Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ методов приготовления и регулирования свойств буровых растворов с низким содержанием твердой фазы 12
1.1. Приготовление и химическая обработка буровых растворов с низким содержанием твердой фазы 12
1.2. Технологические свойства буровых растворов 29
2. Разработка окисленных крахмальных реагентов (ОКР) и исследование их влияния на показатели буровых растворов, используемых в сложных условиях бурения 43
2.1. Теоретические исследования процесса получения ОКР 43
2.1.1. Разработка конструкции реактора для проведения окислительного модифицирования зернового сырья 49
2.1.2. Влияние основных параметров процесса окислительного модифицирования зернового сырья на свойства ОКР 52
2.2. Исследование влияния различных форм ОКР на показатели свойств буровых растворов 64
2.2.1. Влияние ОКР на структурно-реологические показатели и фильтрационные свойства буровых растворов 64
2.2.1.1. Исследованные модификации ОКР 64
2.2.1.2. Исследование влияния ОКР на показатели пресных (неминерализованных) буровых растворов 65
2.2.1.3. Исследование термостабильности пресных буровых растворов, обработанных ОКР 72
2.2.1.4. Исследование влияния ОКР на показатели минерализованных буровых растворов 74
2.2.1.5. Исследование термостабильности минерализованных буровых растворов, обработанных ОКР 75
2.2.2. Исследование ингибирующих свойств буровых растворов, обработанных ОКР 78
2.2.3. Исследование флокулирующей способности ОКР 86
2.2.4. Исследование ферментативной устойчивости буровых растворов, стабилизированных ОКР 90
3. Исследование влияния ОКР на технологические свойства буровых растворов 98
3.1. Исследование влияния ОКР на противоприхватные свойства буровых растворов 98
3.2. Исследование влияния бурового раствора на основе ОКР на коллек-торские свойства продуктивного горизонта 121
4. Оптимизация рецептур буровых растворов на основе ОКР 135
4.1. Постановка оптимизационной задачи и определение алгоритма её решения 135
4.2. Оптимизация рецептуры бурового раствора на основе ОКР и УЩР 140
4.3. Оптимизация рецептуры ингибирующего хлоркалиевого бурового раствора на основе ОКР и КМЦ 158
5. Внедрение разработанных рекомендаций 176
5.1. Промысловые испытания полимер-глинистых растворов с низким содержанием твердой фазы на основе ОКР 176
5.2. Хлоркалиевые полимер - глинистые растворы на основе ОКР 187
5.3. Соленасыщенные буровые растворы на основе ОКР 193
Выводы и рекомендации. 199
Список литературы 202
Приложения 220
- Приготовление и химическая обработка буровых растворов с низким содержанием твердой фазы
- Разработка конструкции реактора для проведения окислительного модифицирования зернового сырья
- Исследование влияния ОКР на противоприхватные свойства буровых растворов
- Постановка оптимизационной задачи и определение алгоритма её решения
Введение к работе
Успешная проводка скважин в сложных горно-геологических условиях, в большей степени, определяется способностью буровых растворов, применяемых для промывки, выполнять основные технологические функции. Буровые растворы должны отвечать следующим требованиям: - содержать минимально возможное количество твердой фазы; - обеспечивать максимальную устойчивость пород, слагающих стенки открытого ствола скважины; - обладать оптимальными физико-химическими свойствами; - характеризоваться технологически обоснованными значениями структурно-геологических и фильтрационных характеристик, их управляемостью и стабильностью во времени; - обеспечивать экологическую безопасность. В наибольшей степени вышеперечисленным требованиям отвечают полимерные буровые растворы с низким содержанием твердой фазы. Необходимые свойства бурового раствора на стадиях приготовления и использования обеспечиваются химической обработкой, путем ввода в его состав веществ, называемых химическими реагентами, изменяющих физико-химические свойства обрабатываемого раствора. От свойств химических реагентов, во многом, зависит способность выполнения буровым раствором основных технологических функций в процессе промывки. Процесс разработки рецептуры бурового раствора, обеспечивающего бурение скважины в конкретных горно-геологических условиях, и отвечающего определенному комплексу требований, включает в себя следующие этапы: -на основании теоретических предпосылок осуществляется выбор определенных химических реагентов, способных обеспечить требуемые технологические свойства бурового раствора; -определяется перечень исследуемых показателей свойств бурового раствора и методы их оценки; -в лабораторных условиях, с применением методов рационального планирования многофакторного эксперимента, проводится оптимизация выбранной рецептуры и оценка эффективности разработанной