книги / Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах

ляют раствору полностью выносить выбуренный шлам из наклонной и горизонтальной частей ствола скважины и легко удалять его из раствора в системе очистки. Соли, входящие в состав раствора, придают ему ингиби­ рующие свойства. Концентрация и тип соли подбираются таким образом, чтобы обеспечить не только необходимую плотность раствора, но и хоро­ шую ингибирующую способность фильтрата.

Характеристика компонентного состава раствора ИКФ:

—ХВ-полимер — биополимерный структурообразователь, который спо­ собствует постепенному повышению СНС, что позволяет удерживать утяжелитель и шлам во взвешенном состоянии без повышения вязко­ сти раствора;

—ЭКОПАК — полуочищенный полимер низкой вязкости на основе целлюлозы, который регулирует водоотдачу без повышения вязкости раствора;

—ИКР — модифицированный крахмал, предназначенный для пониже­ ния водоотдачи раствора. В отличие от других аналогов (КМЦ, ПАЦ

идр.) он не оказывает негативного влияния на ВНСС (вязкость рас­ твора при низких скоростях сдвига). Синергетически взаимодействует

скольматантом, снижая водоотдачу и проницаемость корки;

—ИККАРБ 75 — карбонат кальция, закупоривающий агент и при необ­ ходимости утяжелитель, растворим в кислотах;

—КС1 — хлористый калий, ингибитор глин и глинистых сланцев;

—ИКДЕФОМ — пеногаситель;

—ИКБАК-0 — бактерицид, который подавляет жизнедеятельность аэробных и анаэробных бактерий с целью предотвращения биоразло­ жения раствора;

—NaOH — гидрокарбонат натрия, снижает жесткость воды и регулирует

pH.

Система IKF зарекомендовала себя как стабильная система, технологич­ ная в приготовлении и обслуживании, устойчивая к загрязнению солями пород, пластовых вод, ионами кальция, глиной и др. Оптимальный показа­ тель pH раствора — 8,5—9,0.

Концепция системы ИКФ базируется на свойствах некоторых типов неньютоновских жидкостей с нелинейным реологическим профилем, ха­ рактеризующимся «вязкостью при низких скоростях сдвига» (ВСНН), где под низкой скоростью сдвига понимается скорость менее 0,1с"1по вискози­ метру Брукфильда. Это свойство раствора рекомендуется как наиболее при­ емлемое для обеспечения качественной очистки горизонтальных стволов. Обычно ВНСС измеряется при 0,06 с'1по Брукфильду и должна составлять не менее 25 000 мПа?с, а более низкие значения свидетельствуют о недос­ таточной концентрации реагентов в системе ИКР. Кроме того, «большие» молекулы биополимера механически разрушаются при воздействии внеш­ них нагрузок (истечение через насадки долота, лопатки турбобуров, цен­ тробежных насосов, гидроциклоны и т. п.), что приводит к снижению ВНСС и уменьшению удерживающих и выносящих свойств раствора. Ис­ ходя из этого рекомендуется при работе с данной системой по возможности исключать песко— и илоотделители, а также центробежные насосы.

Компоненты раствора биологически разложимы, что позволяет полно­ стью утилизировать раствор и шлам. Негативная сторона данного явления заключается в необходимости постоянно контролировать активность бакте­ рий в растворе для нежелательного разложения его в процессе бурения. При приготовлении раствора сначала необходимо произвести его обработку бактерицидом в количестве 0,5—0,6 кг/м3. Требуемые удерживающие и вы­

носящие свойства растворов достигаются при концентрации биополимера равной или выше критической, которая характеризуется ВСНН (35 000— 40 000 мПа • с по вискозиметру Брукфильда).

В табл. 12.6 приведены сравнительные показатели растворов на основе биополимера КЕМ-Х и фирмы ИКФ, применяющиеся в настоящее время при бурении боковых стволов на месторождениях ОАО Сургутнефтегаз (Федоровское УПНП и КРС).

Анализ результатов бурения дополнительных стволов и применения для их промывки биополимерных растворов позволяет констатировать следую­ щее.

