ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разработка типов или систем буровых растворов из "Состав и свойства буровых агентов" Первые результаты промысловой практики и лабораторных исследований показали, что наиболее подходящим материалом для улучшения вязкостных и коркообразующих свойств буровых растворов, приготовляемых на пресной воде, является бентонит. Тем не менее, по мере увеличения содержания в растворе растворенной соли эффективность бентонита начинала прогрессивно снижаться. В насыщенном солевом растворе бентонит не разбухал и мало способствовал снижению фильтрации. Для повышения вязкости минерализованных буровых растворов бентонит смешивали с пресной водой и образующийся вязкий раствор добавляли в водный раствор соли. Однако через непродолжительное время такой буровой раствор терял вязкость и необходима была его дополнительная обработка. [c.59] Лабораторные исследования по оценке возможности регулирования фильтрации буровых растворов, приготовляемых на основе соленой воды, способствовали проведению в 1939 г. промысловых испытаний трагантной смолы и желатинизированного крахмала. Промысловая практика подтвердила результаты лабораторных исследований, свидетельствовавших о значительном снижении толщины корки (рис. 2.8). Осложнения, связанные с толстыми фильтрационными корками (прихваты бурильной колонны и недоспуск обсадных колонн), в целом были устранены, В США достаточный объем производства и низкая стоимость крахмала в дальнейшем исключили необходимость в импорте смол, и применение солевого раствора, обработанного крахмалом, было признано экономичным решение проблем, возникающих при разбуривании соленосных отложений. Очень скоро крахмал стали широко использовать в качестве средств регулирования фильтрации растворов, приготовляемых на основе слабоминерализованной или пресной воды. [c.60] В начале 20-х годов проблема обваливающихся сланцев при бурении в соляных куполах диапирового типа на побережье Мексиканского залива часто приводила к ликвидации скважин до входа в продуктивные пласты. [c.61] Термин обваливающиеся глинистые сланцы применялся к любым сланцам, которые сильно осыпались в ствол, мещая тем самым процессу бурения. Никого не смущало то обстоятельство, что термин описывал не столько конкретное вещество, сколько явление, происходящее с ним. Для таких сланцев была характерна чувствительность к воде. Одни пробы сланцев набухали при контакте с водой, другие ломались на мелкие кусочки без заметного набухания. [c.61] Трудности, связанные с получением представительных проб, вызывающих осложнения глинистых сланцев, привели к тому, что значительная часть исследовательских работ проводилась с бентонитом, а не с глинистыми сланцами. Во время этих исследований игнорировалось важное влияние давления на поведение глинистых сланцев (см. главу 8). Поэтому работы велись в направлении создания специальных буровых растворов, предотвращающихся набухание бентонита, либо путем растворения солей в воде, либо путем замены воды нефтью. [c.61] В 30-е годы самым популярным понизителем вязкости для буровых растворов был экстракт квебрахо. Этот растительный таинин, получаемый из коры одного из южноамериканских деревьев с твердой древесиной, приобретает темно-красный цвет при взаимодействии с раствором каустической соды. При значительных массовых долях каустической соды и квебрахо получали растворы с высоким pH, которые обладали некоторыми благоприятными свойствами для разбуривания глинистых сланцев в частности, низким предельным статическим напряжением сдвига и высокой устойчивостью к твердой фазе, образующейся при разбуривании сланцев. От красного цвета растворов с высоким pH пошли красноизвестковые или известковые растворы, которые на протяжении многих лет (с 1943 по 1957 г.) оставались наиболее популярными буровыми растворами в районе северного побережья Мексиканского залива. Улучшенные их композиции применяются там до настоящего времени. [c.62] Происхождение известковых растворов неясно. Как особая система известковый буровой раствор, по-видимому, появился в результате наблюдений за улучшением свойств красных буровых растворов после разбуривания цемента или ангидрита. Хотя Роджерс приписывает вероятное происхождение известкового раствора разбуриванию ангидритов в восточной части шт. Техас в 1943 г., Кэннон приводит свидетельство об умышленном добавлении цемента к красному буровому раствору на побережье шт. Луизиана в 1938 г. Независимо от происхождения совершенствование известкового раствора от скважины к скважине привело к его широкому применению на всем побережье Мексиканского залива и разработке методов регулирования свойств путем изменения массовых долей извести, каустической соды, понизителя вязкости и добавок, регулирующих фильтрацию. Позднее лигносульфонат кальция и лигнит (бурый уголь, леонардит) в основном заменили квебрахо в качестве понизителя вязкости, а натриевой карбоксиметилцеллюлозе (обычно называемой КМЦ) было отдано предпочтение перед крахмалом в качестве добавки, регулирующей фильтрацию. [c.62] К 1950 г. многочисленные сообщения о положительном промысловом опыте использования нефтеэмульсионных буровых растворов вызвали такой интерес к ним, что Комитет АНИ по изучению буровых растворов, предназначенных для юго-западных районов, подготовил обзор по этой теме [69]. Вкратце вывод сводился к тому, что эмульгирование водных буровых растворов с использованием обработанной и необработанной нефти улучшает рабочие характеристики системы, о чем свидетельствуют повышение скорости бурения и увеличение срока службы долота, а также уменьшение осложнений в стволе скважины. К числу главных преимуществ нефтеэмульсионного раствора авторы обзора отнесли снижение вращающего момента, уменьшение случаев прихвата