рецептуры на основе статистических данных эксперимента; -промысловое испытание рецептуры бурового раствора, разработанной и исследованной в лабораторных условиях, при необходимости, с последующим ее изменением на основании данных, полученных в результате испытаний. Рассмотренные принципы положены в основу данной работы. Цель работы: предупреждение осложнений при бурении скважин, путем разработки окисленных крахмальных реагентов (ОКР) с улучшенными технологическими свойствами и буровых растворов с низким содержанием твердой фазы различного состава на их основе. Основные задачи исследований 1. Исследование режима каталитического окисления полисахаридов на свойства окисленных крахмальных реагентов (ОКР) и разработка технологиче ской схемы получения их различных модификаций с улучшенными технологи ческими свойствами. 2. Исследование влияния ОКР на показатели свойств буровых растворов с низким содержанием твердой фазы различной минерализации, а также оптимизация рецептур этих растворов. 3. Разработка методики определения противоприхватных свойств буровых растворов с учетом влияния ОКР и установки для ее реализации. Методы решения поставленных задач Поставленные задачи решались на основе анализа данных, содержащихся в литературных источниках, экспериментальных работ, методов рационального планирования эксперимента, математической статистики. Расчеты осуществлены с применением ПЭВМ при помощи программных комплексов "Exel", "STATISTICA" v. 5.5, "STATGRAF", "PlanEX". Для построения диаграмм, графиков, чертежей и рисунков использованы программные комплексы "VISIO" v. 4.0, "SERFER" v.6.0, Научная новизна 1. Разработан способ получения реагента для обработки буровых растворов на водной основе, заключающийся в двухэтапном термостатировании реакционной смеси, позволяющий повысить эффективность ОКР, как стабилизатора показателей свойств буровых растворов различной минерализации.
2. Разработан способ обработки буровых растворов на водной основе при повышенной температуре и минерализации с использованием в качестве реагента - стабилизатора продукта каталитического окисления крахмалсодержаще-го сырья в количестве от 1,5 до 2,5% от массы бурового раствора, обеспечивающего улучшение его фильтрационных и структурно-реологических показателей.
3. Разработан способ обработки буровых растворов на водной основе, заключающийся в том, что в качестве смазочной добавки вводят соли полиокси-карбоновых кислот, получаемых в процессе окисления полисахаридов, в количестве 2-3% от массы бурового раствора, что позволяет улучшить его технологические свойства.
4. Исследовано влияние комплекса основания ОКР на ингибирующие свойства буровых растворов с использованием методов атомно-абсорбционной и эмиссионной спектрометрии
Практическая ценность и реализация результатов работы 1. Для обработки буровых растворов при бурении в различных горногеологических условиях, разработаны реагенты на основе окисленных крахмалов и создано ТУ-2458-003-07540930-97. «Окисленный крахмальный реагент порошкообразный». 2. Внедрена методика оценки противоприхватных свойств буровых растворов и создана установка АПБР для ее реализации.
3. Осуществлена оптимизация рецептур буровых растворов с низким содержанием твердой фазы различного состава на основе окисленных крахмальных реагентов (ОКР).
4. Разработанные рекомендации опробованы и внедрены при бурении десяти скважин в районах с различными горно-геологическими условиями ПО «Грознефть», ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть», 000 «ЛУКОЙЛ-Калининградморнефть», ЗАО «Северная нефть».
5. Использование ОКР в качестве реагента для обработки буровых растворов позволило исключить из состава рецептур растворов дорогостоящие полимерные реагенты, что повысило технико-экономические показатели бурения за счет снижения расходов на промывку скважин. Учтенная экономия от внедрения разработанных рекомендаций составила 689,2 тыс. рублей.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались на заседаниях ученых советов научно-исследовательских институтов СевКавНИПИ-нефть (1989-1992г), ВолгоградНИПИнефть (1996-1998г.); технических совещаниях в ПО «Грознефть» (1990-1992г.), ОАО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть» (1996-1998г.); 6-ой Международной научно-практической конференции «Нефть и газ Украины-2000»г. Ивано-Франковск, (31 октября-3 ноября 2000г.), научно-техническом семинаре ОАО НПО «Буровая техника»-ВНИИБТ (2002 г) Публикации
По результатам проведенных исследований опубликовано 21 статья в периодических научно-технических изданиях, 2 заявки на изобретение (№95113578/03 положительное решение от 09.08.95, заявка на изобретение №4855167/03, положительное решение от 11.10.91).
