С целью обеспечения возможности сохранения потенциальной продуктивности скважин, наращивания дебита скважин за счет качественного вскрытия продуктивных пластов, предупреждения осложнений и обеспечения безаварийного бурения даже в осложненных геологических условиях путем правильного выбора бурового раствора необходимо решить следующие задачи:
– подобрать состав бурового раствора на основании анализа имеющихся теоретических сведений и результатов лабораторных исследований;
– оптимизировать состав и технологические параметры бурового раствора с целью обеспечения высокого качества вскрытия продуктивного пласта в соответствии с предъявляемыми требованиями и с геолого-техническими условиями проходки скважин.
Для решения указанной проблемы был проведен подбор рецептуры бурового раствора на углеводородной основе для проходки хвостовиков скважин.
Перспективно использование нефтерастворимых полимеров как в составе аналогов известково-битумных растворов, преимуществами применения которых являются сохранение проницаемости продуктивного пласта, предотвращение гидратации породы, низкая коррозия; так и в составе эмульсионных растворов, применение которых позволяет обеспечить сохранение, восстановление коллекторских свойств пласта, широкий спектр технологических свойств, возможность получения эмульсий с различными функциями по отношению к коллектору.
При этом нефтерастворимые полимеры должны соответствовать следующим требованиям: растворимости в различных углеводородах без высоких сдвиговых деформаций, совместимости со всеми основными компонентами раствора и технологичности в применении, нетоксичности, стабильности при температурах не менее 200 °С, устойчивости к воздействию солей и кислых газов [1, 2]. Таким образом, ввод в состав раствора на углеводородной основе оптимального нефтерастворимого полимера, который отвечает всем предъявляемым к нему требованиям, позволяет повысить структурно-реологические свойства бурового раствора, снижает фильтратоотдачу, повышает термостабильность раствора и увеличивает седиментационную устойчивость за счет увеличения вязкости фильтрата.
С целью разработки и испытания альтернативной рецептуры были проведены лабораторные исследования, в ходе которых осуществлялся сравнительный анализ растворов с сополимером пропилена, этилена и высших α-олефинов, известково-битумного и инвертно-эмульсионного (с полиизобутиленом с молекулярной массой 30000) растворов.
Выбор известково-битумного раствора
В ходе эксперимента было приготовлено два образца растворов, один из которых в качестве дисперсной фазы содержал битум, а другой – сополимер пропилена, этилена и высших α-олефинов (предварительно переведенный в раствор) (табл. 1).
Лабораторные испытания показали, что при введении в раствор сополимера пропилена, этилена и высших α-олефинов улучшились такие параметры, как вязкость, статическое напряжение сдвига и динамическое напряжение сдвига. Путем изменения концентрации вводимого в раствор полимера можно оказывать воздействие на те или иные параметры.
Выбор инвертно-эмульсионного раствора
Известно об использовании в составе эмульсионных растворов на углеводородной основе полиизобутиленов с молекулярной массой 175 000-200 000 и полиизобутилена с молекулярной массой 20 000 – «НРП-20М» (представляет собой 20 %-ный по массе раствор указанного полиизобутилена в индустриальном масле И-20А). Согласно имеющимся сведениям, ввод в состав эмульсионного раствора полиизобутилена позволяет повысить термостабильность раствора за счет того, что молекулы полиизобутилена, находясь в межфазном слое, способствуют повышению плотности защитных оболочек на капельках воды и способствуют росту агрегативной устойчивости эмульсии. Кроме того, загущая дисперсионную среду эмульсионного бурового раствора, полиизобутилен повышает структурно-реологические свойства раствора, снижает его фильтрацию и увеличивает вязкость фильтрата, что благоприятно сказывается на сохранении фильтрационно-емкостных свойств продуктивного пласта [1, 2].
В ходе работы для приготовления инвертно-эмульсионного раствора использовали дизельное топливо, органофильный бентонит, эмульгатор, гидрофобизатор АБР, минерализованную хлоридом кальция водную фазу, предварительно приготовленный 40 %-ный раствор полиизобутилена с молекулярной массой 30 000 в дизельном топливе и окись кальция при следующем соотношении компонентов, % масс (табл. 2):
Варьируя концентрации вводимых в раствор компонентов, подобрали оптимальный состав.
Регулирование показателей свойств бурового раствора осуществляется специальными добавками, химическими реагентами как во время заготовки растворов, так и в процессе бурения.
Технологические параметры бурового раствора приведены ниже (табл. 3). 
Для установления характера влияния предлагаемого раствора на сохранение проницаемости пласта проведен эксперимент на установке по определению коэффициента проницаемости на образцах керна, отобранных с месторождений с низкопроницаемыми продуктивными пластами. Суть метода заключается в сравнении проницаемостей кернового материала по керосину до и после воздействия различных технологических жидкостей, в качестве модели призабойной зоны используется керновый материал с идентичными стратиграфическими и фильтрационно-емкостными параметрами. Рассчитан коэффициент восстановления проницаемости, определяемый как отношение проницаемости керна по керосину до и после воздействия на него предлагаемого раствора, который составил более 60 %. Анализ результатов позволяет оценить предлагаемый раствор как систему, оптимальную с точки зрения сохранения естественной проницаемости пласта-коллектора.
В перспективе планируется исследование возможности использования других, ранее приготовленных, образцов полимеров; приготовление и анализ инвертно-эмульсионных растворов на основе дизельного топлива с модельными полимерами; исследование возможности применения растворов при бурении хвостовиков скважин; синтез наноматериалов и композитов, их использование в технологии бурения для повышения эффективности применения буровых растворов.
Таким образом, разработана рецептура бурового раствора на углеводородной основе для бурения скважин в осложненных геологических условиях на месторождениях Западной Сибири. Применение инвертно-эмульсионного бурового раствора на основе полиизобутилена с молекулярной массой 30 000 при проходке хвостовиков скважин позволит добиться:
– наращивания дебита скважин за счет качественного вскрытия продуктивных пластов с минимальным негативным воздействием на продуктивный пласт (анализ существующих данных позволяет сделать вывод о том, что дебит нефти зависит от значения коэффициента восстановления проницаемости; значение коэффициента восстановления проницаемости в случае использования предлагаемого бурового раствора значительно превосходит значения коэффициента восстановления проницаемости в случае использования водных систем);
– снижения времени на борьбу с осложнениями;
– снижения затрат на приобретение необходимых компонентов вследствие уменьшения их расхода, а также в связи с переходом на отечественные, более дешевые, аналоги;
– повышения технико-экономических показателей бурения.
