Компанией ООО НПП «БУРИНТЕХ» разработан новый буровой раствор «ГИДРОГЕЛЬ», предназначенный для бурения горизонтальных участков и боковых стволов без содержания ксантана. Преимуществом бурового раствора «ГИДРОГЕЛЬ», в сравнении с традиционным раствором с добавлением ксантана, является его состав полностью из российских компонентов.
Глинистый раствор
При структурировании глинистых частиц происходит их ориентирование в пространстве по известным механизмам. Бурение горизонтальных стволов и хвостовиков требует ингибирующих свойств бурового раствора. Добавление в глинистый раствор ингибиторов приводит к разрушению структуры и снижению тиксотропных свойств. Таким образом, совместить высокие реологические свойства и минимальное содержание бентонита с ингибирующими свойствами невозможно.
Гидрогелевый раствор на основе солей магния
При конденсации активной твердой фазы в гидрогелевом растворе не требуется глинистая составляющая и раствор обладает повышенной минерализацией и ингибирующими свойствами. Однако, для получения ДНС ≥ 20 фунт/100 фут2 обычно требуется не менее 120 кг/м3 солей магния, а образование гидрогеля требует насыщения воды одновалентной солью, что приводит к высокой плотности и стоимости данного типа раствора. К тому же гидрогелевые растворы обладают невысокой термостойкостью, поскольку подвержены быстрому старению. Бурение горизонтов в Западной Сибири часто требует минимальной плотности и термостойкости не менее 100 °С.
Буровой раствор «ГИДРОГЕЛЬ»
Образование кристаллогидратов происходит при минимальных концентрациях поливалентных солей в присутствии мицелл бентонита, которые выступают центрами кристаллизации. Получившиеся оксихлориды поливалентных солей могут существовать без высокой общей минерализации раствора, благодаря адсорбции на мицеллах бентонита. Взаимодействие оксихлоридов с поверхностью бентонита приводит к образованию основного компонента системы, включающего в себя комплексные олигомерные и полимерные частицы, которые обеспечивают достаточные тиксотропные свойства системы.
Механизм структурирования является комбинацией координационного и кристаллизационно-коагуляционного. Это позволяет добиться солестойкости, термостойкости (пока доказано до 100 °С) и минимальной концентрации активной твердой фазы.
В лаборатории «БУРИНТЕХ» были получены оптимальные реологические параметры бурового раствора (рис. 1).
Также в лаборатории «БУРИНТЕХ» был подобран состав ингибиторов, позволяющий предотвращать набухание глины (рис. 2).
Также в лаборатории «БУРИНТЕХ» оценивалась стабильность параметров разработанного раствора в забойных условиях (табл. 1).
Подтверждение параметров разработанного раствора осуществлялось в независимой лаборатории по заданию ООО «ГАЗПРОМНЕФТЬ – ХАНТОС» (табл. 2).
Испытания в независимой лаборатории подтвердили соответствие основных параметров разработанного раствора заявленным.
Промысловые испытания
Промысловые испытания бурового раствора «ГИДРОГЕЛЬ» проводились с 16.07.2022г. по 23.07.2022г. на скважине № 43730ГС Южно-Приобского месторождения (табл. 3), в интервале бурения горизонтального участка 3300–4130 м.
Параметры раствора, наблюдаемые при бурении скважины, представлены на рис. 3, 4. Данные параметры позволили обеспечить устойчивость и качественную очистку от шлама горизонтального ствола скважины.
По плану в графике глубина-день на скважине № 43730ГС Южно-Приобского месторождения от сборки КНБК на бурение хвостовика до его спуска и крепления должны были затратить 259 часов. По факту затратили– 213 часов. При бурении скважины с применением бурового раствора «ГИДРОГЕЛЬ» были достигнуты проектные параметры, а сроки бурения и спуска хвостовика уменьшились.
Сравнение показателей бурения осуществляется с предыдущей скважиной, пробуренной на том же кусте (табл. 4).
При бурении с использованием раствора «ГИДРОГЕЛЬ» также достигнуто увеличение механической скорости бурения на всей длине горизонтального участка, что, по нашему мнению, может являться следствием снижения угнетающего давления на забой скважины и улучшения передачи нагрузки на долото. Данные эффекты достигаются благодаря оптимальной реологии бурового раствора при бурении горизонта, за счет чего снижаются потери давления в кольцевом пространстве.
Выводы
1. Применение раствора «ГИДРОГЕЛЬ» позволило качественно осуществить проводку ствола скважины при бурении горизонтального участка на скважине № 43730ГС Южно-Приобского месторождения.
2. Впервые бурение горизонтального участка протяженностью 800 м осуществлялось без использования дорогостоящей импортной ксантановой камеди. Все компоненты раствора – отечественного производства.
Преимущества и ограничения бурового раствора «ГИДРОГЕЛЬ»
– Все компоненты системы отечественного производства.
– Возможность обработки раствора минеральными солями и органическими ингибиторами.
– Достаточные значения ДНС и ВНСС обеспечивают качественную очистку ствола скважины от выбуренной породы.
– Непрогрессивные значения СНС обеспечивают способность раствора к быстрому сдвиговому разжижению.
– Данный раствор рекомендуется применять для бурения скважин с дальнейшим гидроразрывом продуктивного пласта ввиду повышенного содержания активной твердой фазы по сравнению с полисахаридным.
Данный раствор является альтернативой традиционно применяемым растворам на основе ксантановой камеди.