Диссертация изложена на 160 страницах текста компьютерного набора; включает 64 рисунка, диаграмм и схем; 40 таблиц.
Работа состоит из введения; пяти глав; основных выводов и рекомендаций; списка литературы, включающего 135 наименований; приложений.
Необходимо отметить, что большой вклад в основы теории разработки и применения полимерных буровых растворов различного состава и высокоэффективных химических реагентов для их обработки внесли: Э.Г. Агабальянц, А.Н. Ананьев, O.K. Ангелопуло, B.C. Баранов, А.И. Булатов, Э.В. Вахрушев, В.Д. Городнов, Г.Я. Дедусенко, Д.И. Злотник, Э.Г. Кистер, Н.И. Крысин, М.И. Липкес, Н.А. Мариампольский, В.Л. Михеев, Л.В. Медведева, B.C. Новиков, А.И. Пеньков, А.Г. Потапов, И.Н. Резниченко, С.А. Рябоконь, В.И. Рябченко, Э.В. Серебренникова, Л.А. Шиц.
Вопросами исследований осложнений в процессе бурения скважин и улучшения технологических свойств буровых растворов занимались: Б.А. Анд-ресон, Б.В. Байдюк, М.А. Галимов, А.Н. Гноевых, И.В. Иванников, А.К. Кук-сов, В.И. Крылов, В.Д. Маливанский, А.И. Малышев, В.Л. Михеев, В.К. Муратов, М.А. Мыслюк, В.П. Овчинников, И.П. Пустовойтенко, А.К.Самотой, Н.Я. Соломченко, Н.В. Степанов, К.М. Тагиров, В.А. Хуршудов, Н.М. Шерстнёв, С.А. Ширинзаде, Н.И. Юркив, A.M. Ясашин, В.Г. Ясов, Cheng-Fa Lu, H.D OutmansJ.L. Lummus и другие исследователи.
Автор чтит светлую память к. т. н. Марка Исааковича Липкеса, мавшего деятельное участие в организации лабораторных исследований и промысловых испытаний ОКР. Автор выражает глубокую благодарность и признательность А.Н. Ананьеву, Б.В. Байдюку, Ю.Г. Безродному, В.Ю. Близнюкову, А.Е. Долгих, Л.В. Медведевой, Б.М. Мухину, B.C. Новикову, Н.В. Степанову, Я.И. Тарханову, В.А. Хуршудову, Д.В. Хуршудову, Н.И. Юркиву, благодаря помощи и доброжелательному отношению которых, были достигнуты научные и практические результаты работы.
Приготовление и химическая обработка буровых растворов с низким содержанием твердой фазы
Проводка скважин - сложный технологический процесс. Определяющим критерием его успешного осуществления является достижение забоем скважины проектной глубины при обеспечении оптимального состояния и устойчивости ее ствола, что, в свою очередь, во многом определяется составом и свойствами буровых растворов, применяемых для промывки скважины. Буровой рас-твор-это среда, посредством которой обеспечивается контроль и оперативное управление состоянием системы "скважина-пласт" в процессе строительства скважины. Достижение оптимальных технологических характеристик буровых растворов на стадии их приготовления и регулирование свойств в процессе использования обеспечивается химической обработкой. Состав и свойства буровых растворов, применяемых для промывки, определяют условия механического разрушения горной породы, степень и характер взаимодействия элементов компоновки бурильного инструмента со стенками скважины, устойчивость стенок скважины, слагающих открытый ствол. В свою очередь, состав и свойства бурового раствора обусловлены конкретными горно-геологическими условиями бурения. При оптимальном сочетании этих групп факторов достигаются наилучшие технико-экономические показатели бурения.
