных значениях вязкости и СНС. После получения базовых систем разработанная технология предусматривает утяжеление до требуемой плотности баритовым концентратом. Растворы с конденсируемым сульфатом бария после утяжеления баритовым концентратом имеют удовлетворительные значения вязкости и СНС при плотностях 2500-2700 кг/м3 (табл. 3).

Технология приготовления утяжеленных растворов с конденсируемым сульфатом бария предусматривает два этапа: приготовление базовой системы порционным вводом сульфата натрия, калия, магния или цинка и соответствующего количества хлорида бария в присутствии стабилизатора; утяжеление баритовым концентратом и стабилизация.

Термостойкость утяжеленных растворов плотностью более 2500 кг/м3 составляет 125 С.

В пятой главе приведены результаты промышленных испытаний и применения: дезинтеграторной обработки при приготовлении буровых растворов на водной основе; углеводородных растворов обычного и дезинтеграторного приготовления; растворов, содержащих гидрофобные кольматанты для сохранения устойчивости глинистых пород.

Для внедрения в практику выявленных в лабораторных условиях положительных эффектов механохимической активации глиноматериалов, химических реагентов и буровых растворов была использована передвижная дезинтеграторная установка, предназначенная для приготовления буровых растворов и управления их свойствами.

Таблица 3 - Показатели утяжеленных растворов с конденсируемым сульфатом бария

Дезинтеграторная технология управления свойствами буровых растворов на водной основе использовалась при выполнении следующих операций: приготовление свежего раствора; приготовление малоглинистых и эмульсионных растворов; приготовление раствора на базе циркулирующего в скважине; приготовление и утяжеление раствора из бросовых материалов (регенерация). Всего дезинтеграторной обработке подвергнуто свыше 10 000 м3 раствора на водной основе, что позволило сэкономить более 1500 т глинопорошка, 4500 т барита, 75 т КМЦ и крахмала, 800 т технической соли и сократить затраты времени на 2200 ч.

Применение известково-битумного раствора (ИБР) дезинтеграторного приготовления при бурении скважин № 15 Урихтау (4210-4630 м) и № 63 Жанажол (3415-3915 м) позволило сократить расход материалов (извести в 2 и битума в 1,5 раза), времени на приготовление и регулирование показателей в процессе углубления (на 508 ч). Кроме того, было достигнуто увеличение механической скорости (на 54 %) и проходки на долото (на 65 %).

Промышленные испытания госсиполовых растворов осуществлены на скважинах № 14 Кумколь (ПГО «Южказгеология»), № 26 Карачаганак (ПГО «Уральскнефтегазгеология»), № 4 Каратюбе и № 2 Копа (ПГО «Актюбнефтегазгеология»). Применение госсиполовых растворов позволило добиться планового выноса керна для определения фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов; безаварийного бурения с номинальным диаметром ствола скважины; минимальных затрат материалов и времени на управление технологическими показателями раствора. Использование госсиполовых растворов позволило упростить (по сравнению с ИБР) технологию приготовления, исключить из состава дефицитные и нетехнологичные материалы - высокоокисленный битум и негашеную известь.

Применение новых составов гидрофобных кольматантов в Прикаспийской впадине более чем в 50-ти глубоких скважинах ПГО «Актюбнефтегазгеология» (скв. № 26 Кокбулак, № 69 Каратюбе, № 2П Джуса и др.), характеризующихся неустойчивым поведением глин на глубинах от 3000 до 4500 м, позволило ликвидировать осложнения и сохранить устойчивость ствола скважин.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработанная технология получения буровых растворов с различной дисперсионной средой, предусматривающая механохимическую активацию в дезинтеграторной установке, позволяет улучшить их структурно-реологические и фильтрационные показатели.

2. Установлены наиболее эффективные режимы дезинтеграторной обработки для различных систем буровых растворов, обеспечивающие снижение расхода глиноматериалов в 2 раза и понизителей фильтрации в 1,5 раза при одновременном сокращении времени.

3. Исследование соединений с различными полярностями связей позволило установить механизм их влияния на технологические показатели углеводородных растворов.

4. На основе представлений супрамолекулярной химии разработаны научные основы управления свойствами углеводородных растворов путем регулирования состояния и свойств воды, новые эффективные составы углеводородных растворов и технологии их получения.

