автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Разработка новых рецептур и технологических основ применения полимерных растворов для повышения скорости бурения и качества проводки скважин в условиях Западной Сибири

НПО 'БУРЕНИЕ'

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (ВНИИКРнефть)

На правах рукописи

ДОЛГАНСКАЯ Софья Иосифовна

УДК 622.2,44.442.063.2

РАЗРАБОТКА НОВЫХ РЕЦЕПТУР И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ

ПОВЫШЕНИЯ СКОРОСТИ БУРЕНИЯ И КАЧЕСТВА ПРОВОДКИ СКВАЖИН В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 05.15.10-Бурение скважин

Автореферат

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар 1992

Работа выполнена в Западно-Сибирском научно-исследовательском и проектно-конструктореком институте технологии глубокого разведочного бурения (ЗапСиббурниш).

Научный руководитель - кандидат технических наук, старший

научный сотрудник Шарипов А.У.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пеньков А.И.; кандидат технических наук Фельдман И.М.

Ведушее предприятие - Пурнефгегазгеология

Зашита состоится 21 апреля в 14^ часов на заседании специализированного совета Д 104.04.01 во Всесоюзном научно-ис-следсвательском и проектном институте по креплению скважин и буровым растворам при НПО "Бурение" по адресу: 350624. Краснодар, ул. Мира, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " 19 "_марта 1992 г.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью организации, просим направить по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

Учений секретарь специализированного совета кандидат технических наук

¿ЗЗ^Ь Л.И.Рябова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшей народно-хозяйственной задачей является снижение затрат на строительство скважин. Решение ее направлено на создание трудо-, ма-териало- и энергосберегавшей технологии бурения скважин на уровне передовых достижений отечественной и зарубежной науки и практики, а также на разработку научных и технических основ для их широкой реализации. Конкретной проблемой перед наукой в области бурения глубоких разведочных скважин на нефть и газ является резкое повышение коммерческой скорости буренчя, качества подготовки стволов скважин и вскрытия продуктивных пластов с одновременным эффективным их разобщением и созданием оптимальных условий для испытания и освоения скважин.

Основными факторами в решении данной задачи являются повы-¡ение производительности работы долота на забое скважины, пол-1ая ликвидация аварийных ситуаций и резкое сокращение простоев, шя чего необходима качественная подготовка стволов скважин, влносгью исключающая аварийные ситуации и создавшая оптималь-ые условия для их заканчивания.

Немаловажным фактором при этом является также качество бу-ового раствора. Традиционные буровые глинистые растворы обла-ают недостаточными смазочными, ингибиругошими и флокулируотими войстваыи, поэтому необходимо разработать более эффективные бу-эвые растворы, обладающие смазочными и регулируемыми вязкосгны-1, а также флокулиругсшми и изолирушими свойствами.

Цель работы. Разработка новых рецептур полимерных (створов без и с малым содержанием-твердой фазы и полимергли-[стых растворов, а также технологических основ их применения

для повышения скорости и качества бурения скважин в условиях Западной Сибири.

Основные задачи исследования

1. Разработать научную концепцию и на ее основе создать новые оригинальные рецептуры буровых растворов различного состава для нормальных и аномальных условий бурения, обладающих высокими флокулируюпшми, ингибируюшими, изолирующими и целенаправленно регулируемыми вязкостными и плотностными свойствами.

2. Обосновать систему методик для оценки основных свойств полимерных буровых растворов и разработать методику количественного анализа полиакрилаыидов в водных растворах.

3. Разработать технологические основы применения полимерных растворов по интервалам бурения в зависимости от горно-геологических условий проводки глубоких скважин в Западной Сибири.

Научная новизна и практическая ценность

1. Разработаны научная концепция для создания составов полимерных буровых растворов и на ее основе новые оригинальные рецептуры полимерных буровых растворов различного состава для нормальных условий бурения.

2. Научно обоснована методика исследования основных свойств и оценка параметров полимерных буровых растворов.

3. Разработана методика определения концентрации полиак-рилаыида й полиакрилонитрила в водных растворах путем спектро-фотоколориметрирования в УФ- и видимой области комплексов этих полимеров с дитизоном и нитратом серебра.

4. Проведены исследования адсорбционных свойств полимерных

/

растворов без твердой фазы на кварцевом песке. Впервые установлены закономерности адсорбции полимерного газонасышенного раст-

вора на выбуренной породе, обусловливающие протекание процессов кольматации и декольматации и обеспечивающие сохранение проницаемости пласта-коллектора и создание эффекта укрепления стенок скважин.

5. Исследованы и установлены закономерности фильтрации полимерных буровых растворов без твердой фазы через проницаемые горные породы.