К основным горно-геологическим факторам, вызывающим изменения свойств буровых растворов, относятся: температура на забое скважины; минерализация, определяемая составом пластовых вод и солей, залегающих в разбуриваемых породах, а так же процесс перехода гидратированных частиц выбуренной породы в состав активной коллоидной фазы бурового раствора. Характер и интенсивность воздействия этих трех основных факторов на свойства бурового раствора определяют выбор средств и методов регулирования показателей свойств буровых растворов в процессе их использования. Перечень показателей, контролируемых в процессе использования буровых растворов, регламентируется РД 39-2-645-81 [94].
На основе многочисленных исследований установлено, что увеличение содержания твердой фазы бурового раствора в процессе бурения приводит к падению механической скорости и проходки на долото. Значительное улучшение технико-экономических показателей бурения, наряду с другими технологическими приемами, достигается при использовании полимерных буровых растворов с низким содержанием твердой фазы [47, 59, 76, 89]. Эффективность их, по мнению Э.Г. Кистера, определяется улучшением буримости пород за счет преодоления угнетающего действия гидростатического давления столба бурового раствора на призабойную зону. Одним из важнейших условий применения данного типа раствора является отсутствие предпосылок возникновения осложнений процесса проводки скважин. По данным, приведенным в [76], оптимальное содержание твердой фазы находится в пределах 3-К)%. Применение полимерных буровых растворов с низким содержанием твердой фазы технически и экономически оправдано при использовании для их приготовления и регулирования свойств высокоэффективных материалов и химических реагентов [130]. Буровые растворы с низким содержанием твердой фазы представляют собой водные растворы полимерных реагентов с добавками бентонитового глинопо-рошка. Чем выше качество исходных материалов, используемых при приготовлении растворов, тем при меньшем содержании твердой фазы обеспечиваются необходимые технологические свойства. Полимеры, как утверждает И.Н. Рез-ниченко [95], адсорбируясь на поверхности дисперсной фазы, повышают ее гидрофильность, увеличивают толщину гидратной оболочки и, как следствие, эффективный объем дисперсных частиц, что позволяет управлять структурно-реологическими характеристиками применяемых буровых растворов.
Буровые растворы с низким содержанием твердой фазы различного состава, в настоящее время, получили достаточное распространение и широко используется в промысловой практике [13,14]. К этому типу растворов относятся недеспергирующие безглинистые, недеспергирующие с низкой концентрацией твердой фазы, многочисленные составы полимер - глинистых растворов и другие рецептуры растворов [38, 41, 54, 64]. Необходимость разработки многочисленных рецептур определяется диапазоном изменения горно-геологических условий бурения, требованиями обеспечения безаварийной проводки скважин, а также конкретными специфическими задачами, определенными на данном этапе строительства скважины. Как отмечают авторы работы [41], полимер -глинистые растворы обеспечивают высокую ингибирующую, удерживающую и выносящую способность, низкие и стабильные значения показателя фильтрации, а так же удовлетворительные смазочные свойства. Полимер глинистая система с низким содержанием твердой фазы включает несколько компонентов, легко готовится в скважине [45]. При обеспечении качественного регулирования содержания и удалении избыточной твердой фазы из состава бурового раствора улучшается работа долота, гидравлических забойных двигателей, насосов, это также способствует эффективному очищению забоя скважины от выбуренной породы [69]. Буровые растворы с низким содержанием твердой фазы технологичны, имеют низкое значение плотности, что является, в некоторых случаях, основным требованием к буровому раствору, применяемому при вскрытии продуктивного горизонта [38].
Разработка конструкции реактора для проведения окислительного модифицирования зернового сырья
К основным параметрам процесса окислительного модифицирования зернового сырья, которые определяют свойства ОКР, относятся следующие показатели:
Технологически обоснованная концентрация зернового сырья, составляет 20 - 25 % от объема зерновой смеси. Используя метод окислительного модифицирования зернового сырья, возможно получение водных суспензий солей полиоксикарбоновых кислот с содержанием сухих веществ до 25 %. Степень размола зерна определяет скорость проведения реакции карбоксилирования. Недостаточно высокая степень размола зернового сырья и его не однородность, при прочих равных условиях, компенсируются увеличением интенсивности перемешивания смеси. Степень измельчения зерна перед подачей его в сырьевую смесь подбирается экспериментально в зависимости от задаваемых свойств получаемого продукта и качества исходных компонентов сырьевой смеси.