5. Установлено, что устойчивость глинистых пород обеспечивается управляемой гидрофобной кольматацией, включающей механическое закупоривание гидрофобными материалами микро- и макротрещин, а также физико-химическое - путем заполнения и образования соединений включения в структуре воды в глине.

6. Для сохранения устойчивости ствола с гидратационноактивными глинами буровые растворы должны содержать гидрофобные кольматанты, способные формировать на поверхности глин соединения включения, а для повышения эффективности физико-химической кольматации необходимо, чтобы состав дисперсионной среды гидрофобного кольматанта был представлен спектром полимолекулярных соединений.

7. Разработанные составы и технологии получения утяжеленных буровых растворов плотностью 2500 кг/мі и более посредством ввода высокорастворимых солей и баритового утяжелителя, позволяющего регулировать содержание твердой фазы, а также конденсирования сульфата бария при взаимодействии составляющих компонентов и ввода баритового утяжелителя, могут быть успешно применены с целью увеличения плотности растворов.

8. Результаты, полученные в процессе исследований, подтверждены промышленным внедрением дезинтеграторной технологии при приготовлении и регенерации глинистых, малоглинистых, эмульсионных и углеводородных растворов на более 80-ти скважинах в Прикаспийской впадине.

9. Промышленное внедрение новых составов и технологий получения водных и углеводородных растворов при строительстве глубоких скважин в Прикаспийской впадине подтвердили их высокую эффективность за счет сокращения расхода материалов (структурообразователей в 2 и стабилизаторов в 1,5раза) и времени на приготовление и регулирование показателей в процессе углубления (более чем в 2 раза), а также увеличения механической скорости и проходки на долото.

10. Применение составов гидрофобных кольматантов позволило ликвидировать осыпания глинистых пород более чем в 50 глубоких скважинах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Гайдаров М.М-Р. Опыт предупреждения нефтегазопроявлений при бурении скважин в условиях АВПД / В.П. Андреев, М.М-Р. Гайдаров // Экспресс-информация. Серия «Бурение». - М.: ВНИИОЭНГ, 1987. - Вып. 2. - С. 5-7.

2. Гайдаров М.М-Р. Новые рецептуры безглинистых буровых растворов // Азербайджанское нефтяное хозяйство. - 1989. - № 11. - С. 22-26.

3. Гайдаров М.М-Р. Гидрофобизирующая добавка к буровым растворам в целях сохранения устойчивости стенок скважины // Экспресс-информация. Серия «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». - М.: ВНИИОЭНГ, 1990. - Вып. 11. - С. 37-40.

4. Гайдаров М.М-Р. Сверхтяжелый бромиднатриевый буровой раствор для бурения в сложных геологических условиях Прикаспийской впадины // Экспресс-информация. Серия «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». - М.: ВНИИОЭНГ, 1991. - Вып. 1. - С. 16-19.

5. Гайдаров М.М-Р. Сверхтяжелый калиевый буровой раствор для бурения в сложных геологических условиях // Азербайджанское нефтяное хозяйство. - 1991. - № 1. - С. 21-25.

6. Гайдаров М.М-Р. Дезинтеграторный способ регулирования свойств минерализованных и высокоминерализованных растворов / Р.И. Кулиев, В.П. Андреев, М.М-Р. Гайдаров // Известия вузов. Серия «Нефть и газ». - 1991 - № 5 - С. 24-29.

7. Гайдаров М.М-Р. Разработка сверхтяжелых буровых растворов с конденсируемым утяжелителем для сложных условий Прикаспийской впадины / М.М-Р. Гайдаров, А.Б. Калиев, Р.И. Кулиев и др. // Нефтяное хозяйство, 1992 - № 5 - С. 14-16.

8. Гайдаров М.М-Р. Опыт регулирования содержания твердой фазы в буровом растворе при бурении глубоких скважин в Прикаспийской впадине / М.М-Р. Гайдаров, Ю.И. Кирьян, Б.Н. Москаленко, В.А. Сташков // НТИС Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 1992. - № 9-10. - С. 22-24.