6. Разработаны технологические основы применения полимерных буровых растворов по интервалам бурения, в том числе для Севера Тюменской области, и на основе этого подготовлена руководящая документация для практического применения полимерных растворов при проводке глубоких разведочных скважин в условиях Западной Сибири:

- инструкция по приготовлению и применению полимерных растворов различного состава при высоко- и низкооборотаом бурении глубоких разведочных скважин;

- инструкция по количественному анализу акриловых полимеров в водных растворах.

Область применения полимерных растворов. Анализ фактической плотности буровых растворов в производственных объединениях Тшеньгеологии по интервалам бурения и по его окончании показал, что потенциальные объемы применения растворов малой плотности в 'Западной Сибири составляют 8555, что позволяет бурить глубокие скважины с использованием скважинных глин, что и определяет потребность производства в полимерных растворах.

Реализация работы в промышленности. Основные разработки, выполненные в диссертационной работе, испытаны и широко внедряются при бурении глубоких разведочных скважин на буровых предприятиях Западной Сибири и

Крайнего Севера. Разработанные регламентирующие документы применяются на государственных геолого-разведочных предприятиях.

Полимерный буровой раствор на основе НМЦ и ПАА широко ис- Л пользуется при бурении глубоки* разведочных скважин в Западной Сибири. Фактическая экономическая эффективность, рассчитанная в ПурНГГ, Ханты-МансийскНГГ, ЯыалЭГРБ, от его использования составляет Ю-Н тысяч рублей на одну скважину. Обший экономический эффект составил около 700 тысяч рублей (по учтенным данный).

Внедрение разработанных полимерных растворов включено в отраслевую программу "Геолог" и межотраслевую программу "Сибирь", утвержденные Министерством геологии СССР и АН СССР в 1987 году. Они успешно выполняются.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на областных конференциях молодых ученых (г. №ыень, 1986 г., 1989 г.), научно-технической конференции молодых ученых ЗапСиббурнипи (г. Тюмень, 1987 г.), II Всесоюзной научно-технической конференции "Вскрытие нефтегазовых пластов и освоение скважин" (г. Ивано-Франковск, 1988 г.), Всесоюзной -конференции "Механика горных пород при бурении" (г. Грозный, 1988 г.), школе-семинаре "Эффективность применения полимерных растворов при бурении и заканчивании глубоких разведочных скважин на нефть и газ" (г. Тюмень, 1989 г.), Всесоюзном семинаре "Эффективность вскрытия и методов оценки сложнопостро-енных црЬдуктивных пластов при бурении и апробировании глубоких разведочных скважин" (г. Аомень, 1990 г.).

О б ъ е и работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, содержащего 159 наименований, и приложений на 48 страницах. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков и 20 таблиц.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 28 печатных работ.

СОДЕШНИЕ РАБОМ

Во введении обоснована актуальность решения проблемы создания буровых растворов нового типа для управления технико-экономическими показателями и качеством бурения скважин с использованием имеющихся в наличии полимеров, ассортимент которых на буровых предприятиях ограничен; поставлены цели и задачи.

В первой главе приводится краткий литературный обзор работ по разработке, исследованию и применению полимерных буровых растворов различного состава, используемых для бурения и заканчивания скважин э нашей стране и за рубежом.

Существенный вклад в решение вопросов создания буровых растворов различного состава внесли отечественные исследователи: Э.Г.Кистер, И.М.Тимохин, В.Д.Городнов, А.Б.Пеньков, М.Р.Мав-лютов, А.У.Шарипов, Г.Я.Дедусенко, М.И.Липкес, Р.Х.Ахмадеев, В.К.Белов.

Из зарубежных работ заслуживают внимания исследования Ч.Рейнера, Д.Ж.Грея, Г.С.Г.Дарле, Ламмуса, Д.Ш.Чатерли, Д.Л.Лор-па и др.

Однако их недостатком является то, что в них полимеры эассматриваются и используются как добавки, стабилизирующие и ыо-

дифицирукшие глинистую суспензию. При этом качественный и количественный состав известных буровых растворов научно не обоснован, не учитывает свойств компонентов, их возможного взаимодействия между собой и с разбуриваемой породой. В связи с этим автором поставлена цель разработать полимерные растворы, в которых полимер является основным активным компонентом, при этом количество компонентов необходимо свести к минимуму, а раствор должен обладать высокими ингибиругаими, флокулиругашими, смазочными и регулируемыми вязкостными свойствами. Для достижения этой цели необходимо провести исследования зависимостей свойств полимеров от факторов, учитывавших взаимодействие полимеров с другими реагентами и с породами, и на их основе вывести закономерность, концепцию, которая даст возможность разрабатывать полимерные буровые растворы с заранее прогнозируемыми свойствами и параметрами, при помощи которых возможно влиять на конечные технико-экономические показатели бурения.

