- обеспечение устойчивости стенок скважин в терригенных отложениях,
- наличие зон АВПД и ангидритовых толщ значительной мощности.
Кроме того, при разбуривании мощных отложений (известняк, гипс) из-за вырождения глинистой составляющей твердой фазы бурового раствора возникают проблемы качественной очистки ствола скважины от выбуренной породы и утяжеления бурового раствора.
Лабораторией буровых и тампонажных растворов ФГУП «Арктикморнефтегазразведка» разработана рецептура ингибирующего хлоркалиевого раствора (ИХКР) на морской воде, которая успешно использовалась при бурении поисково-разведочных скважин с 2002 г.
Отличительной особенностью этой рецептуры является полное отсутствие натрийсодержащих щелочных компонентов, в т. ч. модифицированных кальцинированной содой бентонитовых глин, т. к. ион натрия ослабляет ингибирующее действие.
Особое внимание при разработке рецептуры ИХКР уделялось выбору многофункционального реагента-стабилизатора, удовлетворяющего следующим требованиям в условиях полиминеральной агрессии:
- обладать высокой загущающей и структурообразующей способностью;
- эффективно снижать показатель фильтрации;
- улучшать реологию течения бурового раствора (придавать псевдопластичные свойства);
- обладать устойчивостью к поливалентным металлам.
Были исследованы образцы полианионной целлюлозы высокой вязкости различных фирм-производителей, в частности Celpol R и Celpol RX фирмы Metsa Specily Chemicals (Финляндия), PAC R фирмы Baroid (США), AquaPAC R и AquaFLO HV фирмы Hercules Aqualon (США), Gabroil HV и, в т. ч., калиевая полианионная целлюлоза K PAC R фирмы Lamberti (Италия), обладающая ингибирующими свойствами.
Реологию течения 1%-ных водных растворов исследуемых образцов полианионной целлюлозы изучали с использованием ротационных вискозиметров Реотест-2 (ГДР) и модели FANN 35.
Полученные результаты приведены в табл. 1, из которой видно, что по эффективности AquaPAC R значительно превосходит аналоги других фирм. Загущающая способность ее в 1,3 – 3,5 раза выше (если сравнивать с K PAC R, то в 7,5 раза), а показатель нелинейности «n» имеет минимальное значение.
Проведены исследования ингибирующей способности AquaPAC R в сравнении с К PAC R.
Исследования ингибирующей способности по методу Ярова-Жигача [1] показали, что AquaPAC R не уступает K PAC R, содержащей катион калия. Данные приведены на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Динамика набухания болгарского бентонита в пресной воде
Рис. 2. Динамика набухания болгарского бентонита в морской воде
На основании результатов лабораторных исследований AquaPAC R была выбрана в качестве многофункционального реагента в рецептуре ИХКР. В качестве понизителя фильтрации, мало влияющего на вязкостные свойства, бурового раствора с высоким содержанием твердой фазы использовали AquaPAC LV.
Оптимальное содержание этих полимеров в рецептуре ИХКР составило (%):
AquaPAC R – 0,3 – 0,5
AquaPAC LV – 0,3 – 0,6.
Разработанная рецептура ИХКР была использована при бурении скважин Медынская-море 2 и скв. №3 Медынская-море 1, а также в качестве консервационной жидкости на скв. №3 Медынская-море 1. Геологический разрез Медынской площади характеризуется аномально высокими пластовыми давлениями в отложениях нижнего девона с Ка = 1,52 – 1,70. При разбуривании этого интервала ИХКР был утяжелен баритом до плотности 1,74 г/см3 в скв. Медынская-море 2 и 1,90 г/см3 в скв. №3 Медынская-море 1.
В табл. 3 представлены технологические параметры ИХКР по интервалам бурения скв. 3 Медынская-море 1.
В табл. 4 приведены значения коэффициентов кавернозности, определенные с помощью кавернограмм по различным интервалам скважин, пробуренным с использованием хлоркалиевого раствора.
Достаточно низкие значения коэффициентов кавернозности свидетельствуют о высоком ингибирующем эффекте ИХКР, содержащего полианионную целлюлозу AquaPAC.
Подтверждением стабильности параметров в течение длительного времени и легкой адаптируемости к изменяющимся условиям путем оперативной и экономичной модификации является устойчивость ИХКР к загрязнениям катионами кальция в процессе разбуривания ангидритовых отложений мощностью 700 м (в интервале 3100 – 3800 м). При этом, несмотря на одновременное утяжеление ИХКР до плотности 1,38 г/см3 (расход барита составил 200 тонн) и повышение содержания KCl (в раствор введено 5 тонн KCl), расход реагентов на стабилизацию раствора был незначительным (AquaPAC LV – 0,5 тонны, AquaPAC R – 0,37 тонны, ФХЛС – 0,4 тонны).
Фактический расход на скважину глубиной 4 270 м (в интервале бурения 3 200 – 4 270 м буровой раствор утяжелен баритом с 1,35 до 1,90 г/см3) составил:
AquaPAC R – 6,0 тонн
AquaPAC LV – 8,0 тонн.
Рис. 3. Усредненный удельный расход и стоимость химреагентов на 1 м проходки в зависимости от типа бурового раствора на шельфе Арктики
Примечание: стоимость химреагентов указана в условных единицах (без учета затрат на доставку пресной воды).
ЛГСФ – лигносульфонатный буровой раствор,
БСК – безглинистый солестойкий крепящий буровой раствор,
ИРГИС – ингибирующий аммонийный буровой раствор,
ПГР – полимергликолевый буровой раствор,
ИХКР – хлоркалиевый ингибирующий буровой раствор на морской воде.
ЛГСФ – лигносульфонатный буровой раствор,
БСК – безглинистый солестойкий крепящий буровой раствор,
ИРГИС – ингибирующий аммонийный буровой раствор,
ПГР – полимергликолевый буровой раствор,
ИХКР – хлоркалиевый ингибирующий буровой раствор на морской воде.
- стабильность параметров в течение длительного времени и легкая адаптируемость к изменяющимся условиям,
- высокая устойчивость к полиминеральной агрессии,
- низкая токсичность (IV класс опасности),
- невысокая материалоемкость по сравнению с ранее использованными типами буровых растворов на шельфе (рис. 3); затраты на материалы и химреагенты для ИХКР составляют в среднем не более 2,0% от стоимости скважины.
Табл. 1. Реологические параметры 1%-ных водных растворов образцов полианионной целлюлозы
Табл. 2. Реологические параметры бурового раствора с использованием AquaPAC R
Табл. 3. Параметры бурового раствора по интервалам бурения скважины №3 Медынская–море 1
Табл. 4. Величина коэффициентов кавернозности в стволах различного диаметра