колонны и образования сальников на долоте. Никаких трудностей при приготовлении и поддержании свойств нефтяной эмульсии (которые часто возникали при работе с исходным раствором) не было. Нефтеэмульсионный раствор не оказывал отрицательного влияния на интерпретацию электрокаротажных диаграмм и на исследования отобранных кернов. Были получены данные, свидетельствовавшие о повышении продуктивности скважин никакого ухудшения коллекторских свойств не отмечали. Эмульгирование нефти достигалось с помощью веществ, уже присутствовавших в растворе, таких как лигносульфонаты, соединения лигнина, крахмал, КМЦ, бентонит, или путем добавки ПАВ, например моющих веществ. [c.63] О таких же благоприятных результатах применения нефти со всеми типами водных глинистых растворов сообщал Комитет АНИ по изучению буровых растворов для Среднеконтинентального района США. [c.63] Компания Тексако примерно в 1956 г. внедрила ингибирующий сланцы буровой раствор. Этот раствор должен был стабилизировать глинистые сланцы путем поддержания высокой концентрации ионов кальция и регулирования щелочности фильтрата бурового раствора. [c.64] Необходимую химическую среду образует заранее подготовленная смесь, состоящая из хлорида кальция, извести и лигно-сульфоната кальция. [c.64] Фирма Мобил рисерч по-иному подошла к проблеме стабилизации глинистых сланцев. Для того чтобы преодолеть температурные ограничения в использовании обработанных известью буровых растворов и уменьшить набухание и диспергирование глин, был разработан кальциевый буровой раствор с ПАВ. Агрегирование глин при помощи этого ПАВ усиливалось добавлением гипса. Фильтрацию регулировали путем добавки КМЦ. Если температура поднималась до уровня, при котором использование КМЦ становилось неэкономичным, концентрацию ионов кальция снижали и добавляли в раствор хлорид натрия. Система превращалась в натриевый раствор с ПАВ, фильтрацию его регулировали с помощью полиакрилатов. Водный раствор указанного ПАВ, смешанный с пеногаси-телем, продается с торговым знаком 0М8. Установлено, что ВМ5 является эффективной добавкой к буровым растворам, применяемым при высоких температурах. [c.64] В тот период, когда известковые буровые растворы находили все более широкое применение при проходке массивных сланцевых отложений, в западных районах Канады для разбу ривания ангидритов начали использовать буровой раствор, обработанный гипсом. Гипсовый раствор получали путем добавления сульфата кальция к дисперсии бентонита в пресной воде. Для снижения фильтрации в раствор вводили крахмал или КМЦ. Ангидрит или соль оказывали лишь слабое влияние на свойства гипсового раствора, но из-за быстрого структурообразования он не подходил ни для разбуривания глинистых сланцев, ни для использования в тех случаях, когд требовался раствор высокой плотности. Единственным способом снижения вязкости гипсового бурового раствора было разбавление его водой. Лигносульфонат кальция и таннины требовали повышения pH, но при этом гипсовый раствор фактически превращался в известковый. [c.64] Исследования показали, что хромлигносульфонат является эффективным пептизатором он обеспечивает достаточное регулирование фильтрации и усиливает действие электролитов, препятствующих размельчению и диспергированию глинистого бурового шлама. Повышение устойчивости ствола и уменьшение дробления бурового шлама при разбуривании глинистых сланцев приписывали изолирующему действию лигносульфоната. Многослойная адсорбционная пленка, образуемая лигносульфо-натом на поверхности глины, замедляла проникновение воды и противодействовала разрушению стенок ствола и глинистого бурового шлама. [c.65] Как уже отмечалось, окисленный лигнит (леонардит) добавляли к известковым буровым растворам, в частности, для противодействия высокотемпературному отверждению. Высокая термостойкость лигнита была также использована в натриевом буровом растворе с ПАВ. После длительного действия высоких температур реологические свойства бурового раствора, содержащего феррохромлигносульфонат, лигнит и 0М5, улучшали путем добавки хромата натрия. [c.65] Комбинация растворенного в щелочи лигнита и хромата натрия позволила получить продукт, который снижал фильтрацию и структурно-механические свойства бурового раствора при высоких температурах в глубоких скважинах в районе Северного побережья Мексиканского залива. На основе хромлиг-нита (ХЛ) и хромлигносульфопата (ХЛС) была создана сравнительно простая система, нашедшая широкое применение. Эта система ХЛ-ХЛС обеспечила возможность регулирования как фильтрации, так и реологических свойств в широких диапазонах значений pH, минерализации и содержания твердой фазы. Избыток ХЛ и ХЛС обычно не оказывал отрицательного влияния на свойства бурового раствора. Благодаря таким особенностям введение этой системы в буровой раствор стали широко осуществлять в работах за пределами США. [c.65] Термин буровые растворы с низким содержанием твердой фазы определяет не какую-то конкретную композицию раствора, а скорее относятся к целому ряду композиций, в которых химическими и механическими способами достигается минимальное содержание твердой фазы. [c.66] При характерном для западной части Техаса бурении с промывкой чистой водой диаметр частичек в шламе обычно был слишком мал для удовлетворительного анализа его геологом. Часто в скважину начинали закачивать буровой раствор только для того, чтобы получить более крупный шлам. Механическая скорость бурения при этом снижалась. X. Э. Мэллори нашел решение этой проблемы с помощью молочной эмульсии . Она состояла из воды, в которую было добавлено дизельное топ-1 ливо (объемная доля 5%) и эмульгатор (приблизительно I 0,03 %)—неионный ПАВ (соединение полиоксиэтиленсорбита Г с эфиром таллового масла). [c.66] Вернуться к основной статье