ИЗВЕСТКОВЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР ДЛЯ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА СКВАЖИН
LIME DRILL FLUID FOR TOTAL OVERHAUL OF WELLS

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к буровым растворам, промывочным и технологическим жидкостям, используемым при заканчивании и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин с низкими пластовыми давлениями, с пластовой температурой до 110°С, со средними и низкопроницаемыми коллекторами на сероводородсодержащих месторождениях.
Технологические решения вопросов капитального ремонта скважин исходят из необходимости ремонта и замены вышедшего из строя наземного, подземного оборудования и насосно-компрессорных труб (далее - НКТ).
Для обеспечения качественного и безопасного выполнения работ по капитальному ремонту скважин, предусматриваются следующие виды работ и комплекс организационных мероприятий: подготовка скважины к ремонту, глушение, замена вышедших из строя НКТ и подземного оборудования, ревизия колонных и трубной головок и фонтанной арматуры, подготовка к освоению, вызов притока. В процессе капитального ремонта в обязательном порядке должны соблюдаться требования газовой безопасности.
Технологические жидкости для заканчивания и ремонта скважин - это специальные растворы, используемые в ходе производства работ по заканчиванию и капитальному ремонту скважин. Помимо выполнения функции компенсации пластового давления за счет своей плотности, эти технологические жидкости должны характеризоваться минимальным воздействием на продуктивный пласт, не нарушающим фильтрационно-емкостные свойства коллектора в процессе выполнения работ по заканчиванию и ремонту скважин.
Применение растворов, оказывающих минимальное негативное воздействие на состояние продуктивной зоны пласта (далее - ПЗП), способно принести ощутимые результаты в плане повышения продуктивности скважин.
К основным функциям технологических жидкостей для заканчивания и ремонта скважин относятся:
1. компенсация избыточного давления пластовых флюидов;
2. минимизация нарушения фильтрационно-емкостных свойств коллектора;
3. обеспечение устойчивости стенок скважины (в открытом стволе);
4. предотвращение поглощения раствора в продуктивный пласт;
5. гидротранспорт твердой фазы;
6. обеспечение стабильности свойств раствора;
7. обеспечение безопасных условий труда.
При производстве работ на сероводородсодержащих месторождениях главным требованием к буровым растворам является связывание сероводорода, поступившего в ствол скважины и недопущение его появления в рабочей зоне.
Анализ существующего уровня техники из технической литературы показал следующее.
Известен буровой раствор, содержащий, мас. %: хлорид натрия - 12, ксантановый биополимер - 0,2-0,4, крахмальный реагент - 2,5-3, каустическая сода - 0,05, пеногаситель - 0,2, мел технический - 15, карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза - 1-1,5, нейтрализатор сероводорода ЖС-7 - 7, антисептик Remacid - 0,1, вода пресная (техническая) - остальное. (Регламент по приготовлению и применению буровых растворов с кислоторастворимой твердой фазой при ремонте скважин на Астраханском ГКМ. Введ. 04.12.2009. - Астрахань, 2009. - 27 с.).
Известный буровой раствор является многокомпонентным, что затрудняет приготовление, регулирование свойств раствора в процессе капитального ремонта, увеличивает его стоимость в целом. При попадании сероводорода в буровой раствор происходит снижение рН до значения 5-6 единиц, что ведет к резкому изменению его свойств - коагуляции, деструкции химических реагентов бурового раствора, что, в свою очередь, может привести к прихвату бурильного инструмента или поглощению бурового раствора.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа заявляемого решения, является биополимерный буровой раствор (патент РФ №2236429 «Биополимерный буровой раствор», С09К 359, опубликовано 20.09.2004), рецептура которого имеет следующее соотношение компонентов, мас. %: ксантановый биополимер Flo-Vis - 0,3-0,5, гуматный реагент ПУЩР - 10,0-15,0, вода - остальное.
Недостатками указанного биополимерного бурового раствора являются невозможность его применения в условиях сероводородной агрессии ввиду отсутствия в составе раствора реагента для связывания сероводорода, что снижает безопасность проведения работ по капитальному ремонту скважин, а также ухудшает экологическую обстановку в связи со сбрасыванием в шламосборник отработанного (после контакта с сероводородом) бурового раствора, в виде пастообразной массы с остаточными количествами непрореагировавшего растворенного сероводорода. Все это приводит к значительным затратам времени на приготовление нового объема раствора и на дополнительную обработку бурового раствора в процессе капитального ремонта для поддержания необходимых параметров.
Основной технической задачей заявляемого изобретения является обеспечение безопасности рабочего персонала (буровой бригады), за счет связывания сероводорода, поступившего в ствол скважины, и повышение экономической эффективности проведения капитального ремонта скважин за счет снижения количества компонентов бурового раствора без ухудшения реологических и фильтрационных показателей, а так же использования дешевых недефицитных отечественных материалов, позволяющих сохранять коллекторские свойства продуктивных пластов.