Во второй главе приведена критическая оценка существующих методик анализа глинистых буровых растворов, показана их непригодность для оценки свойств полимерных растворов и дано обоснование для применения новой системы параметров. Показано, что для полимерных буровых растворов необходимо и достаточно определение плотности,динамической вязкости, адсорбционных и фильтрационных характеристик, а величина СНС может быть использована для качественной'характеристики смазочных свойств раствора.

Для определения количественного содержания полимерного компонента в водном растворе предложен и разработан способ анализа водных растворов полиакриламидов. Способ является оригинальным, -универсальным, точным,экспрессным и состоит в добавлении к исследуемому раствору дитизона или нитрата серебра, образующих с полимером окрашенные комплексы, и в дальнейшем - в спектрофотоколо-

риметрированш при длинах волн соответственно 4В0 нм и 305 нм.

Знание количественного содержания полимера в растворе необходимо было для обоснования состава раствора и проведения исследований по адсорбции полиакриламида на породе.

Олокулирующие свойства растворов определяли в условиях, имитирующих циркуляцию раствора в стволе скважины: раствор приводили в контакт с глинистой породой при помощи мешалки в течение 0,5 часа, а затем определялось'время осаждения и количество осаждённой глины. Такая методика позволяет оценить флокулиругацие свойства бурового раствора по отношению к выбуренной породе, в отличие от известного способа, позволяющего фактически оценить флокулирумцую способность полимера-добавки по отношению к глине, вводимой в раствор.

Для опенки изменения фильтрационных характеристик пород при контакте с полимерными растворами была использована установка исследования проницаемости кернов УИПК-1М, позволяющая создавать давление до 12 Па. При этом использована известная методика.

В третьей главе предложена гипотеза о том, что качественный и количественный состав полимерного бурового раствора обусловливает и обеспечивает его свойства и параметры, которые являются функцией взаимодействия раствора меязду собой и с разбуриваемой породой. Для доказательства этой гипотезы проведены исследования зависимости вязкостных, флокулирующих и адсорбционных свойств растворов полимеров различных факторов: от присутствия одного или нескольких (двух) полимеров, от их концентрации, от условий опыта, от степени минерализации воды, от контакта с образцами пород, от времени этого контакта с породой.

Установлено, что вязкость растворов зависит от концентрации полимеров и от температуры. Показано, что концентрация полимера влияет на структуру раствора: при концентрации 0,005-0,2^ раствор

ПАА по свойствам близок к ньютоновским жидкостям, при концентрациях выше 0,2% раствор ПМ приобретает свойства неньютоновской жидкости. Таким образом, в зависимости от вязкости (от концентрации) можно регулировать стабилизирующие и/или флокулируюшие свойства бурового раствора.

Получены.зависимости плотности и вязкости растворов ПАА по-лидиа, седипура, дк-дрилла от содержания хлорида кальция, которые показывают, что эта соль растворяется в растворе полимера в количестве, превышавшем предельно растворимое ее количество в воде (39$). И это количество, увеличивается с увеличением концентрации полимера в растворе. Наблюдаемое явление свидетельствует о возможности утяжеления полимерного раствора хлоридом кальция и регулирования его плотности в пределах 1,2-1,4 г/см3. Вязкость полимерного раствора при введении в него хлорида кальция сначала падает, а затем стабилизируется.

Показано, что при длительном перемешивании вязкость полимерного раствора сначала резко увеличивается, затем стабилизируется и через несколько сутон начинает падать. Увеличение вязкости в течение первых 0,5-1 часа перемешивания свидетельствует о том, что происходит "упрочение" раствора вследствие явления антитик-сотропии. Период последующей стабильности в наибольшей степени характерен для растворов смесей двух полимеров КМЦ и ПМ, КМЦ и ПЭО. И это явление было .принято во внимание при разработке буровых растворов. Экспериментально установлено, что при соединении растворов двух полимеров КМЦ и ПАА, или КМЦ и ПЭО, образующийся раствор имеет вязкость, превышающую сумму значений вязкости исходных. Приведены данные, показывающие механизм взаимодействия этих полимеров между собой с образованием.загущенной структуры, обладавшей флокулируюшими свойствами по отношению к породам. Показано также, что дэман - модифицированный полиметил-

метакрилат, один из гомологов акриловых полимеров, не обладает свойством загущать растворы КМЦ. Дэман не обладает флокулирующи-ми свойствами: он стабилизирует глинистую суспензию с высоким содержанием глины и снижает её реологические параметры.