Состав и концентрация катализатора в объеме реакционной смеси являются важнейшими показателями, так как они определяют кинетику процесса получения ОКР. Возможно применение с этой целью солей переходных металлов. Нами разработан процесс получения ОКР с применением в качестве катализатора солей железа [113].
Состав основания определяет комплекс карбоксильных солей образующихся в результате окисления сырьевой смеси. Это является важным фактором, так как в силу своих физико-химических особенностей, наличие иона Na\ К" или Са , в составе реагента обуславливают различие технологических характеристик ОКР, содержащих эти ионы. Количество основания в объеме реакционной смеси определяет соотношение между количеством карбоксилированных и клейстеризованных молекул, образующихся в процессе окислительного модифицирования крахмала [108].
Нами установлено [19, 31], что оптимальный температурный режим, поддерживаемый в процессе реакции окислительного модифицирования зернового сырья, определяет основные технологические свойства полученного реагента. Полисахариды, содержащиеся в зерновом сырье одного вида, характеризуются определенной критической температурой, превышение значения которой, обуславливает начало процесса клейстеризации.
В качестве окислителя при карбоксилировании зернового сырья используется кислород, содержащийся в воздухе, барбатирующего сырьевую смесь через перфорированный аэратор. Скорость окисления полисахаридов кислородом воздуха в водной щелочной среде в присутствии катализатора линейно возрастает с ростом парциального давления в реакторе. Однако уже при величине парциального давления воздуха, равном 0,02 МПа, скорость процесса каталитического окисления обеспечивает получение продукта оптимального качества. Дальнейшее повышение парциального давления воздуха в реакторе не целесообразно, так как в этом случае неоправданно усложняется конструкция реактора.
Разработаны формы ОКР низкой (ОКР-1), средней (ОКР-2) и высокой (ОКР-3) степеней окисления, которые оказывают различное влияние на свойства буровых растворов. Различие свойств ОКР, характеризующихся разной степенью окисления, связано с особенностями структур макромолекул полисахаридов, подвергшихся модифицированию. При получении ОКР низкой степени окисления, реакция окисления полисахаридов протекает без разрыва 1,4— глюкозидных связей, то есть без уменьшения молекулярной массы крахмала. По мере увеличения степени карбоксилирования происходит уменьшение молекулярной массы за счет более глубокого окисления крахмалов, сопровождающегося деструкцией полимерной цепи.
Так как количественное определение содержания карбоксильных групп в товарном продукте связано со значительными трудностями [46], классификация различных форм реагентов по степени карбоксилорования, как рекомендуется в технических условиях ТУ-2458-003-07540930-97 [85], производится условно, по качественным признакам, определяемым, в основном, характером влияния каждой модификации на свойства обрабатываемого бурового раствора.
ОКР-1. Количество высокомолекулярных клейстеризованных крахмальных соединений, характеризующихся большой вязкостью, в составе готового продукта, значительно превышает содержание карбосилированных полисахаридов, реакция карбоксилирования при получении реагентов данной модификации, осуществляется при низком расходе окислителя и повышенной концентрации основания.
ОКР-2. Содержит примерно равные количества клейстеризованных и карбоксилированных соединений. Процесс карбоксилирования при получении ОКР-2 более длительный, чем при производстве ОКР-1, и осуществляется при большем расходе окислителя.
ОКР-3. В составе этой модификации реагента превалируют карбоксили-рованные крахмальные соединения, процесс окисления зернового сырья при получении осуществляется при больших количествах основания.