9. Гайдаров М.М-Р. Разработка новых растворов для ведения буровых и специальных работ в сложных геологических условиях / Р.И. Кулиев, М.М-Р. Гайдаров // «Ученые записки». Азербайджанская Государственная Нефтяная Академия, - Баку, - 1992. - С. 33-39

10. Гайдаров М.М-Р. Разработка и применение безглинистых и малоглинистых растворов в сложных геологических условиях Прикаспийской впадины / М.М-Р. Гайдаров, С.С. Бейсеков // Экспресс-информация. Серия «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». - М.: ВНИИОЭНГ, 1993. - Вып. 2. - С. 24-29.

11. Гайдаров М.М-Р. Разработка буровых растворов на основе отходов растительного сырья // Экспресс-информация. Серия «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». - М.: ВНИИОЭНГ, 1993. - Вып. - Вып.4. - С. 8-13.

12. Гайдаров М. М-Р. Разработка и промысловые испытания кольматантов для сохранения устойчивости потенциально неустойчивых пород / М.М-Р. Гайдаров, В.П Андреев, С. Б. Жарменов // Нефтяное хозяйство. - 1994. - № 3. - С. 30-33.

13. Гайдаров М.М-Р. Опыт применения новых буровых растворов в Прикаспийской впадине / М.М-Р. Гайдаров, В.П. Андреев, Б.Д. Альсеитов и др. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 1994. - № 4-5. - С. 24-29.

14. Гайдаров М.М-Р. Применение известково-битумного раствора дезинтеграторного приготовления / М.М-Р. Гайдаров, В.П. Андреев, Г.Г. Прокудин // Нефтяное хозяйство. - 1994. - № 6. - С. 49-51.

15. Гайдаров М.М-Р. Дезинтеграторная технология приготовления буровых растворов и технологических жидкостей / М.М-Р. Гайдаров, В.И. Нифантов, К.И. Джафаров // ПХГ: надежность и эффективность: материалы Международной конференции (Москва, 11-13 октября 2006 г.). - М.: ИРЦ Газпром, 2007. - Т. 2. - С. 61-73.

16. Гайдаров М. М-Р. Дезинтеграторная активация растворов, содержащих КМЦ и крахмал / М.М-Р. Гайдаров, С.А. Кравцов, В.М. Пищухин // Эфиры целлюлозы и крахмала: синтез, свойства, применение: материалы ХI Международной научно-технической конференции. -Владимир: Полицелл. - 2007. - С. 184-187.

17. Гайдаров М. М-Р. Устойчивость глин / М.М-Р. Гайдаров, С.А. Кравцов // Нефтяное хозяйство. - 2007. - № 10 - С. 136-138.

18. Гайдаров М. М-Р. Дезинтеграторная технология приготовления буровых растворов и технологических жидкостей / М.М-Р. Гайдаров, С.А. Кравцов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - М.: ВНИИОЭНГ, 2007. - № 10. - С. 29-33.

19. Гайдаров М. М-Р. Дезинтеграторный способ активации буровых растворов / М.М-Р. Гайдаров, С.А. Кравцов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2007. - № 11 - С. 35-39.

20. Гайдаров М. М-Р. Сохранение устойчивости глинистых пород путем гидрофобной кольматации / М.М-Р. Гайдаров, С.А. Кравцов, М.А. Юсупходжаев // Газовая промышленность.-2007. - №11. - С. 87-90.

21. Гайдаров М. М-Р. Облегченные буровые растворы на углеводородной основе с добавкой микросфер / М.М-Р. Гайдаров, А.В. Сутырин, М.А. Юсупходжаев // Газовая промышленность. - 2007. - № 12. - С. 66-68.

22. Гайдаров М.М-Р. Механохимическая активация буровых растворов / М.М-Р. Гайдаров, С.А. Кравцов // Обз. инф. Серия «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений». - М.: ИРЦ Газпром, 2007. - 72 с.

23. Гайдаров М. М-Р. Гидрофобная кольматация глинистых отложений / М.М-Р. Гайдаров, Я.М. Курбанов, Р.З. Шарафутдинова // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2008. - № 4. - С. 30 -34.

24. Гайдаров М. М-Р. Применение углеводородных буровых растворов при бурении глубоких скважин / М.М-Р. Гайдаров, Я.М. Курбанов // Нефтяное хозяйство. - 2008. - № 4. - С. 41-43.

25 .Гайдаров М.М-Р. Облегченные технологические жидкости / Я.М. Курбанов, М.М-Р. Гайдаров // Известия вузов. Серия «Нефть и газ». - 2008. - № 4. - С.15-21.