Исследованы сорбционные характеристики полиакриламида из водного раствора на кварцевом песке. Изотермы адсорбции, полученные при этом, свидетельствуют о том, что процесс адсорбции ПАА является сложным, полимолекулярным. Адсорбированный слой полимера на породе достаточно плотен из-за больших значений адсорбции, что подтверждает установленное нами в лаборатории и наблюдаемое в практике бурения явление мгновенной закупорки стенки скважины при использовании полимерного бурового раствора. Кривые показывают, что одновалентные ионы натрия усиливают адсорбционные процессы, не изменяя их направления и механизма. Двухвалентные же ионы кальция влияют на скорость и механизм процесса адсорбции.

Результаты проведённых исследований зависимости вязкостных и адсорбционных свойств растворов полимеров от различных факторов подтвердили предложенную выше гипотезу о зависимости характеристик бурового раствора не только от его количественного состава, но и от химического и физико-химического взаимодействия компонентов раствора между собой и с разбуриваемой породой.

В связи с этим всё реагенты, полимерные и неполимерные,были разделены наш на две группы:

I группа - полимеры и реагенты, взаимодействующие между собой с образованием загущенных структур, обладающих синергетически увеличенной вязкостью и высокими флокулирующими свойствами. Сюда относятся пары полимеров КМЦ и ПАА, КМЦ и ПЭО.

П группа - полимеры и реагенты, не взаимодействующие между зобой с образованием загущенных структур, но взаимодействующие с разбуриваемой коллоидальной глинистой породой с образованием ста-

бильной глинистой суспензии, обладающей пониженной вязкостью. К таковым относятся дэман и дэман Р.

Эта классификация положена в основу научной концепции, которая состоит в следующем:

1) буровой раствор на стадии приготовления не должен содержать твёрдой фазы;

2) состав раствора подбирается 1 зависимости от поставленных задач в соответствии с вынеуказанной классификапией реагентов, исходя из этого рецептура должна содержать минимально достаточное число компонентов для технологичности регулирования состава и свойств;

3) для опенки свойств полимерного раствора необходимо и достаточно определение плотности, динамической вязкости и флокулирую-щих свойств в полевых условиях, а также адсорбционных и фильтра -ционных свойств - в условиях НИИ. Для подтверждения наличия высоких смазочных характеристик необходима периодическая проверка

снс1/10=о/о .

Следуя этой концепции, автором были разработаны два типа полимерных растворов для бурения основного ствола скважины в нормальных условиях:

в

1) полимерные буровые растворы на основе двух полимеров (КМЦ и ПАА или ПЭО), обладающие высокими флокулирующими и регулируемыми вязкостными свойствами;

2) полимерные растворы на основе модифицированного полиметил-метанрилата (дэман и дэман Р), обладающие высокими стабилизирующими и разжижающими по отношению к глине свойствами и обеспечивающие полное использование скважинных материалов. Они обладают невысокими флокулирующими и высокими смазочными и ингибирующими характеристиками.

Растворы для бурения скважин в условиях АНЦЦ и АВПД разрабатывались по этой же системе;

3) рецептура полимерного раствора для бурения в зонах АНПД содержит полимеры I группы и смесь реагентов, при взаимодействии которых выделяется газ. Этим газом насыщается раствор, что и снижает его плотность;

4) рецептура раствора для бурения в зонах АВПД содержит полимер и утяжелитель. Полимер подобран таким образом, что между ним и баритом происходит химическое взаимодействие, образуется новое соединение, обеспечивающее прочное удерживание барита в растворе.в состав раствора входят ПЭО, барит и вода.

Взаимодействие смесей КМЦ + ПАА с глинистой породой.выражается в том, что при контакте их происходит увеличение вязкости при незначительном увеличении плотности. Это свидетельствует о том, что происходит химическое взаимодействие медду раствором смеси полимеров и глиной, которое объясняет всю цепь происходящих в течение бурения процессов: сначала при контакте полимерного раствора со стенками скважины происходит увеличение вязкости, увеличение флокулячии и мгновенная закупорка формации. Далее через несколько часов вязкость раствора падает в связи с тем, что происходит деструкция полимера. Адсорбированный на породе слой полимера вымывается последующими порциями раствора, формация восстанавливается. Таким образом, весь комплекс проведённых экспериментов показал, что регулированием вязкости полимерных растворов осуществляется управление процессом бурения с точки зрения оптимизации скоростей бурения и предотвращения разупрочнения стенок скважины.

