На нефтяной вышке (обелиске) около села Киевского Крымского района приведены слова Д.И. Менделеева: «Имя первого бурильщика Кубанского края А.Н. Новосильцева, надо думать, не забудется в России» и И.М. Губкина: «Долина реки Кудако является колыбелью нефтяной промышленности России»[1].
С тех времен техника и технологии изменились, но по-прежнему наибольший интерес у специалистов вызывает позитивный промысловый опыт строительства разведочных и эксплуатационных нефтегазовых скважин в сложных горно-геологических условиях Кубани. Этот опыт не случаен, и, как показывает анализ, опирается на последовательно проводимую политику в таких компаниях: заказчиках, буровых подрядчиках по повышению эффективности разработки нефтегазовых месторождений, снижению рисков и аварийности при бурении, оптимизации составов и компонентов буровых растворов на водной основе (РВО) и наконец, и в частности свойств смазочных компонентов, добавок к буровым растворам.
Задача повышения эффективности разработки нефтегазовых месторождений при наличии широких зон несовместимых условий бурения и АВПД, снижения рисков при бурении Майкопской свиты технико-технологически опирается на оптимизацию рецептур высокоингибирующих РВО. Диспергирование майкопских глин в буровом растворе при бурении является причиной увеличенного по показателю МВТ содержания коллоидной глинистой фазы, эффектов загущения и интенсивного структурообразования раствора при длительных ГИС, СПО и технико-технологических остановках. В таких горно-геологических условиях бурения Майкопской свиты нефтегазовых скважин на Кубани часто происходят осложнения геологического характера: сальникообразование, желобообразование, прихваты бурового инструмента. Опыт строительства силами бурового подрядчика ООО «Сервис Пром Комплектация» (ООО «СПК») позволяет (при прочих равных условиях) выделить и обозначить главные современные тенденции в применении смазывающих добавок к РВО при бурении скважин:
1. (главное) применение экологически безопасных многофункциональных универсальных смазочных добавок для РВО, исключающих применение нефти;
2. обеспечивающих достижение низких значений крутящего момента;
3. минимальных коэффициентов трения «металл-металл», «корка-металл» (особенно в зонах набора углов);
4. обладающих явными ингибирующими свойствами по отношению к глинам (с количественной оценкой по По);
5. улучшению поверхностно-активных свойств фильтратов РВО для целей сохранения коллекторских свойств в зоне продуктивных горизонтов.
Комплексное решение обозначенных тенденций силами ООО «Химбурнефть» было сосредоточено на оптимизации многокомпонентной экологически безопасной системы смазочных добавок и материалов природного происхождения для утяжеленных РВО с плотностями 1750–2200 кг/м3.
Для решения поставленной задачи на утяжеленных 
РВО для различных месторождений ООО «РН-Краснодарнефтегаз» проведена оптимизация применения различных экологически безопасных систем смазочных добавок: модификатора трения буровых растворов «MEX-LUBE» – композиции из продуктов переработки натуральных жиров и масел (ЗАО «Агрохимспецжир» ТУ 2458-047-51444626-2013) и композиции «ФК-СПК» в виде сочетания 70 % ФК-2000+30 % ФК-Н (ФК-М). Система «ФК-СПК» состоит из двух различных по механизму действия смазочных добавок: на основе эфиров и масел жирных кислот подсолнечного масла серии ФК и ингибирующей смазочной добавки на основе калиевых солей, растительных жирных кислот и фосфатидных концентратов серии ФК-2000 (ООО «НПО «Химбурнефть» ТУ 2458-001-49472578-2009 и ТУ 2458-003-49472578-2007) [2].
Физико-химический анализ химреагентов и утяжеленных буровых растворов выполнен по международным методикам на стандартном оборудовании в лаборатории ООО «НПО «Химбурнефть», согласно и ГОСТ Р 56946–2016 (ИСО 13500:2008) [3].
Оценку эффективности смазочного действия экологически безопасных композиций «MEX-LUBE» и «ФК-СПК» проводили по международному стандарту Американского нефтяного института (АPI) на машине трения EP / Lubricity Tester (США) путем определения коэффициента трения (Ктр) пары «металл-металл» в среде утяжеленного РВО при различных удельных давлениях прижатия металлической призмы к вращающемуся валу, в том числе при стандартной нагрузке 16,95 Н*м (150 фунтов-силы х дюйм) и частоте вращения 60 об/мин.
Испытание показателя ингибирующих свойств различных смазочных композиций в утяжеленных полимерглинистых буровых растворах плотностью 1750 кг/м3 проводили на столбиках эталонных активных глин по скорости увлажнения По (см/час) в соответствии с методикой РД 39-00147001-773-2004 Приложение 8. «Методика оценки ингибирующих свойств буровых растворов» [4].
