СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ СОЛЕНАСЫЩЕННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА
STABILISATION METHOD OF SALT-SATURATED DRILLING MUD

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к буровым растворам для бурения нефтяных и газовых скважин.
Известно, что одним из способов стабилизации соленасыщенного бурового раствора является его совместная обработка полимерными реагентами, одним из которых является модифицированный крахмал (МК), а в качестве второго полимерного реагента могут быть использованы карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), гидролизованный полиакрилонитрил (гипан), реагент К-4, сульфит-спиртовая барда (ССБ) или конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ) [1, 2].
Стабильность бурового раствора оценивается изменением значения показателя фильтрации во времени. Увеличение значения фильтрации через определенное время означает снижение стабильности бурового раствора.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ совместной обработки бурового раствора полимерными реагентами: модифицированным крахмалом и сульфит-спиртовой бардой (ССБ) [1]. Недостатками этого способа по сравнению с предлагаемым решением являются повышенная пенообразующая способность, характеризующаяся значением коэффициента вспенивания, и невысокая стабильность бурового раствора во времени.
Задачей изобретения является улучшение качества соленасыщенных буровых растворов за счет снижения пенообразующей способности и повышения стабильности во времени.
Поставленная задача достигается тем, что в способе стабилизации соленасыщенного бурового раствора, включающем обработку указанного раствора модифицированным крахмалом, согласно изобретению, в качестве модифицированного крахмала используют декстрин и Фито-РК, при следующем соотношении ингредиентов, мас.% к объему бурового раствора:
декстрин
1,7 - 2,0
Фито-РК
1,3-1,5
12
20
10
Декстрин представляет собой углевод (СНО), получаемый из крахмала путем нагревания до 210°, действием слабых кислот или ферментом диастаза.
Фито-РК - крахмальный реагент, предназначенный для бурения нефтяных и газовых скважин, представляет собой модифицированный крахмал: порошок белого цвета с массовой долей влаги 4,0% и растворимостью 99,8%. Выпускается ООО «НПК «Спецбуртехнология» согласно ТУ 10 РФ 1039-92 (г.Москва).
Гранула крахмала состоит из разветвленных полисахаридных молекул амилопектина и линейных молекул амилозы. Деструкция крахмального реагента и потеря способности снижать фильтрацию бурового раствора происходит из-за ретроградации, вызванной ассоциацией молекул амилозы. Для повышения стабилизирующей способности Фито-РК необходимо было подобрать реагент с меньшей молекулярной массой, способный создать сферические препятствия для сближения линейных молекул амилозы.
Важным отличием декстрина от Фито-РК является его лучшая растворимость в воде, на чем основано его действие как связующего звена. Кроме того, декстрин обладает эмульгирующей способностью.
Лабораторные исследования проводились на соленасыщенном палыгорскитовом глинистом растворе 8%-ой концентрации. Реагенты вводились в раствор в товарном виде.
Приводим примеры осуществления способа стабилизации соленасыщенного бурового раствора в лабораторных условиях.
Пример 1.
3
Для приготовления глинистого раствора в стакан наливают 920 см воды питьевой и насыпают (80±0,5) г глинопорошка. Содержимое перемешивают миксером или мешалкой с числом оборотов не менее 3000 в минуту в течение 20-30 мин.
Раствор глинопорошка в воде оставляют для набухания на 24 часа, затем перемешивают миксером или мешалкой с числом оборотов не менее 3000 в минуту в течение 20 минут. Таким образом получают пресный глинистый раствор.
Для получения соленасыщенного глинистого раствора в пресный раствор вводят (300±1) г соли поваренной пищевой и продолжают перемешивание в течение 30-40 мин до полного ее растворения.
Так как после засолонения вязкость раствора возрастает, его необходимо разбавить рассолом до условной вязкости 25-30 с.
Для стабилизации приготовленного раствора проводится обработка реагентами-стабилизаторами. К 500 мл соленасыщенного глинистого раствора при постоянном перемешивании постепенно вводятся 8,5 г (1,7 мас.% к объему раствора) декстрина и 6,5 г (1,3 мас.% к объему раствора) Фито-РК. Раствор перемешивается в течение 30-40 минут.
Пример 2.
Соленасыщенный глинистый раствор готовится как в примере 1.
К 500 мл приготовленного раствора при постоянном перемешивании постепенно вводятся 10 г (2 мас.% к объему раствора) декстрина и 7,5 г (1,5 мас.% к объему раствора) Фито-РК. Раствор перемешивается в течение 30-40 минут.
В таблице даны параметры соленасыщенных буровых растворов, обработанных полимерными реагентами.