Регулирование вязкостных свойств растворов связано с выполнением конкретных задач бурения (бурение под кондуктор, бурение

основного ствола, бурение аргиллитовой зоны, бурение и вскрытие продуктивных пластов, бурение в зонах повышенных или пониженных пластовых давлений), и обычно они лежат в диапазоне от 12 до 100 мПа-с. Б пределах этого диапазона при минимальных концентрациях полимеров обеспечивается хорошая выносящая способность раствора, а также подвижность и хорошее сопротивление высоким значениям деформирующих усилий при прокачке через небольшие отверстия(при высоких их концентрациях).

Состав, разработанный наш на основе двух полимеров, имеет общий гидрофильно-гидрофобный баланс, который обеспечивает полученной структуре и регулируемые вязкостные,и высокие флокулирую-щие свойства. Растворы оказались настолько недиспергирующими.что бентонит осаждался полностью сразу же после перемешивания раствора, причём частицы бентонита в таких растворах не стабилизированы, осаждались отдельными агрегатами, которые обволакиваются полимерами.

Разработанная на основе дэмана рецептура бурового раствора рассчитана на то,что при проходке разреза высококоллоидальных глин этот раствор обогащается скважинным глиноматериалом (до 40'*.), при этом образуется стабильный раствор с достаточно невысокой вязкостью (25-50 мПа-с) и высокими смазочными свойствами (СНС = О/О). Эта рецептура не имеет преимуществ перед пер-

вой, однако обладает преимуществами перед традиционными глинистыми растворами, и при использовании дэмана его необходимо применять в виде водного раствора без компаундирования с другими полимерами.

г

Взаимодействие или невзаимодействие полимеров, таким образом .определяется их строением и физико-химическими свойствами и, следовательно, должно иметь своё количественное выражение. Для получения этих данных автором проведена экспериментальная работа

по определению теплоты смешения полимеров с водой и друг с другом, а также расчёты таких характеристик, как коэффициенты притяжения (по инкрементам мономерных звеньев), плотности энергии, когезии, полярности, активности; параметры растворимости и ди-польные моменты. Однако единой закбномерности в изменении этих характеристик обнаружено не было. Таким образом, прямого и однозначного ответа на вопрос об априорном предсказании типа взаимодействия не существует. Подтверждение взаимодействия КМЦ с по-лиакриламидами, полиакрилонитрилами и полиэтиленоксидэми можно найти в том, что КМЦ обладает электронодонорными свойствами ^ (е = -1,77), указанные полимеры, акриловой кислоты - электроно-акцепторными (е = 1,2 4- 1,6). Дэман же, как и КМЦ, является электронодонором (е = -0,6), поэтому не вступает во взаимодействие с КМЦ, хотя и является гомологом акриловых полимеров.

Традиционные утяжелённые буровые растворы содержат глинистую суспензию, стабилизированную КМЦ либо другим полимером. Недостатками их являются большое содержание глины и невысокая се-диментапионная устойчивость, особенно при высоких забойных температурах.

Разработанная автором рецептура утяжелённых буровых растворов лишена указанных недостатков.- Она состоит из полиэтиленокси-да, барита и воды.

С целью получения облегченных буровых растворов автором разработан раствор с использованием химического метода газонасыщения. Это полимерный раствор, который содержит газонасыщенную смесь, в состав которой входят моноэтаноламин, нитрит натрия и кислота. Выделяющийся азот является инертным газом, а побочные продукты -спирты - нетоксичны.

Разработанные полимерные газонасыщенные растворы были исследованы в двух направлениях:

1) оценены стойкость раствора и кинетика газовыделения;

2) исследованы адсорбционные характеристики газонасвщенных растворов в сравнении с полимерными растворами без гасонасьщаю-щих добавок.

Этими исследованиями дано научное обоснование кольматирую-ще-декольмагирутацему действию газонасыщенного раствора на разбуриваемую породу, которое в практике бурения выражается и наблюдается в виде укрепления стенок скважины: исчезновение обвалов, осыпей и других явлений при проходке неустойчивых пород. Кроме того, полученные результаты подтвердили обоснованность предложенного состава и его жизнеспособность в различных термобарических условиях скважины в течение 5-9 часов.

Четвёртая глава посвящена исследованию фильтрации полимерных растворов в пористых средах. В качестве жидких сред использовали растворы и полиакриламиды повышенной вязкости, в качестве пористых сред - естественные керны месторождений Севера Тюменской области.

Подтверждено наличие закупоривающих (изолирующих) свойств у полимерных растворов и установлены закономерности уменьшения коэффициентов проницаемости кернов и снижение скорости фильтрации в зависимости от дополнительных коэффициентов сопротивления, возникающих при проникновении вязкой жидкости в пористую формацию.