Исследование влияния ОКР на противоприхватные свойства буровых растворов
В процессе бурения в среде бурового раствора создаются благоприятные условия для существования и интенсивного размножения бактерий, которые используют компоненты, входящие в состав крахмальных реагентов, в качестве источника углерода и энергии [55, 56, 125], а так же кислород, являющийся связующим элементом между ангидроглюкозными циклами мономерных цепей молекул крахмала. В результате жизнедеятельности бактерий в среду бурового раствора выделяются активные ферменты, расщепляющие или трансформирующие гликозидные связи до мономеров и далее до углеводов. Это приводит к снижению молекулярной массы полисахарида, что уменьшает стабилизационную способность реагента. Под действием продуктов жизнедеятельности бактерий снижается значение показателя рН буровых растворов, они загнивают. Так как процесс ферментативной деструкции необратим, восстановить свойства раствора обработанного ферментативно неустойчивым реагентом, невозможно [107]. Для предотвращения разложения крахмальных реагентов в буровых растворах под действием энзимов, необходимо осуществлять ввод в буровые растворы веществ, угнетающих жизнедеятельность бактерий
Как показали проведенные нами исследования и промысловые испытания, рецептуры буровых растворов на основе ОКР характеризуется повышенной ферментативной устойчивостью [15, 18, 27]. Это определяется следующими факторами. В процессе окислительной модификации зернового крахмалсодер-жащего сырья в молекулах крахмала происходит замещение атомов кислорода, участвующих в межэлементных связях, а так же разрыв С-С - связей в положении 2,3 глюкозидных колец с образованием карбоксильных групп, что, по видимому, делает молекулу более устойчивой к воздействию знзимов. Ферментативную устойчивость, буровых растворов, обработанных ОКР, так же повышают соединения меди, которые вводятся в состав реакционной смеси в качестве катализатора процесса карбоксилирования при производстве реагента [102, 103]. Как показали наши наблюдения, жидкие реагенты ОКР благодаря присутствию в них соединений меди, не подвержены загниванию и могут храниться без изменений физико-химических свойств в течение года [53]. Положительное влияние на показатели свойств бурового раствора добавок соединений меди в работе [70] так же отмечают Л.А. Маркевич с сотрудниками.
Нами проведена сравнительная оценка ферментативной устойчивости буровых растворов, стабилизированных ОКР и реагентом МК-1, для этого в модельный буровой раствор вводили К-ОКР-1. Другая порция раствора была обработана реагентом МК-1. В каждый раствор внесли по 1 г почвы, определили значения основных показателей свойств и оставили на 30 суток при «комнатной» температуре. В таблице 2.13 приведены результаты, полученные при исследовании ферментативной устойчивости буровых растворов, обработанных К-ОКР—1 (состав №2) и МК-1 (состав №3). На основании данных, представленных в таблице 2.13, можно сделать вывод о ферментативной устойчивости бурового раствора, обработанного ОКР. Так изменение показателей свойств раствора, обработанного ОКР, изменились незначительно (показатель фильтра-ции «Ф» увеличился на 0,2 см /30 мин, значения показателя рН фильтрата раствора уменьшился с 8,5 до 8,1 единиц) в то время как показатели раствора, обработанного реагентом МК-1, изменились значительно (увеличение «Ф» от 5 до 13,7 см /30 мин, уменьшение значения показателя рН от 8,5 до 7,1 единиц), наблюдается полная деструкция реагента МК-1 в растворе.
Проведенные промысловые испытания буровых растворов, которые были стабилизированы ОКР, также подтвердили их повышенную устойчивость к ферментативной деструкции. Так проба ингибирующего хлор калиевого бурового раствора, стабилизированного 3,0% К-ОКР-1, отобранная в процессе бурения скважины 29 площади Чернушинская (глубина 2895 м) находилась при «комнатной» температуре в течении 66 суток. Результаты периодического определения показателей свойств исследуемой пробы раствора приведены в таблице 2.14, зависимости изменения значений показателей свойств раствора во времени представлены на рис. 2.16.
Как следует из приведенных данных, показатели свойств испытуемого раствора оставались стабильными в течение двух месяцев. Так же высокой стабильностью показателей во времени характеризовался пресный полимер-глинистый буровой раствор, отобранный при первом промысловом испытании калиевых форм ОКР (К-ОКР-1, 2) на скважине 134 Памятная. В «комнатных» условиях показатели раствора оставались стабильными в течение года.
Постановка оптимизационной задачи и определение алгоритма её решения
С использованием установки АПБР в процессе лабораторных исследований было оценено влияние различных реагентов на прихватоопасные свойства фильтрационных корок буровых растворов. В результате этих исследований была нами разработана комбинированная добавка, представляющая собой смесь сульфонола (ТУ-6-0-862-72) и эмультала (ТУ-б-11-1035-79). Соотношение компонентов смеси подбирается исходя из условий бурения и свойств буровых растворов. Оптимальным является соотношение 1:5 1:7 объемных частей (сульфонол-эмультал). Ввод сульфонольно-эмультальной смеси (СЭС) в буровые растворы различного состава приводил к снижению значений ППО буровых растворов. При этом отмечено, что раздельный и последовательный ввод сульфонола и эмультала менее эффективен. Это, по-видимому, связано с тем, что в результате физико-химического взаимодействия сульфонола и эмультала образуется бинарный комплекс ПАВ.