1.Растворы на базе биополимера КЕМ-Х имеют сходные параметры с системой растворов фирмы ИКФ.

2.По всем скважинам отмечался рост плотности раствора в процессе бу­

рения по причине отсутствия на виброситах мелкоячеистых сеток (до 40 меш.), что объясняется накоплением в растворе коллоидной фазы.

3.Биополимерные растворы на базе КЕМ-Х приготавливаются как на пресной воде, так и солевом растворе NaCl, с последующей обработкой их КМЦ. По всем пробуренным скважинам с промывкой данным раствором наблюдались «затяжки» бурильного инструмента и проработки ствола, ко­ торые ликвидировались вводом в раствор смазывающей добавки СРЖН. По истечении 5—7 суток с момента приготовления раствора начиналось его биоразложение и изменение реологических параметров при бурении интер­ вала продуктивной части пласта в местах «затяжек» КНБК и поглощения про­ мывочной жидкости, что отрицательно сказалось на качестве его вскрытия.

4.Для предотвращения выпадения биополимера в осадок при поступле­ нии в раствор большого количества разбуриваемого цемента целесообразно обрабатывать раствор гидрокарбонатом натрия, НТФ или лимонной кисло­ той.

5.Применение системы ИКФ существенно снижает вероятность ослож­ нений, связанных с нарушением устойчивости ствола, значительно снижает силы сопротивления движению бурильного инструмента с КНБК и ограни­ чивает по данным ВИКИЗ проникновение фильтрата раствора в продук­

тивный пласт.

6.Система раствора полностью биоразложима в течение 2—3 недель при температуре +10—15°С и экологически безопасна. Дополнительной утили­ зации раствора и шлама при этом не требуется.

7.Плотность раствора следует проектировать не более чем на 240 кг/м3

выше, чем плотность воды (раствора соли), используемой для его приготов­ ления. Для достижения и поддерживания требуемой плотности рекоменду­ ется использование водорастворимых солей.

8. Термическая деградация системы начинается при температуре +95°С

С.При минимальной концентрации соли (3 %) этот предел увеличивается

до 140°С, а добавление ряда реагентов (регуляторы pH, антиоксиданты

идр.) позволяет повысить стойкость раствора до 150°С.

9.Бактерии могут нанести большой вред раствору, приготовленному на пресной воде в случае его длительного хранения. Поэтому применение бак­

терицидов обязательно.

Исследование на образцах керна, проведенные в «СургутНИПИнефть» (Е. А. Усачев, Т. В. Грошева) на установке FDES — 650 Z «Coretest system» по оценке глубины проникновения компонентов бурового раствора в керн и степени восстановления проницаемости после воздействия на них биополимерного раствора фирмы ИКФ и полимерглинистого раствора на основе КЕМ PAS, POLY КЕМ D, показали следующее.

Технология очистки ИКФ предусматривает вначале грубую очистку на вибросите (удаляются частицы размером более 0,4 мм), затем тонкую — на пескоотделителе (удаляются частицы размером более 0,08 мм) и осаждение твердой фазы в секции емкости. В результате удаляется более 60 % выбу­ ренной породы.

Для контроля параметров ИКФ на буровой необходимо иметь следую­ щие измерительные приборы:

—ареометры для измерения плотности типа АБР-1;

—воронкообразный вискозиметр ВБР-1 для измерения условной вязкости;

—фильтр-пресс (типа ВМ-6) для измерения водоотдачи;

—ротационный вискозиметр FANN для измерения реологических пара­ метров (пластической вязкости и динамического сдвига) и тиксотроп­ ных свойств (статического напряжения сдвига через 1 и 10 мин.);

—прибор ЕР/LUBRICITY TESTER для измерения смазывающей спо­ собности;

—индикаторная бумага для измерения водородного показателя;

—реторты для измерения содержания твердой фазы.

По безамбарной схеме оставшийся солевой раствор очищается от метал­ ла и шлама в процессе круговой циркуляции через металлоуловитель и сис­ тему очистки раствора и используется на другой скважине.

