Введение к работе
Актуальность проблемы. В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 г.г. и на период до'2000 г.", принятых ХХУЛ съездом партии, определены пути дальнейшего развития нефтегазодобывающей промышленности страны. Выполнение поставленных задач в значительной мере связано с совершенствованием техники и технологии буровых работ, являющимися наиболее капиталоемкими в отрасли.
Повышение технико-экононическюс показателей бурения, в первую очередь глубоких скважин, существенно зависит от технического уровня применяемых буровых растворов, их соответствия разнообразным горно-геологическим условиям. В последние годы для бурения глубоких сквагзш создан ряд эффективных систем растворов: полимерных, ингибирущюс, солестойких и других, однако широкое их внедрение сдерживается из-за отсутствия в достаточных масштабах промышленного производства специальных химических реагентов: акриловых полимеров,, полисахаридов, эфиров целлюлозы и других. Вместе с тем, применение широкодоступных и недорогих гуматных реагентов, производство которых практически неограничено, с каздым годом сокращается из-за несоответствия качества реагента условия?,! бурения глубоких скважин вследствие низкой термостойкости, диспергирующего н разупрочнявдего действия гуматоз на глшшстые породы.
Новые перспективы открывается при использовании калиэгте гуїлатннх реагентов, где интабиругадй эффект получен заианой иона натрия на иоп калия. В последние года в метровой практике бурения получил распространение широкий ассортимент каляй-гуматных реагентов, таких как: Бзйсик-К и Лигнекс-К (СШІ), Дралиг (ЧССР), Калий-гумат (ВНР) и других. Опыт применения
разработанного во ВШЙБГ отечественного гуматнс-каяпевого реагента (ШР) показал, что замена УЩР на ГКР повышает устойчивость стенок скважины, снижает диспергирование шлама,, умень шает расход реагентов и утяжелителей и затрат времени на непроизводительные операции. Однако склонность гуматно-калиевог реагента к концентрационному загущетши, нлзааа термостойкость-и отсутствие эффективного метода регулирования реологичг 'ікюс свойств существенно снижают его технологическую эффективность и ограничивают применение ГКР разбуриванием, в основном, верх них интервалов.
Исследования т> области совершенствования гуматнс—калие-вого реагента путем его модифицирования с целью повышения тер мостойкости и ингибируадего действия являются в настоящее врв' мя чрезвычайно актуальной задачей, решение которой будет способствовать широкому внедрению доступных и дешевых гуматов взамен традиционных многокомпонентных-ингибирующих систем растворов при бурении глубоких скважин.
Цель работы. Разработка термостойкого бурового раствора на основе модифицированного гуматно-калиевого реагента, обеспечивающего повышение технико-экономических показателей при проводке скважин в неустойчивых глинистых разрезах. ' Основные задачи работы.
-
Сравнительное исследование физико-химических свойств гуматов натрия и калия и взаимодействия калиевых гуматных реагентов с глинами различной минералогической природа.
-
Определение метода и исследование процесса модифицирования ІКР с целью получения ингибирущих и термостойких буровых растворов.
-
Разработка системы бурового раствора на основе модифицированного гуматно-калиевого реагента и исследование ее
термостойкости, высокотемпературной реологии и ингибиружщих свойств.
4. Промысловые исследования и испытания разработанной системы бурового раствора,
Научная новизна. На основании впервые выполненных высокотемпературных реологических исследований гуматных реагентов я гумат-глинистых растворов установлено, что калиевая форма гу-матов обладает высокой интенсивностью структурообразования, концентрационного и температурного загущения; модификация гу-мата калия оксидом магния или его техническим аналогом - каустическим магнезитом обеспечивает реологическую состоятельность глинистого раствора в интервале температур 20-200 С. Определены оптимальные концентрации модифицированного реагента в зависимости от минералогического состава твердой фазы раствора, обеспечиваидие требуемые реологические и ингибирую-щие свойства система в исследованном теглпературном диапазоне.
Обнаружена и количественно установлена взаимосвязь между ингибирувдими свойствами раствора (диспергированием и скоростью увлажнения глин) с удельным электрическим сопротивлением в широком диапазоне концентраций реагента (1-10$).
Впервые исследовано териостабилизирувдее и ингябирувдее действие оксвда магния при раздельном вводе гумата калия и каустического магнезита в условиях избыточной концентрации глины в составе бурового раствора.
Практическая ценность. Разработан термостойкий до 150-200 С модифицированный-каустическим магнезитом гуматнс—калиевый буровой раствор, предназначенный для прово.дки скважин в неустойчивых глинистых отложениях, применение которого взамен традиционных ингибированных систем (известковой, хлор-
кальциевой, гуматно-кальциевой) обеспечивает:
стабильные технологические параметры бурового раствора;
уменьшение в 1,5-2 раза расхода реагентов и утяжелителей при одновременном сокращении ихноменклатуры;
снижение на 20-40$ затрат времени на проработку и про-швкускважины, обработку и приготовление бурового раствора— при одновременном улучшении или сохранении качества ствола скважины.
Реализация -работы в промышленности. Основные результаты работы реализованы при бурении десяти скважин в объединениях "Нижневолжскнефть", "Грознефть" и "Грузнефть".
Разработанная технология обработки бурового раствора вошла в составленный при участии автора руководящий документ "Инструкция по применению модифицированного каустическим магнезитом гуматно-калиевого реагента ГКР-М для обработки'буровых растворов"- РД 39-0148052-553-89 , введенный приказом Миннефтепрома от 01.01.89.
Экономический эффект от применения гуматно-калиевого раствора с каустическим магнезитом при бурении двух скважин в ПО "Грознефть" в 1986 г. составил 139 тыс.руб.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических совещаниях в ПО "Нияневолжскнефть" (г. Волгоград, 1985 г.) и ПО "Мангышлакнефть" (г. Шевченко, 1986 г.), на Ш, ХУШ и XIX научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов ВНЙИБТ в 1985, 1987.и 1988 гг.'(г. Москва) и на коллоквиуме лаборатории физико-химии буровых растворов (г. Москва, 1989 г.
Публикации. Основное .содержание диссертации изложено в 8 печатных и 4 фондовых работах.
Объем работа. Диссертационная работа состоит 'аз ввэде- кия, четырех разделов, основных выводов, списка литературы, . включающего IC6 'наименований, и приложения. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 30 рксушээв и 24 таблицы.