МОДИФИКАТОРЫ РЕОЛОГИИ И ТРЕНИЯ ДЛЯ РУО: ТОНКИЙ «ТЮНИНГ» БУРОВОГО РАСТВОРА НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ СЛОЖНЫХ СКВАЖИН ИЛИ ЗАЧЕМ СМАЗКЕ СМАЗКА

24.08.2020

 

Для решения проблем, связанных с реологией бурового раствора, необходимо использовать специальную добавку – модификатор реологии. Особенно важно снизить зависимость реологических свойств от температуры. Применение модификатора реологии «РЕОМОД® Жидкий» позволяет получать оптимальные значения LYSP – реологии при низких скоростях сдвига; формировать плоский реологический профиль для минимизации негативного воздействия разницы давлений на стабильность скважины; снижать зависимость реологических параметров от температуры.

Бурение нефтегазовых скважин часто проходит в широком диапазоне температур – от самых низких на поверхности до 200 °С и более на забое скважины.

Повышение реологических параметров при охлаждении традиционных буровых растворов на углеводородной основе в верхних интервалах скважины приводит к увеличению эквивалентной циркуляционной плотности (ECD). Когда ECD превышает градиент гидроразрыва породы, возникает ряд осложнений – поглощение бурового раствора, нестабильность ствола скважины, прихваты, и т.д. Это приводит к большим потерям драгоценного времени и денег.

Особенно часто эта ситуация встречается при восстановлении циркуляции после длительных остановок, когда буровой раствор находился в покое длительное время. За спуском бурильного инструмента или обсадной колонны (surge&swab), резким запуском насосов и быстрым выходом «на режим» часто следует падение давления и снижение или полное отсутствие бурового раствора на выходе из скважины – первый признак потери циркуляции.

Для решения проблем, связанных с реологией бурового раствора, необходимо использовать специальную добавку – модификатор реологии. Зачем она нужна?

  • Во-первых, снижает зависимость реологии бурового раствора от температуры – снижает значение пусковых давлений при восстановлении циркуляции, то есть снижает риск образования искусственных трещин и ухода раствора в пласт.
  • Во-вторых, эта добавка формирует плоский реологический профиль бурового раствора, снижает давления Surge&Swab – залог стабильности скважины.
  • В-третьих, модификатор реологии повышает значения вискозиметра при 6 и 3 оборотах (LSRV – реология при низких скоростях сдвига). Это свойство необходимо для качественной очистки скважин с зенитным углом более 700.

Особенно важно снизить зависимость реологических свойств от температуры. В табл. 1–3 приводятся результаты лабораторного тестирования реологических параметров бурового раствора РУО с модификатором реологии «Реомод® Жидкий» при 10, 50, 70 и 100 °С градусах Цельсия и давлении 0, 100, 400 и 550 атм соответственно.

Табл. 1. Состав бурового раствора

Состав раствора

Концентрация кг/м3

Органофильный бентонит

3

ЭКСТРАМУЛ® 2000 (эмульгатор)

25

ВЕЛЛТРИТ® (вторичный эмульгатор)

10

Известь (активатор, источник Ca++)

30

СТАБИЛАЙТ® РУО (понизитель фильтрации)

10

КЛОТОНЕКС® (понизитель фильтрации)

5

РЕОМОД® Жидкий (модификатор реологии)

3

Карбонат кальция (кольматант)

150

Барит

До плотности 1,75 SG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Табл. 2. Параметры бурового раствора

Параметры бурового раствора

 

OWR (соотношение нефть/вода)

80/20

Соленость водной фазы, ppm

200 000

Рассол

CaCl2 1,2 SG

Плотность раствора, г/см3

1,75 SG

HTHP, мл/30 минут (∆500 psi/250 F)

1,8

Электростабильность, В

764

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Табл. 3. Реологические параметры бурового раствора: зависимость реологии от температуры и давления

Температура (°С)

10

50

70

100

Давление (атм)

0

100

400

550

600/300 rpm

285/160

124/78

92/58

78/50

200/100 rpm

105/48

52/35

39/24

32/20

6/3 rpm

10/9

11/10

11/10

10/9

Пластическая вязкость (PV), дПа*с

125

46

34

29

ДНС (YP), фунт/100фут2

35

32

24

22

LSYP

8

9

9

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видно из табл. 1–3, при изменении температуры в диапазоне 10–100 °С:

  • наблюдается значительное снижение показателя пластической вязкости, которая характеризует вязкость дисперсионной среды;
  • наблюдается незначительное снижение ДНС в допустимых пределах от 35 до 22 (37 % в диапазоне температур 10 до 100 °С);
  • реологические параметры при низких скоростях сдвига (показания вискозиметра при 6 и 3 оборотах и LSYP) практически не меняются.

Применение модификатора реологии «РЕОМОД® Жидкий» позволяет:

  1. получать оптимальные значения LYSP – реологии при низких скоростях сдвига – для качественной очистки наклонно-направленных и горизонтальных скважин;
  2. формировать плоский реологический профиль для минимизации негативного воздействия разницы давлений на стабильность скважины;
  3. снижать зависимость реологических параметров от температуры.