№ опыта
Состав раствора
Основные параметры
Плотность, ρ, г/см<sup>3</sup>
Вязкость, Т, с
Фильтрация, Ф, см<sup>3</sup>/30 мин
Фильтрация, Ф, см<sup>3</sup>/30 мин, (t+80°С, 2 часа)
Фильтрация, Ф, см<sup>3</sup>/30 мин, через 2 дня
Фильтрация, Ф, см<sup>3</sup>/30 мин, через 10 дней
СНС мгс/см<sup>2</sup>
Квсп.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
8%-ый соленасыщенный полыгорскитовый глинистый раствор
1,24
25
84
~
-
-
12/17
-
2
Раствор №1+5 мас.% ССБ+1,5 мас.% МК (прототип)
1,24
57
6
15
10
22
17/28
1,60
3
Раствор №1+2 мас.% декстрина
1,24
25
70
-
-
-
12/19
-
4
Раствор №1+1,5 мас.% Фито-РК
1,24
110
6
-
17
-
35/43
-
5
Раствор №1+1,5 мас.% декстрина+1,1 мас.% Фито-РК
1,24
80
8,6
-
9
15
27/38
1,35
6
Раствор №1+1,7 мас.% декстрина+1,3 мас.% Фито-РК (предлагаемый вариант)
1,24
55
5
6,5
5,5
6
25/34
1,40
Продолжение таблицы
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
7
Раствор №1+2 мас.% декстрина+1,5 мас.%Фито-РК (предлагаемый вариант)
1,24
60
5
6
5
5,5
12/20
1,40
8
Раствор №1+2,5 мас.% декстрина+1,9 мас.% Фито-РК
1,24
98
3,2
-
3,2
3,5
30/39
1,45
В опытах №3 и 4 приведены значения параметров растворов, обработанных одним из реагентов. Как видно, обработка глинистого раствора одним декстрином не ведет к снижению фильтрации бурового раствора. А применение одного Фито-РК не обеспечивает стабилизацию фильтрации раствора во времени.
3
Как видно из таблицы, при совместной обработке соленасыщенного глинистого раствора декстрином и Фито-РК значения фильтрации находятся на одном уровне (опыты №6, 7). Это дает возможность предположить, что декстрин «защищает» Фито-РК от деструкции (т.е. поддерживает его способность снижать фильтрацию соленасыщенного бурового раствора во времени), за счет чего фильтрация не повышается в течение 10 дней. В противоположность этому при совместной обработке соленасыщенного бурового раствора модифицированным крахмалом и ССБ через 10 дней наблюдается повышение фильтрации раствора до 22 см за 30 мин (опыт 2).
Целесообразность обработки соленасыщенного бурового раствора декстрином и Фито-РК подтверждается в показателях фильтрации растворов после выдержки их в течение двух часов при температуре 80°С в вальцовой печи фирмы OFITE (опыты №6, 7). С применением ССБ такого результата не было получено (опыт 2).
Кроме того, значение коэффициента вспенивания соленасыщенного глинистого раствора при обработке ССБ и МК выше (1,60), чем при обработке декстрином и Фито-РК (1,35-1,40).
Нижний предел количества декстрина (1,7 мас.%) ограничен показателем фильтрации через 10 суток бурового раствора, обработанного Фито-РК; верхний (2 мас.%) - экономической нецелесообразностью. Фито-РК предлагается использовать в количестве 1,3-1,5 мас.% к объему бурового раствора, т.к. такого количества вполне хватает для снижения значения фильтрации. Увеличение ввода данного реагента приведет к повышению вязкости раствора, а уменьшение - к повышению фильтрации раствора.
Результаты лабораторных исследований были подтверждены снижением количества обработок бурового раствора Фито-РК при бурении соленосных отложений в скв. №287 Речицкого нефтяного месторождения РУП «Производственное объединение «Белоруснефть», где впервые был испытан декстрин в качестве второго полимерного реагента вместо применяющейся ССБ.
3
3
2
2
Испытание в скважине было начато после спуска 245 мм технической колонны на глубину 1040 м и засолонения раствора, когда его показатели имели следующие значения: плотность 1,24 г/см, вязкость 39 с, фильтрация 8 см/30 мин, СНС 17/25 мгс/см, плотность фильтрата 1,20 г/см. Раствор был обработан декстрином и Фито-РК одновременно.
3
3
2
После обработки раствор приобрел следующие показатели: плотность 1,25 г/см, вязкость 45 с, фильтрация 3 см/30 мин, СНС 30/45 мгс/см.
3
3
При повышении показателя фильтрации раствора до 7 см/30 мин при забое 1145 м была проведена вторичная обработка, после чего фильтрация раствора снизилась до 4,5 см/30 мин при неизменных показателях других основных параметров.
Дальнейшие обработки раствора этими полимерными реагентами по предлагаемой технологии также не оказывали отрицательного влияния на показатели раствора в скважине. Учитывая полученные результаты, было рекомендовано продолжить испытание при бурении соленосных пород на других нефтяных месторождениях.
Таким образом, способ стабилизации соленасыщенного бурового раствора, включающий обработку указанного раствора модифицированным крахмалом, в качестве которого применялась смесь декстрина и Фито-РК, позволил уменьшить расход пеногасителя и Фито-РК за счет понижения пенообразующей способности и повышения стабильности бурового раствора.
Источники информации
1. Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам. - Оренбург: издательство «Летопись», 2005. - С.225,239.
2. Городнов В.Д. Буровые растворы. - М.: «Недра», 1985. - С.83.