Экспериментально установлены градиенты давления и кинетика изменения давления фильтрации полимерных растворов в зависимости от вязкости полимерного раствора и коэффициентов проницаемости кернов.

На основе проведённых исследований рекомендуются при бурении, при первичном и вторичном вскрытии продуктивных пластов в различных горно-геологических условиях Западной Сибири полимерные

растворы с заданной вязкостью в зависимости от коэффициента проницаемости пластов.

Результаты экспериментальных исследований позволяют рекомендовать :

- применение полимерных растворов для бурения основного ствола глубоких скважин с динамической вязкостью 1,5-8 мПа.с;

- применение полимерных растворов при вскрытии бурением продуктивных пластов с динамической вязкостью 10-50 мПа.с;

Впятой главе приведены результаты промысловых испытаний, внедрения разработанных полимерных растворов в производственно-геологических объединениях Западной Сибири и разработка технологических основ применения полимерных растворов различного состава для бурения скважин и вскрытия продуктивных пластов в Западной Сибири.

Разработанная технология бурения относится к проходке четырех интервалов, характерных для Западной Сибири:

1) интервала вечномерзлых пород - бурение под кондуктор;

2) интервала высококоллоидальных глин;

3) аргиллитовой зоны;

4) комплекса продуктивных пластов.

Разработанная технология поинтервального бурения с учетом конструкции скважины показана в таблице.

Реагенты С % масс.)

Одноколонная конструкция

~1—Т—ГГ~

вариант ! вариант

Двухколонная

конструкция_

-1 ! 11-

вариант ! вариант

I. Естественная сква-жинная глина (высококоллоидальная и аргиллит овая) 3-10 3-10 3-8 3-8

Окончание таблицы

Реагенты {% масс.)

2. Полиакриламид (дк-дрилл.сайдрилл, се-дипур, полидиа)

3. Полиакрилонитрил (гипан, нитронное волокно, К-15, сайпан)

4. КМОЭЦ (тилоза или КМЦ-600 , 700)

5. Вода

Одноколонная конструкция —I—

вариант !вариант

Двухколонная конструкция^

вариант ! вариант

0,015- 0,015-

0)02 0|02 0,1-3 0,05-0,3

0,1-0,3

0,1-0,3

0.05-0,2 б,1-0)5

0.05-0,2 6.1-0 5

Остальное

Вязкость регулируется изменением концентрации реагентов, а плотность - за счет увеличения содержания естественных скважин-ных глин. При бурении под кондуктор готовят раствор с максимальным содержанием реагентов, с вязкостью 50-100 мПа-с. Далее после разбуривания цементного стакана раствор меняют, дают воду с минимальным содержанием ПАА с высокими флокулирукшими свойствами для удаления частиц цемента. Этот раствор тиательно очишагат или выбрасывают. По мере углубления скважины количество полимеров увеличивают. Для регулирования вязкостных свойств увеличивают количество КМОЭЦ или КЩ. При необходимости повышения плотности раствора берут больше полиакриламида.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведены комплексные исследования вязкостных, адсорбционных, фильтрационных и флокулируюших свойств растворов полимеров. Результатами исследований установлены зависимости параметров полимерного бурового раствора от его качественного и количественного состава и от характера взаимодействия с породой.

I Научная ценность »

1) разработана научная концепция,согласно которой применяемые в бурении реагенты разделены на две группы:

- реагенты, взаимодействующие между собой с образованием системы, обладающей синергетически увеличенными вязкостными и флохулирующи-ми свойствами;

\

- реагенты,не образующие загущенных структур, но стабилизирующие и разжижающие глинистую суспензию.

Концепция позволяет вести разработку и проектирование составов буровых растворов с заданными свойствами применительно к термобарическим условиям бурения;

2) на основе этой концепции исследованы и разработаны:

- полимерные буровые растворы без и с малым содержанием твёрдой фазы, обладающие высокими флокулиругацими и регулируемыми вязкостными свойствами;

- полимерглинистые растворы с высокими технологическими характеристиками;

- утяжелённый безглинистый полимерный раствор;

- газонасыщенный полимерный раствор для бурения в зонах АНПД;

3) полученные изотермы адсорбции ПМ из водных растворов на песчаной породе позволили экспериментально оценить высокие инги-бируклцие свойства полимерных и газонасыщенных полимерных растворов при проходке в разрезах неустойчивых пород и обосновать количественный состав разрабатываемых рецептур полимерных растворов для различных интервалов бурения в Западной Сибири;

4) исследованиями фильтрации полимерных растворов без твёрдой фазы повышенной вязкости через керны различной проницаемости установлены высокие изолирующие свойства полимерных растворов, промысловыми работами подтверясдена высокая эффективность применения полимерных растворов по интервалам бурения с учётом фильтра-шонно-ёмкостных характеристик пластов и термобарических условий.

