Опыт применения полианионной целлюлозы AquaPAC® Regular при бурении скважин на Арктическом шельфе

The experience of the using the polyanionic cellulose AquaPAC® Regular for Arctic offshore drilling

T. Motyleva, FGUP Arcticmorneftegazrazvedka,
V. Kazantsev, N.Smirnova, OOO NTF Ephiry Cellulose

В статье приведены результаты работ по выбору многофункционального реагента-стабилизатора для ингибирующего раствора на морской воде для бурения скважин на морском шельфе.

On example effectiveness of inhibiting potassium chloride solution stabilizing with polyanionic cellulose AquaPAC for Arctic offshore drilling had been done.

Основными проблемами при бурении скважин на шельфе арктических морей являются:
  • обеспечение устойчивости стенок скважин в терригенных отложениях,
  • наличие зон АВПД и ангидритовых толщ значительной мощности.
Отрицательные последствия диспергирования глинистого шлама проявляются в сальникообразовании, перерасходе химреагентов, увеличении объемов технологических отходов бурения и росте затрат на их утилизацию. В морском бурении, где затраты на аренду бурового комплекса и флота обеспечения превышают половину всей стоимости скважин, такие проблемы нельзя признать обоснованными.

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.
В качестве такого реагента выбрана полианионная целлюлоза, которая в отличие от карбоксиметилцеллюлозы более стабильна в растворах электролитов, не вызывает эффекта стабилизационного разжижения минерализованных глинистых растворов и более устойчива к воздействию микрофлоры.

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
Использование AquaPAC R в сочетании с высококачественными бентонитами (в частности с немодифицированным бентонитом Таганского месторождения ПБТ-1) позволяет получать полимербентонитовые растворы с низким содержанием твердой фазы (и пресные, и минерализованные) с ярко выраженными псевдопластичными свойствами (табл. 2).

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.
Анализируя опыт применения ИХКР, содержащего полианионную целлюлозу фирмы Hercules Aqualon (США), необходимо отметить следующие его качества:
  • 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.
Рецептура ИХКР полностью отвечает условиям бурения скважины на Арктическом шельфе.
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

Литература

  1. Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении: 2-е изд-е, перераб. и доп. М.: Недра, 1984. 229 с.
  2. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей): пер. с англ. М.: Недра, 1985. 509 с.
  3. Маковей Н. Гидравлика бурения: пер. с рум. М.: Недра, 1986. 536 с.

References

  1. V.D. Gorodnov. Physical-chemical methods of preventing complications in drilling: revised and added 2nd edition. M.: Nedra, 1984. 229 pages.
  2. J.P. Grey, G.S.G. Darly. Composition and properties of drilling agents (flushing fluids): translated from English. M.: Nedra, 1985. 509 pages.
  3. N. Macowey. Hydraulics of drilling: translated from Romanian. M.: Nedra, 1986. 536 pages.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Мотылева Т.А.

    к.т.н., заведующая лабораторией «Буровые и тампонажные растворы»

    ФГУП «Арктикморнефтегаз­разведка»

    Казанцев В.В.

    руководитель нефтегазового направления

    ОАО НТФ «Эфиры целлюлозы»

    Смирнова Н.В.

    к.х.н., менеджер

    ООО НТФ «Эфиры целлюлозы»

    Просмотров статьи: 5932

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru