ПОЛИМЕРТОРФОЩЕЛОЧНОЙ БУРОВОЙ РАСТВОР
POLYMER PEAT ALKALINE DRILLING MUD

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам получения буровых технологических жидкостей.
Успешность бурения нефтяных и газовых скважин в значительной степени зависит от состава и реологических свойств применяемых буровых растворов, которые должны обеспечивать безопасность и безаварийность ведения работ при высокой скорости и бурения и качественном вскрытии продуктивного пласта [Я.А. Рязанов. Энциклопедия по буровым растворам. - Оренбург: издательство «Летопись», 2005. - 664 с.].
Кольматация продуктивных пластов в процессе бурения - это процесс, в результате которого частично обратимо (а частично и необратимо), но существенно снижается проницаемость продуктивных пластов-коллекторов. Нередко происходит полная закупорка продуктивного пласта, и вызвать приток удается только с помощью специальных методов интенсификации, таких как гидравлический разрыв пласта, кислотная обработка, глубоко проникающая перфорация и др. Наукой и практикой установлено, что все компоненты бурового раствора (дисперсная фаза и дисперсная среда) активно взаимодействуют с продуктивным пластом.
Известны безглинистые буровые растворы, приготовленные путем обработки водной торфяной суспензии щелочными агентами, в качестве которых используются гидроксиды, карбонаты, силикаты щелочных металлов [Буровые растворы для осложненных условий / O.K. Ангелопуло, В.М. Подгорнов, В.Э. Аваков - М.: Недра, 1988].
Недостатком трехкомпонентных растворов (торф-вода-щелочной реагент) является высокая фильтрация и низкая технологичность получаемой системы, что в дальнейшем способствует высокому снижению фильтрационно-емкостных свойств пластов-коллекторов.
Известен буровой раствор, приготовление которого включает смешивание сапропеля с водным щелочным раствором и модифицирующей добавкой. Перед смешиванием с сапропелем в водный щелочной раствор вводят модифицирующую добавку, при этом в качестве модифицирующей добавки используют углеводородную жидкость в количестве не менее 0,1% объема щелочного раствора, а в качестве водного щелочного раствора используют водный раствор щелочного агента с концентрацией 0,15-1,20 мас. %, причем сапропель и водный щелочной раствор используют при соотношении 3-50 мас. ч. водного щелочного раствора на 1 мас.ч. сапропеля [патент РФ №2055089 от 27.02.1996 г.].
К недостаткам следует отнести низкие технологические свойства приготавливаемого бурового раствора, ограничения по срокам хранения сапропеля.
В качестве прототипа взят торфощелочной раствор [Патент РФ №2550704, 2015 г.], содержащий торф, калийносодержащий щелочной модификатор, ингибитор - хлористый калий, понизитель водоотдачи - полимерный флоккулянт, пеногаситель и воду.
Недостатком указанного раствора является низкая эффективность при вскрытии продуктивных пластов, а также низкая плотность. Такой раствор целесообразно применять при бурении интервалов, сложенных глинистыми породами и многолетнемерзлых пород.
Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности вскрытия продуктивных пластов в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.
Технический результат при создании изобретения заключается в разработке полимерторфощелочного бурового раствора для вскрытия продуктивных горизонтов в процессе бурения нефтяных и газовых скважин, обеспечивающего сохранение фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов.
Поставленная задача и технический результат достигается тем, что в отличие от известного торфощелочного бурового раствора, взятого за прототип, предлагаемый раствор дополнительно содержит утяжелитель - Барит, сапропель в качестве смазывающей добавки, а в качестве понизителя водоотдачи и флоккулянта - полимер DK DRILL при следующем соотношении компонентов, %:
Торф
5-8
Калийносодержащий щелочной модификатор
0,5-1,5
Полимер DK DRILL
0,3-1,4
Пеногаситель МАС-200М
1-3
Утяжелитель Барит
10-40
Сапропель
1-10
Вода
Остальное
Баритовый утяжелитель используется для приготовления утяжеленных буровых растворов, тампонажных цементов.
Баритовый концентрат представляет собой мелкий порошок белого цвета, обладающий высоким удельным весом. Его качественные характеристики устанавливаются ГОСТ 4682-84 (Концентрат баритовый. Технические условия).
DK DRILL действует как загуститель, уменьшает водоотдачу и позволяет проводить процесс бурения более плавно. DK DRILL хорошо проявляет свои свойства в разных видах глины, включающих свежую воду, морскую воду, насыщенный NaCl, и др. и обладает хорошими характеристиками контроля гидротации глинистых сланцев и уменьшения обезвоживания.
Исследования по применению гуматов (солей гуминовых кислот, получаемых в процессе обработки сапропеля) в буровых растворах показывают целесообразность введения их в буровые составы с целью уменьшения показателя фильтрации, улучшения реологических свойств и смазывающих способностей.
При добавлении гидроксида калия (калийносодержащего щелочного модификатора) в растворе происходит расщепление частиц торфа, в результате чего коллоидная фракция составляет менее 0,1 мм.
Для оценки эффективности разрабатываемых составов полимерторфощелочного бурового раствора проведены исследования на определение степени воздействия полимерторфощелочного бурового раствора на фильтрационно-емкостные свойства пород коллекторов (на примере одного из месторождений Западной Сибири) в условиях, моделирующих пластовые. Исследования проводились на установке «Model FDS-350».
Эксперимент проводился при следующих условиях: температура 70°C, горное давление - 60,60 МПа, пластовое давление - 24,50 МПа, эффективное давление 36,10 МПа.
Характеристики керна представлены в таблице 1.
Результаты определения степени воздействия торфощелочного бурового раствора на фильтрационно-емкостные свойства керна представлены в таблице 2.
Необходимо отметить, что при увеличении концентрации DK DRILL свыше 1,4% образуется непрокачивамый раствор, при концентрации <0,3% получается состав с низкими структурно-механическими свойствами.
Концентрация утяжелителя зависит от геологических условий, а точнее от пластового давления.
Таким образом, такой полимерторфощелочной буровой раствор можно рекомендовать для вскрытия продуктивных пластов, так как и торф, сапропель и нефть имеют органическое происхождение.
При определении степени воздействия полимерторфощелочного бурового раствора на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов очевидно, что проницаемость после воздействия раствора уменьшилась незначительно. Давление срыва корки произошло при перепаде давления 970 кПа (9,7 атм).