АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ БОРЬБЫ С ПОГЛОЩЕНИЯМИ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

В процессе бурения скважин Волго-Уральского региона основным видом возникающих осложнений являются поглощения бурового раствора. Анализ указанной ситуации, сложившейся на месторождениях Республики Татарстан, что более 75 % общего числа осложнений обусловливаются поглощениями в интервале эксплуатационной колонны.

С целью ликвидации поглощений в зависимости от их интенсивности в настоящее время используются следующие методы: ввод наполнителя в буровой раствор; закачивание высоковязких тампонов с наполнителем; установка твердеющих тампонов (быстросхватывающиеся цементные растворы, цементно-бентонитовые составы, асбесто-цементные составы; закачка через бурильные трубы буферных глинистых тампонов в пласт и перекрытие зоны поглощения в стволе цементным мостом; раздельная закачка компонентов буферных тампонов через трубное и затрубное пространства для получения тампона повышенной пластической прочности и перекрытие зоны поглощения в стволе цементным мостом; перекрытие зоны поглощения обсадной колонной.

С каждым годом растут требования к экологичности используемых материалов в нефтегазовой отрасли. Это также и относится к реагентам, используемым в буровых растворах. В последнее время наблюдается рост увеличения числа материалов органического происхождения, применяемых при бурении. Это связано со многими преимуществами использования данного вида материалов: дешевизна, отсутствие экологического вреда для окружающей среды и работников, простота получения.

На текущий момент на отечественном рынке предлагаются в промышленном масштабе для приготовления промывочной жидкости следующие органические материалы: скорлупа кедрового ореха фракционная; чешуйчатый кальцит; ракушечный кольматант; слюдяной кольматант; карбонатный кольматант (рис.1).

Рисунок 1. Органические кольматанты для приготовления промывочной жидкости (цена в рублях за тонну)

В среднем стоимость органических кольматантов составляет 1950-21500 руб/т. Минимальная стоимость промышленного кольматанта составляет от 30000 -50000 рублей за тонну готовой продукции. Соответственно и стоимость приготовляемого бурового раствора с включением в состав органических кольматантов будет значительно ниже.

На проницаемость формируемой на стенке скважины фильтрационной корки значительное влияние оказывают гранулометрический состав и количество кольматанта, входящего в состав раствора.

В случае если кольматирующая смесь состоит из частиц, значительно превышающих по размеру отверстия пор, то они не смогут сформировать эффективную фильтрационную корку (рисунок 2).

Рисунок 2. Влияние фракционного состава кольматанта на фильтрационные свойства бурового раствора

Часть из них будет уноситься потоком раствора, а между частицами будут образовываться каналы, через которые свободно фильтруется раствор (рис. 2а). Частицы размером, значительно меньшим отверстий пор, беспрепятственно проникают в поровое пространство пласта и загрязняют его (рис. 2б). Правильное распределение частиц по размерам в составе кольматанта способствует образованию фильтрационной корки с минимальным проникновением фильтрата и твердых частиц в пласт (рис. 2в).

Для наиболее эффективного закупоривания проницаемых зон достаточно обеспечить содержание кольматанта в буровом растворе в количестве 60– 90 кг/м3.

За период 2015-2020 гг. в лаборатории «Технологии и физикохимии реагентов» в «ТатНИПИнефть» на установке по оценке закупоривающих свойств наполнителей было проведено более 180 экспериментов. Из наполнителей в экспериментах применялись:

а) кольматанты серии «К», разрабатываемые ЗАО «Объединение Росресурс»; представляющие собой смесь порошкообразных зернистых плоскочешуйчатых частиц разнообразной формы и размеров с включениями волокнистых материалов (трех видов: К1, КЗ и КЮ с максимальным размером соответственно 1, 3 и 10мм;

б) гермопор - порошок с частицами волокнистой структуры -антифильтрационная добавка и экологически чистый материал, обладает высокой эффективностью при промывке скважин в условиях поглощений буровых растворов. Гермопор является продуктом переработки шелухи какао-бобов с плотностью 1100 кг/м3 насыпным весом500-550 кг/м3;

в) ореховая скорлупа двух фракций – мелкая размером 0,1-0,2 мм и гранулированная - 1-3 мм. Фракции смешиваются в определенном соотношении в зависимости от размеров поглощающих каналов;

г) измельченный шлак предоставляет собой смесь округленных частиц размером 0,1-2 мм плотностью 2,9 г/см3. Характерной особенностью шлака является то, что со временем во влажной среде он может отвердевать и придавать определенную прочность изолирующему экрану;

д) импортные наполнители с фирменным названием Kwik Seal Medium и Kwik Seal Fine [2] представляют собой смесь гранулированных, чешуйчатых и волокнистых материалов. В их состав входят ореховая скорлупа, частицы крошки, древесные частицы, резанная тонкая матовая и глянцевая бумага и др. компоненты.

Из всех представленных на рис. 3 результатов наилучший был получен при исследовании наполнителя гермопора, который в дальнейшем явился своего рода «эталоном» для оценки эффективности кольматирующих свойств других наполнителей.

Рисунок 3. Кольматирующая способность различных наполнителей на керне из гальки 5-10 мм, проницаемостью 4,14 мкм2

Где: 1 - смесь гермопора с резиновой крошкой; 2 - смесь ореховой скорлупы; 3 - смесь гермопора с полимерными гранулами; 4 - смесь KSM и KSF; 5 - асбест+резиновая крошка; 6 - торф, шлак, мел.

Высокую изолируюшую способность проявили ореховая скорлупа и шлак. Ореховая скорлупа импортной поставки состоит из двух фракций: мелкой размером - 0,1-0,2 мм и гранулированной - 1-3 мм. При смешении этих фракций в соотношении 1:1 и ввода этой смеси в промывочный раствор в количестве 30% был получен кольматирующий состав, при использовании которого через 50 мин фильтрации и расходе фильтрата в количестве 43 см3 проницаемость керна была доведена до нуля [1].

Выводы

Проведенные исследования свидетельствуют о том, что предупреждение поглощения промывочных жидкостей при строительстве скважин можно достичь за счет добавления в буровой раствор органических кольматационных добавок, в частности крошки ореховой скорлупы.

Минимальная стоимость промышленного кольматанта составляет от 30000 -50000 рублей за тонну готовой продукции. Соответственно и стоимость приготовляемого бурового раствора с включением в состав органических кольматантов будет значительно ниже.

Список литературы:

1. Ядрин В.В. Современные технологические направления в области борьбы с осложнениями при строительстве скважин: обзор отечественных решений. ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ.  - 2024-№7. –С.26-32.
2. Ишбаев Г.Г. Теории подбора фракционного состава кольматанта.  Бурение и нефть.- 2011-№6. –С.16-18.