26. Гайдаров М.М-Р. Гидрофобная кольматация глин // Вопросы строительства, эксплуатации и капитального ремонта скважин: сб. науч. тр. - М.: ВНИИГАЗ, 2008. - С. 63-78.

27. Гайдаров М.М-Р. Применение нанотехнологий для стабилизации глинистых отложений при строительстве скважин / З.З. Шарафутдинов, М.М-Р. Гайдаров, В.И.Крылов, Р.З. Шарафутдинова // Бурение и нефть. - 2008 - № 12. - С. 13-15.

28. Гайдаров М.М-Р. Стабилизация глинистых отложений на основе нанотехнологий / З.З.Шарафутдинов, М.М-Р. Гайдаров, В.И. Крылов и др. // Бурение и нефть. - 2009. - № 1. - С. 41-44.

29. Безглинистый утяжеленный буровой раствор: а. с. 175275 Рос. Федерация: СО 9 К 7/02 / М.М-Р. Гайдаров (Рос. Федерация), М.А. Танкибаев (Респ. Казахстан), У.С. Карабалин (Респ. Казахстан). - 1992.

30. Кольматирующий состав для буровых растворов: пат. 2051943 Рос. Федерация / М.М-Р. Гайдаров (Рос. Федерация), М.А. Танкибаев (Респ. Казахстан), В. П. Андреев (Рос. Федерация), Р.И. Кулиев (Респ. Азербайджан). - 1992.

31. Кольматирующий состав для буровых растворов: пат. 2447 Респ. Казахстан / М.М-Р. Гайдаров (Рос. Федерация), М.А. Танкибаев (Респ. Казахстан), В. П. Андреев (Рос. Федерация). - 1993.

32. Способ обработки известково-битумного раствора: пат. 93005931 Рос. Федерация / М.М-Р. Гайдаров (Рос. Федерация), М.А. Танкибаев (Респ. Казахстан). - заявл. 01.02.93.

33.Безглинистый буровой раствор: пат. Рос. Федерация 2051945 / М.М-Р. Гайдаров (Рос. Федерация), Р.И. Кулиев (Респ. Азербайджан), М.А. Танкибаев (Респ. Казахстан). - 1996.

34. Реагент-стабилизатор буровых растворов и способ его получения: пат. Рос. Федерация 2053245 / М.М-Р. Гайдаров (Рос. Федерация), А.Б. Калиев (Респ. Казахстан), М.А Танкибаев (Респ. Казахстан) и др. - 1996.

35. Безглинистый буровой раствор: пат. Рос. Федерация 2051946 / М.М-Р. Гайдаров (Рос. Федерация), М.А Танкибаев (Респ. Казахстан). - 1996.

З6. Кольматирующий состав для обработки буровых растворов: заявка 93005932 Рос. Федерация / М.М-Р. Гайдаров (Рос. Федерация), В.П. Андреев (Рос. Федерация), М.А Танкибаев (Респ. Казахстан). - 1996.

37. Буровой раствор на углеводородной основе: пат. 2064957 Рос. Федерация / М.Р. Мавлютов, Н.Х. Каримов, М.М-Р. Гайдаров (Рос. Федерация) и др. - 1996.

38. Буровой раствор на углеводородной основе: пат. 2379324 Рос. Федерация / М.М-Р. Гайдаров, Е.А. Рогов (Рос. Федерация). - 2010.

39. Способ приготовления глинистого раствора: заявка 2008135510 Рос. Федерация / М.М-Р. Гайдаров, Е.А. Рогов (Рос. Федерация). - 2010.

40. Способ приготовления бурового раствора с использованием полисахаридов: пат. 2382807 Рос. Федерация / М.М-Р. Гайдаров, Е.А. Рогов (Рос. Федерация). - 2010.

41. Способ приготовления бурового раствора с использованием понизителя фильтрации полуколлоидного типа: пат. 2382808 Рос. Федерация / М.М-Р. Гайдаров, Е.А. Рогов (Рос. Федерация). - 2010.

42. Гайдаров М.М.-Р., Рогов Е.А. Буровой раствор на углеводородной основе: заявка 2008135525 Рос. Федерация / М.М-Р. Гайдаров, Е.А. Рогов (Рос. Федерация). - 2010.

Размещено на Allbest.ru