П Методическая ценность

- разработана новая оригинальная методика количественного анализа водных растворов акриловых полимеров, отличающаяся от известных универсальностью, высокой точностью, чувствительностью и экспрессностыо;

- разработана методика исследований фильтрации и оценки изолирующих свойств полимерных растворов;

- разработаны программа и инструкция применения полимерных растворов для бурения глубоких разведочных скважин.

Ш Практическая ценность

- разработаны технологические основы применения полимерных растворов различного состава для бурения и вскрытия продуктивных пластоЕ применительно к отдельным конструкциям скважин и интервалам бурения;

- отработана рецептура полимерного раствора и технология его применения при бурении глубоких разведочных сквахин в Западной Сибири. Фактический экономический эффект от её внедрения составляет 10-11 тыс.рублей на I скважину.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

I

1. A.c. II6I53Q СССР, ЫКИ ... С09К 7/00 Буровой раствор / А.У.Швригов, С.И.Долганская, Г.П.Бочкарев (СССР)3675708; Заявл. 03.11.83; Опубл. 15.06.85, Бюл. » 22,- С..

2. Буровой раствор для бурения в обваливающихся породах / Н.А.Доронина, В.М.Серебренников, С.И.Долганская, А.У.Шарипов // Творчество молодёжи на службу Н1П в геологоразведочном бурении: Тез.докл. Обл.конф. молодых ученых.- Тюмень, 1986.-С. 76-77.

3. Земцова O.A., Долганская С.И., Шарипов А.У. Буровой раствор с повышенными вязкостными и флокулирутопмми свойствами // Творчество молодежи на службу НТП в геологоразведочном бурении: Тез.докл. Обл.конф. молодых ученых.-Тюмень, 1986.-С. 77-78.

4. Опыт применения самоочищающегося полимерного бурового раствора при проходке разреза высококоллоидальных глин / С.И. Долганская, O.A.Земцова, С.Н.Гимофеев, А.У.Шарипов // Совершенствование строительства разведочных скважин на новом этапе развития Западно-Сибирского нефтегазового комплекса: Тез.докл. научно-исследовательской конференции молодых ученых ЗапСиббурнипи.-Тюмень, 1987.- С. 41-42.

5. A.c. 1258827 СССР, ЖИ ... С09К 7/02 Способ приготовления аэрированного бурового раствора / А.У.Шарипов, С.И.Долганская, Г.А.Леплянин (СССР).- № 38I4I43; Заявл. 15.09.84; Опубл. 23.09.86, Бюл. № 35.- С.

6. A.c. 1328363 СССР, МКИ ... С 09К 7/02 Буровой раствор / А.У.Шарипов, С.И.Долганская, O.A.Земцова и др. (СССР).—

» 3990841; Заявл. 10.II.85; Опубл. 07.08.87, Бюл. * 28.-С.

7. A.c. 1326958 СССР, МНИ ... Ol 17/21 Способ количественного определения аминов, амидов и нитрилов в водных растворах / С.И.Долганская, А.У.Шарипов, Н.Е.Тивас.- № 3784028; Заявл. 16.08.84; Опубл. 30.07.87,'Бюл. № 28.- С.

8. Инструкция по количественному анализу акриловых полимеров в водных растворах / С.И.Долганская, А.У.Шарипов.- Утв. Главтюменьгеологией 08.05.87 г. - Тюмень: ЗапСибБурНИПИ, 1987.8 с.

*

9. Количественное определение акриловых полимеров в водных растворах / А.У.Шарипов, С.И.Долганская // Информационный листок № 136-88.- Тюмень, 1988.10. A.c. I4I833I СССР, ЖИ ... С09К 7/02 Полимерный буровой раствор / А.У.Иарипов, С.И.Долганская, Л.Н.Йотова и др. (СССР).- № 3988712; Заявл. 18.11.85; Опубл. 23.08.88, Бюл. № 31.

11. Долганская С.И. Исследования к опыт применения полимерных растворов без и с малым содержанием твердой фазы при бурении и вскрытии продуктивных пластов в Западной Сибири // Вскрытие нефтегазовых пластов и освоение скважин: Тез.докл. П Всесоюзной научно-технической конференции.- Ивано-Франковск, 1988.- С. 63-64.