МОДИФИКАТОРЫ ТРЕНИЯ ДЛЯ РУО

«Зачем смазке смазка?» – многие инженеры по бурению слышали этот вопрос от бывалых бурильщиков.

Этот же вопрос задают себе неискушенные в этом вопросе люди, которые выбирают моторное масло: «зачем я буду платить за масло на эстерах в два раза больше, чем за обычную «минералку»?

Чем же отличается обычная «минералка» от масла с добавлением эстеров (эфиров)? Концентрация эфиров в масле обычно очень низкая – до 2 %. Но преимущества, которыми они наделяют масло, трудно переоценить.

Эстеры (эфиры) используются в моторном масле в качестве «модификаторов трения». Полярные головы молекул эфиров адсорбируются на металлических поверхностях, образуя смазочную «подушку» из неполярных (углеводородных) хвостиков. Эта «подушка» способствует свободному скольжению твердого тела и меняет режим смазки с «пограничного» на «гидродинамический».

То же самое происходит в скважине при использовании бурового раствора на углеводородной основе (РУО) при добавлении модификатора трения. Молекулы эфиров формируют прочный адсорбционный слой на металлической поверхности бурильной и обсадной колонны, а также на стенке скважины («обнаженных» заряженных краях). По этой «смазочной подушке» бурильная колонна или обсадная колонна свободно перемещается относительно обсадной колонны или стенки скважины.

ПОЛЕВОЙ ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СМАЗКИ-МОДИФИКАТОРА ТРЕНИЯ ДЛЯ «СУПЕРСЛАЙДЕР® РУО»

Бурение секции под эксплуатационную колонну Ø178 мм долотом Ø215,9 мм до глубины 2944 м осуществлялось на традиционном буровом растворе на нефтяной основе. Режим бурения представлен в табл. 4.

Табл. 4. Режим бурения

Параметр

Единицы измерения

Нагрузка на долото

14–15 т

Обороты СВП

55 об/мин

Производительность буровых насосов

32 л/с

Давление на стояке

85 атм

Механическая скорость

15 м/ч

С глубины 2944 м начали вводить модификатор трения «Суперслайдер® РУО» с доведением концентрации до 1 % по объему. На глубине 3056 м увеличили концентрацию смазки до 2 %.

Параметры бурового раствора представлены в табл. 5. После добавления смазки параметры бурового раствора не изменились, за исключением параметра электростабильности, значение которого незначительно повысилось.

Табл. 5. Параметры бурового раствора до и после ввода смазочной добавки «Суперслайдер® РУО»

Параметр

Единицы измерения

Значения

Концентрация «Суперслайдер® РУО»

%

0

1

2

Глубина (MD)

м

2944

2979

3056

Плотность

г/см3

1,12

1,12

1,12

Пластическая вязкость (PV),

дПа·с

35

35

35

ДНС (YP),

фунт/100фут2

17

17

17

СНС 10 с/10 м

фунт/100фут2

9/8

9/8

9/8

HTHP

мл/30 мин (∆500psi/250F)

1,8

1,8

1,8

Электростабильность

В

634

658

702

 

Что касается крутящего момента, то после ввода смазки «Суперслайдер®РУО» (1 % по объему) наблюдалось снижение момента на забое на 34 % (с 35 до 23 кН·м ), момента над забоем – на 30 % (с 30 до 21 кН·м).

После повышения концентрации смазки до 2 % по объему наблюдалось дальнейшее снижение крутящего момента – на 18 и 22 % (на забое и над забоем соответственно). Результаты полевого опыта представлены в табл. 6 и на рис.

Табл. 6. Значения крутящего момента и веса инструмента после обработки раствора смазкой «Суперслайдер® РУО»

Концентрация «Суперслайдер® РУО»

%

0

1

2

Крутящий момент

кН·м

35

23

19

Вес инструмента «на вира»

т

120

106

102

Вес инструмента «на майна»

т

52

50

49

 

Рис. Зависимость значений крутящего момента и веса инструмента от концентрации смазки «Суперслайдер® РУО»

Применение смазочной добавки «Суперслайдер®РУО» в буровом растворе на углеводородной основе позволило:

  • значительно снизить крутящий момент (снизить энергозатраты, продлить срок службы скважинного оборудования);
  • улучшить «хождение» инструмента, улучшить значения веса на крюке (на «вира» и «майна»);
  • добурить скважину до проектного забоя и успешно спустить и зацементировать обсадную колонну.

М.Н. ШИРОКОВ, начальник лесохимического производства (ЛХП)

mikhail.shirokov@cloto.ru

ООО «Клото».

г. Архангельск
 





Авторизация


регистрация

Размещение видеороликов

События

17.09.2021
40 лет на острие технологических вызовов: ушел из жизни Александр Медведев Подробнее »

30.06.2021
XII форум инновационных технологий InfoSpace 2021 Подробнее »

05.04.2021
XIV съезд Союза нефтегазопромышленников России Подробнее »

19.03.2021
16 марта 2021 года в Центре цифрового лидерства состоялся саммит деловых кругов «Сильная Россия - 2021» Подробнее »

06.03.2021
Саммит "Сильная Россия - 2021" Подробнее »

Другие
новости »

Конференции, выставки

Другие
конференции
и выставки »

Рейтинг@Mail.ru

admin@burneft.ru