Поставленная задача достигается тем, что известковый буровой раствор для капитального ремонта скважин, содержащий известь негашеную, гидроксиэтилцеллюлозу и воду или минерализованный рассол (рапу), дополнительно содержит соду каустическую (гидроокись натрия) в целях создания дополнительного «буфера» для поддержания рН среды не ниже 12 единиц при следующем соотношении компонентов, мас.%: известь негашеная - 4, гидроксиэтилцеллюлоза - 0,5, сода каустическая (гидроокись натрия) - 0,3, вода пресная (техническая) или минерализованный рассол (рапа) для проведения буровых работ в зимнее время - остальное.
В заявляемом изобретении используются следующие компоненты.
Известь негашеная (окись кальция) - ГОСТ 9179-77 для создания и регулирования щелочной среды бурового раствора. Исходя из опыта применения извести негашеной в буровых растворах оптимальная концентрация составляет 4 мас.%.
Сода каустическая (гидроокись натрия) - ГОСТ Р 55064-2012 в качестве дополнительного источника гидроксид-ионов для поддержания величины рН среды не ниже 12 единиц. Оптимальная концентрация соды каустической (гидроокиси натрия) составляет 0,3 мас.%. Уменьшение или увеличение концентрации соды каустической (гидроокиси натрия) приводит соответственно к снижению или увеличению рН известкового бурового раствора для капитального ремонта скважин.
Гидроксиэтилцеллюлоза - для загущения известкового бурового раствора для капитального ремонта скважин, в качестве структурообразователя, например, Сульфацелл 2-2000 ТУ 2231-013-32957739-2009, явлющийся экологически безвредным и биоразлагаемым продуктом. Использование Сульфацелл 2-2000 в количестве 0,5 мас.% приводит к увеличению реологических параметров, таких как вязкость и стабильность известкового бурового раствора для капитального ремонта скважин. Содержание в известковом буровом растворе Сульфацелл 2-2000 более 0,5 мас.% экономически и технологически нецелесообразно, так как существенного улучшения реологических свойств при увеличении количества этого компонента не происходит.
Для предотвращения замерзания известкового бурового раствора для капитального ремонта скважин при проведении буровых работ в зимний период в качестве дисперсионной среды (основы) известкового бурового раствора применяют насыщенный хлоридом натрия минерализованный рассол (рапу).
Реакции нейтрализации сероводорода в известковом буровом растворе для капитального ремонта скважин протекают по следующим схемам:
2
2
1. HS+NaOH↔NaHS+HO;
2
2
2
2. HS+Са(ОН)↔CaS+2HO.
Наличие в составе рецептуры известкового бурового раствора для капитального ремонта скважин каустической соды (гидроокиси натрия) способствует поддержанию величины водородного показателя рН раствора на уровне 12 единиц, связыванию сероводорода гидроокисью кальция, что способствует повышению безопасности проведения работ по капитальному ремонту скважин.
Таким образом, предлагаемый известковый буровой раствор для капитального ремонта скважин обеспечивает достижение заявляемого технического результата. В результате патентного поиска не выявлены известные технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого изобретения по заявляемому техническому результату. Заявляемый известковый буровой раствор для капитального ремонта скважин соответствует условию «изобретательский уровень». Что касается соответствия такому критерию, как «промышленная применимость», то проведенная экспертная проверка на пяти скважинах Астраханского газоконденсатного месторождения в процессе проведения капитального ремонта скважин показала возможность применения предлагаемого изобретения или известкового бурового раствора для капитального ремонта скважин с заявленной совокупностью существенных признаков.
Заявленный известковый буровой раствор для капитального ремонта скважин (нефтяных и газовых) с низкими пластовыми давлениями, с пластовой температурой до 110°С, со средними и низкопроницаемыми коллекторами на сероводородсодержащих месторождениях готовят следующим образом.
В дисперсионной среде (вода пресная (техническая) или минерализованный рассол (рапа) для проведения буровых работ в зимнее время) растворяют известь негашеную, затем при тщательном перемешивании добавляют гидроксиэтилцеллюлозу и каустическую соду (гидроокись натрия). Состав перемешивают до окончания взаимодействия компонентов, что фиксируется прекращением повышения вязкости бурового раствора и увеличением рН раствора до 12 единиц. Все реагенты вводят в сухом виде. В результате получается известковый буровой раствор со следующим содержанием компонентов, мас.%: известь негашеная - 4, гидроксиэтилцеллюлоза - 0,5, сода каустическая (гидроокись натрия) - 0,3, вода пресная (техническая) или минерализованный рассол (рапа) для проведения буровых работ в зимнее время - остальное.
В соответствии с предлагаемым техническим решением были приготовлены различные варианты известкового бурового раствора, отличающиеся следующими техническими параметрами, представленными в таблице 1. Проведенные испытания показывают, что изменение содержания компонентов в меньшую сторону не обеспечивает необходимых технологических параметров.
Таблица 1
Параметры известкового бурового раствора для проведения работ на скважинах с низкими пластовыми давлениями на сероводородсодержащих месторождениях
Причинно-следственная связь между существенными признаками и достигаемым техническим результатом следующая: обеспечивается безопасность рабочего персонала (буровой бригады) за счет связывания сероводорода, поступившего в ствол скважины, повышается экономическая эффективность проведения капитального ремонта скважин за счет снижения количества компонентов бурового раствора, без ухудшения реологических и фильтрационных показателей, а так же за счет использования дешевых недефицитных отечественных материалов, позволяющих сохранять коллекторские свойства продуктивных пластов.