12. Долганская С.И. Разработка химического метода газона-сышения полимерных растворов для бурения и вскрытия продуктивных пластов // Вскрытие нефтегазовых'пластов и освоение скважин: Тез .докл. П Всесоюзной научно-технической конференции.-Ивано-Франковск, 1988,- С. 64-66.

13. Долганская С.И. Разработка газонасышенных полимерных растворов для бурения и вскрытия скважин при нормальном и аномально низком давлении // Механика горных пород при бурении: Тез.докл. Всесоюзной конференции.-Грозный,1968.- С. II-12.

14. A.c. 3447831 СССР, ЫКИ ... С09К 7/02 Буровой раствор / А.У.Шарипов, С.И.Долганская (СССР).- № 4084213; Заявл. 07.07.86; Опубл. 30.12.88, Бгол. № 48.15. A.c. I45I590 СССР, МКИ ... ОГ 17/21 Способ количественного анализа акриловых полкмеров в водных растворах / С.И.Долганская, А.У.Шарипов, Н.Е.Тивас (СССР)4143688; Заявл. 15.11.86; Опубл. 15.01.89, Бюл. * 2.16. A.c. 1452834 СССР, ЫКИ ... С09К 7/02 Безглинистая промывочная жидкость / А.У.Шарипов, С.И.Долганская (СССР).-Заявл. 18.11.85; Опубл. 23.01.89, Бпл.№ 3.17. A.c. 1460070 СССР, Ш ... СС9К 7/02 Буровой раствор / А.У.Шарипов, С.И.Долганская, А.К.Ягафаров (СССР).-№ 4062445; Заявл. 28.02.86; Опубл. 23.02.89, Бюл. № 7,18. Долганская С.И. Методика количественного анализа акриловых полимеров в водных растворах // Химические проблемы отраслей народного хозяйства Тюменского региона и пути их решения: Тез.докл. Тюменской обл. конференции.-Тюмень, 1989,- С. 46.

19. Долганская С.И., Лапшин П.С. Буровые растворы, применяемые при вскрытии и испытании пластов в процессе бурения // Геология нефти и газа,- 1989.- № 6,- С. 45-46.

20. Шарипов А.У., Долганская С.И. Основные рецептуры полимерных растворов различных составов для бурения и вскрытия продуктивных пластов // Эффективность применения полимерных растворов при бурении и заканчивании глубоких разведочных скважин на нефть

и газ: Тез.докл. школы-семинара.- Тюмень,1989.- С. 48-49.

21. Долганская С.И. Методы количественного определения содержания полимеров в растворах // Эффективность применения полимерных растворов при бурении и заканчивании глубоких разведочных скважин на нефть и газ: Тез. докл. школы-семинара.- Тюмень, 1989,- С. 61.

22. Долганская С,И., Коновалова С.А. Исследование взаимодействия полимеров с хлоридом кальция // Эффективность применения полимерных растворов при бурении и заканчивании глубоких разведочных скважин на нефть и газ: Тез.докл. школы-семинара.-Тюмень, 1989,- С. 54-55.

23. Долганская С.П., Земцова O.A., Прибыльская О.Н. Применение полиакриламидов различных марок в буровых растворах // Эффективность применения полимерных растворов при бурении и заканчивании глубоких, разведочных скважин на нефть и газ: Тез .докл. школы-семинара.-Тюмень, 1989.- С. 22.

24. Долганская С.И., Лапшин П.С. Использование полимерных газонаоышенных растворов для испытания скважин // Эффективность применения полимерных растворов при бурен/и и заканчивании глубоких разведочных скважин на нефть и газ: Тез. докл. школы-семинара.- Тюмень, 1989.- С. 34.

25. Инструкция по приготовлению полимерных растворов различ-

S

ного состава при высокооборотном и низкооборотном бурении глубоких разведочных скважин / А.У.Шарипов, С.И.Долганская // Нефтяное хозяйство. - 1989.- * 9.26. A.c. 1542949 СССР, МКИ ... С09К 7/.02 Полимерный буровой раствор / А.У.Шарипов, С.И.Долганская, O.A.Земцова (СССР).-№ 4330771; Заявл. 20.11.87; Опубл. 15.02.90, Бил. № 6,27. Шарипов А.У., Долганская С.И. Проектирование основных составов полимерных растворов для вскрытия продуктивных пластов // Эффективность вскрытия и методов оценки сложнолостроенных продуктивных пластов при бурении и опробовании глубоких разведочных скважин: Тез.докл. семинара.- Тюмень, 1990.-С. 22-26.

28. Долганская С.И. Вязкостные свойства полимерных растворов Ц Тр./ ЗапСиббурНИПИ,- 1989.- Строительство глубоких разведочных скважин в Западной Сибири.- С. 14-20.