Для приготовления ВВЖ необходимо в мерники цементировочного аг­ регата набрать 4—5 м3 водного раствора хлорида натрия и ввести расчетное количество КМЦ, затем смесь перемешать круговой циркуляцией в течение не менее 20 мин.

К основному оборудованию системы приготовления и очистки бурового раствора относятся (рис. 12.3):

—полнопоточное вибросито ВС-1 (или аналогичное) в комплекте с при­ емной емкостью и емкостью под виброситом;

—пескоотделитель ИГ-45 М производительностью 42 л/с;

—илоотделитель ИГ-45/75 производительностью 42 л/с;

—емкость с песколовушкой;

—дегазатор ДВС-2;

—центробежные насосы, емкости, лопастные перемешиватели, всасы­ вающие и нагнетательные линии, запорная арматура и т. п.

Возможно также подключение отдельным блоком следующего оборудо­ вания для осветления и очистки бурового раствора и буровых сточных вод:

—центрифуга (1 шт.) фирмы «Деррик / Ойлтулз» с полным гидравличе­ ским приводом (модель ДЕ-1000—10 500—01-KFHD), с плавной неза­ висимой регулировкой скорости вращения барабана и шнека, автома­ тическим очищением и остановкой шнека, радиальным потоком; ав­ томатическая станция флокуляции — коагуляции (1 комплект) фирмы «Ойлтулз» (модель OIL-20-AP132 Е) или аналогичного оборудования как импортного, так и отечественного производства (рис. 12.4).

Буровой раствор из скважины поступает на вибросито ВС-1, на котором происходит отделение основной массы выбуренной породы (шлама) от рас­ твора. Шлам с вибросита сбрасывается в приемный бункер, а буровой рас­ твор через сетки вибросита стекает в приемную емкость с песколовушкой, откуда центробежным насосом 6Ш8—2 подается на пескоотделитель ИГ45М. На пескоотделителе буровой раствор разделяется на пульпу с повы­ шенным содержанием песка и на основную массу раствора, содержащего твердые частицы размером менее 74 мк. Пульпа с пескоотделителя подается на нижнюю сетку вибросита для осушки и дальше в приемный бункер шла­ ма от вибросита. Основная масса раствора собирается в емкость, из кото­ рой раствор с помощью центробежного насоса подается в илоотделитель для тонкой очистки, где буровой раствор разделяется на два потока: на пульпу и основную массу раствора.

Пульпа по желобу подается в приемный бункер, а жидкая часть раствора насосом перекачивается напрямую в активную емкость емкостного блока циркуляционной системы (при отсутствии необходимости дальнейшего контроля содержания твердой фазы в растворе) или при наличии в центри­ фугу (напрямую или через блок «коагуляции-флокуляции»). Также в систе­ ме существует возможность работы без илоотделителя, если в этом есть не­ обходимость. Для этого буровой раствор самотеком поступает по перетоку от емкости сброса раствора из пескоотделителя в активную емкость.

Декантирующая центрифуга служит для снижения содержания твердой фазы в буровом растворе или для полного разделения отработанного буро­ вого раствора (ОБР) на воду и шлам. С целью достижения полного разделе­ ния раствор предварительно проходит через блок «коагуляции-флокуля­ ции», где в раствор добавляется последовательно водный раствор соляной кислоты, коагулянт (водный раствор сульфата алюминия) и флокулянт (синтетический высокомолекулярный гидролизованный полиакриламид). В присутствии коагулянта и флокулянта раствор, попадая в центрифугу, раз­ деляется на жидкую фазу (осветленную воду) и твердую фазу (кек).

Осветленная вода поступает в емкость хранения технической воды с це­ лью повторного использования для приготовления бурового и тампонажно­ го растворов или иных технических целей. Кек с центрифуги направляется

в шламонакопитель.

При цементировании обсадных колонн часть бурового раствора может быть «загрязнена» ионами кальция из цемента. Такой раствор подлежит