Работоспособность и эффективность методики подтверждены промысловыми испытаниями, проведенными нами в процессе бурения скважин 134 Гойт Корт, 212 Западный Гудермес, 4 Северная Джалка Октябрьского УБР ПО "Грознефть" [34]. Трудности бурения скважины 134 Гойт-Корт заключались в том, что угол наклона ствола скважины достигал 25. Разбуривались вы-сокоаброзивные крепкие проницаемые чокракские песчаники с низким значением градиента пластового давления. Сочетание этих факторов приводило к значительному увеличению нагрузки на крюке буровой установки при отрывах инструмента от забоя. Величина превышения собственного веса колонны бурильных труб достигала 20-30 тонн. При забое 2850 м в процессе механического бурения под действием перепада давления, произошел прихват бурильной колонны, ликвидировать который, не удалось. После установки цементного моста скважину перебуривали вторым стволом. В процессе бурения второго ствола нами осуществлялся контроль и в случае высоких значений снижение показателей прихватоопасности буровых растворов.
Оптимальные значения показателей обеспечивались вводом в буровой раствор СЭС. Применение бурового раствора с низкими значениями 11110 в дальнейшем позволило избежать возникновения прихватов. Дважды (при забое 3075 м и 3208 м) в процессе бурения скважины происходили обрывы бурильного инструмента соответственно на глубинах 100 м и 400 м. В обоих случаях оторвавшиеся части инструмента находились в скважине по 8 часов. После проведения ловильных работ, оторвавшиеся части инструмента каждый раз были извлечены при первых же попытках, причем нагрузка на крюке при извлечении оторвавшейся части бурильной колонны не превышала нагрузку, возникавшую при отрывах от забоя в процессе механического бурения.
При разбуривании песчаников чокракских отложений скважиной 212 Восточный Гудермес также осуществлялся контроль 11110 бурового раствора. В процессе регулирования этих показателей буровой раствор обрабатывался СЭС. После ввода этого реагента отмечалось снижение нагрузки на талевую систему буровой установки при отрывах колонны бурильных труб от забоя скважины, а также исчезали затяжки инструмента в процессе её подъёма [34].
При бурении скважины 4 Северная Джалка в проницаемых карагано-чокракских отложениях осуществлен промысловый эксперимент для определения эффективности методики контроля и регулирования противоприхватных свойств буровых растворов. Испытания осуществлялись по следующей схеме: 1. Отбор проб бурового раствора и доставка их в лабораторию с целью определения ППО. При значениях ППО, превышающих допустимые, осуществлялся подбор добавки СЭС для снижения значений этих показателей до оптимального уровня. 2. При осуществлении очередного подъёма колонны бурильных труб и смены долота, произведён сбор типовой компоновки низа бурильной колонны и спуск её в зону проницаемых песчаников. Промывка скважины в течение трех циклов для выравнивания показателей раствора по всему объему циркулирующего бурового раствора. 3. Определение собственного веса колонны бурильных труб при движении "на вира". 4. Оставление колонны бурильных труб без движения 5, 10, 15 минут, с последующим страгиванием колонны и определением значения превышения собственного веса колонны бурильных труб. 5. Проработка интервала проницаемых песчаников с целью разрушения фильтрационной корки, образованной буровым раствором с высокими значениями ППО. 6. Обработка бурового раствора в скважине СЭС и промывка скважины в течение трех циклов. 7. Оставление колонны бурильных труб без движения 5, 10, 15 минут, с последующим страгиванием колонны и определением значения превышения её собственного веса. При определении показателей прихватоопасности пробы циркулирующего раствора, отобранной на скважине, было установлено, что значения этих показателей превышают уровень, обеспечивающий минимальную вероятность возникновения прихвата, буровой раствор характеризовался повышенной при-хватоопасностью. Введение в буровой раствор 0,15% СЭС при соотношении компонентов 1:6 позволило снизить значения ППО раствора до оптимального уровня.