Испытание системы «ФК-СПК» проводилось при различных концентрациях на реальных утяжеленных до 1750 кг/м3 полимерглинистых РВО Западно-Морозовского месторождения (забой 2263,8 м), а также на утяжеленных до плотности 2050,0 кг/м3 полимерглинистых РВО Западно-Морозовского месторождения (забой 2645м). Установлено, что для утяжеленного РВО Западно–Морозовского месторождения плотностью 1750 кг/м3 при введении 4,0 % об. (2,3 % масс.) системы смазочных добавок «ФК-СПК» достигается коэффициент трения в среде бурового раствора пары «металл-металл» по ГОСТ Р 56946-2016 равный Ктр=0,19, и величина липкости (К трения) фильтрационной глинистой корки до 2–3 градусов по прибору КТК-2. Наряду с высокими смазочными свойствами на этом растворе получены улучшенные на 15,5 % ингибирующие свойства утяжеленного баритом бурового раствора. При содержании 2,3 % масс. композиции «ФК-СПК» ингибирующие свойства бурового раствора по величине По=1,42 см/час против величины По=1,68 см/час для исходного утяжеленного бурового раствора Западно-Морозовского месторождения.
Для утяжеленных полимерглинистых РВО следующего интервала бурения при плотности 2050 кг/м3 (2,05 г/см3) Западно-Морозовского месторождения и обработке в количестве 2,0 % об. (1 % масс.); 4,0 % об. (2 % масс.); 6,0 % об. (3,0 % мас.); 8,0 % об. (4,0 % масс.) экологически безопасной системы «ФК-СПК» были получены стабильные результаты по снижению Ктр от исходного Ктр=0,325 до Ктр=0,25; Ктр=0,20, Ктр=0,14 и Ктр=0,05 для соответствующих концентраций системы «ФК-СПК» (рис. 1).
Применение в утяжеленных полимерглинистых буровых растворах (УБР) с плотностью 2050 кг/м3 Западно-Морозовского месторождения модификатора трения буровых растворов «MEX-LUBE» – композиции из продуктов переработки натуральных жиров и масел (ЗАО «Агрохимспецжир») позволило зафиксировать низкую эффективность натуральной композиции и установить, что при обработке в количестве 2,0 % об.;
5,0 % об. и 10,0% об. (5,0 % масс.) были получены соответственно значения по Ктр: 0,33; 0,32 и 0,29, т.е. максимальное снижение Ктр на 13,44 %. В то же время для этого утяжеленного бурового раствора с плотностью 2050 кг/м3 в идентичных условиях испытаний при обработке 8,0%об. (4,0 % масс.) системой «ФК-СПК» получен Ктр=0,05, который обеспечивает снижение крутящего момента и коэффициента трения на 84,85 % (рис. 2).
Дальнейшее совершенствование и повышение «экологичности» системы «ФК-СПК» на альтернативных источниках растительного сырья отражают данные для утяжеленных буровых растворов Абино-Украинского месторождения с применением «ФК-М» на основе эфиров и продуктов переработки таллового масла. Для утяжеленного бурового раствора плотностью 1780 кг/м3 с исходными значениями по Ктр =0,27 при введении дополнительно 1,5–2,0 % об. ФК-М нового состава достигнуто снижение коэффициента трения до величины Ктр=0,16–0,19. При этом на калибрующем буровом инструменте визуально наблюдался жирный защитный гидрофобный смазочный слой ингредиентов таллового масла, не допускающий крепкого связывания и налипания высоковязких глин разреза (рис. 3). Наличие защитного слоя с высокой адгезией к металлу повышает противосальниковые и коррозионно-защитные свойства подземного оборудования при бурении в условиях возможной полиминеральной и газовой агрессии.
Таким образом, утяжеленные баритом полимерглинистые РВО плотностями 1750–2150,0 кг/м3, применяемые на нефтегазовых месторождениях Кубани, характеризуются по ГОСТ Р 56946–2016 (ИСО 13500:2008) смазочными свойствами по коэффициенту трения Ктр на уровне 0,270–0,325. Эти значения Ктр являются высокими и недостаточными для безопасного бурения в сложных горно-геологических условиях. Для безопасного бурения скважин нами рекомендуется поддерживать коэффициент трения пары «металл-металл» на уровне Ктр=0,18, который может быть достигнут увеличением расходных показателей смазочных добавок до 4,0–6,0 % об. (объемных процентов) или по массовому соотношению к массе утяжеленного бурового раствора до уровня 3,5 % мас. (массовых процентов).
Применяемая в настоящее время сервисной буровой компанией ООО «СПК» экологически безопасная смазочная ингибирующая глины система «ФК-СПК» обладает высокой технологической и технической эффективностью и обеспечивает:
– полное внутриструктурное и межструктурное диспергирование в полимерглинистых утяжеленных баритом РВО и отсутствие фазового разделения (всплытия) смазочной добавки;
– гарантированное по всему стволу скважины снижение крутящего момента, коэффициента прихватоопасности и коэффициента трения бурового раствора при технологических остановках;
– достижение максимального эффекта по ингибированию глинистых отложений и пропластков при бурении ствола скважины и продуктивных горизонтов.
