Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Анализ современного состояния в области разработки составов утяжеленных буровых растворов для бурения в условиях аномально высоких пластовых давлений 9
1.1 Распространение толщ с АВПД в различных нефтегазоносных бассейнах... 9
1.2 Применение утяжелителей 16
1.3 Производство и потребление барита. Состояние отечественной сырьевой базы 20
1.4 Буровые растворы, применяемые для бурения в условиях аномально высоких пластовых давлений 22
1.5 Составы промывочных жидкостей для заканчивания скважин 25
Постановка цели и задач исследования 34
ГЛАВА II Методика проведения исследований 35
2.1 Основные свойства утяжелителей на базе шлаковых отходов 35
2.2 Технологические параметры промывочной жидкости. Принципы их измерения 37
2.3 Методика обработки экспериментальных данных 44
ГЛАВА III Экспериментальные исследования свойств отходов металлургических производств и оценка возможности их применения в составе буровых растворов 48
3.1 Общие замечания. Постановка задачи исследования 48
3.2 Исследование физико-механических свойств материалов, предлагаемых в качестве альтернативных утяжелителей 50
Выводы по главе 3 з
Глава IV Разработка составов промывочных жидкостей повышенной плотности и исследование их технологических свойств 66
4.1 Постановка задач экспериментальных исследований 66
4.2 Исследования свойств биополимерных буровых растворов 67
4.3 Разработка утяжеленных биополимерных растворов для заканчивания скважин 88
4.4 Оценка влияния разработанных составов биополимерных утяжеленных буровых растворов на фильтрационно-ёмкостные характеристики пористой среды 94
4.5 Разработка утяжеленных глинистых растворов для бурения скважин 100
Выводы по главе 4 104
ГЛАВА V Технико-экономическая оценка эффективности применения разработанных композиций 106
5.1 Расчет экономического эффекта от использования ферромолибденового шлака в глинистом растворе 106
5.2 Расчет экономического эффекта от использования ферромолибденового шлака в биополимерном растворе 109
5.3 Опытно-производственное испытание биополимерного утяжеленного бурового раствора для вскрытия продуктивного пласта 111
Выводы по главе 5 117
Основные выводы и рекомендации 118
Список литературы 120
- Применение утяжелителей
- Технологические параметры промывочной жидкости. Принципы их измерения
- Исследование физико-механических свойств материалов, предлагаемых в качестве альтернативных утяжелителей
- Оценка влияния разработанных составов биополимерных утяжеленных буровых растворов на фильтрационно-ёмкостные характеристики пористой среды
Введение к работе
Актуальность темы: Укрепление и расширение минерально-сырьевой базы страны, повышение эффективности и качества подготовки к освоению разведанных запасов полезных ископаемых предполагает открытие новых нефтегазоносных территорий и освоение все больших глубин в известных районах. При этом проблема добыча нефти и газа из глубокозалегающих горизонтов с каждым годом становится все более сложной для решения. Бурение скважин на большие глубины, как правило, сопряжены с существенными трудностями, вызванными усложнением горно-геологических условий, к которым, в первую очередь, относятся интервалы с аномально высокими давлениями (АВПД) флюидов. Бурение скважин с аномально высокими пластовыми давлениями требует использования буровых растворов повышенной плотности. Утяжеленные буровые растворы представляют собой дорогостоящие, многокомпонентные системы с большим содержанием различных химических реагентов и материалов. Несмотря на разнообразие утяжелителей, самым используемым и часто встречающимся в бурении является барит. Расход барита на строительство одной скважины составляет от нескольких десятков до тысячи тонн. В стоимостном выражении затраты на барит могут достигать до 30% от общей стоимости материалов для приготовления буровых растворов. Если учесть стоимость 1 т дорогостоящих утяжелителей типа барита, магнетита, являющихся дефицитным сырьем металлургической и химической промышленности, частичное замещение его более дешевым утяжелителем позволит существенно снизить расходы на приготовление буровых растворов, а так же стоимость бурения, что в итоге повысит технико-экономическую эффективность строительства скважин. В связи с этим разработка новых составов утяжеленных буровых растворов на основе шлаковых отходов представляется весьма актуальной задачей.
Существенный вклад в разработку утяжеляющих материалов, технологии их применения внесли исследования: Баранова В.С., Булатова А.И., Жуховицкого С.Ю., Кистера Э.Г., Мискарли Л.К., Резниченко И.Н., Рябоконя С.А., Семенко Н.Ф., Фридмана И.Д., Шандина С.Н., Щеткиной Е.Д., Ятрова С.Н. и других ученых.
Значительный вклад в развитие научных основ получения буровых растворов высокой плотности внесли такие ученые, как: Ангелопуло О.К., Байзаков М.К., Быстров М.Н., Гайдаров М.М.-Р., Курбанов Я.М., Мавлютов М.Р., Овчинников П.В., Рябченко В.И., Салтыков В.В., Уляшева Н.М., Челомбиев Б.К. и другие.
Актуальность темы подтверждается ее соответствием плану госбюджетных НИР кафедры бурения скважин СПГГУ.
Целью работы является повышение эффективности строительства скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений за счет снижения стоимости утяжеляющих компонентов бурового раствора.
Идея работы заключается в использовании шлаковых отходов металлургических производств в качестве утяжеляющих компонентов глинистых растворов для бурения скважин до продуктивного пласта и безглинистых – для заканчивания скважин.
Задачи исследований:
анализ современных методов и технических средств для бурения скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений;
поиск и исследование материалов, пригодных в качестве утяжелителей буровых растворов, и являющихся отходами промышленных производств;
разработка составов буровых растворов повышенной плотности для бурения и заканчивания скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений;
лабораторные исследования свойств разработанных глинистых и безглинистых буровых растворов;
технико-экономическая оценка разработанных составов утяжеленных буровых растворов.
Методика исследований включает в себя комплекс экспериментальных исследований физико-механических свойств утяжелителей, а также основных технологических свойств утяжеленных буровых растворов.
Научная новизна заключается в установлении зависимости предельной плотности глинистых и безглинистых буровых растворов от концентрации утяжеляющих компонентов шлаковых отходов, их химического состава и степени дисперсности, а также от состава и свойств структурообразующих компонентов.
Защищаемые научные положения:
-
Использование в качестве утяжелителя ферромолибденового шлака позволяет получать буровые растворы плотностью до 1770 кг/м3 с необходимыми структурно-реологическими характеристиками.
-
Разработанные композиции утяжеленных безглинистых буровых растворов на основе биополимера КК-Робус при его массовом содержании 0,3-0,5% позволяют минимизировать их отрицательное влияние на фильтрационно-емкостные характеристики продуктивных пластов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется современным уровнем аналитических и достаточным объемом экспериментальных исследований, воспроизводимостью полученных данных и удовлетворительной сходимостью расчетных величин с результатами лабораторных исследований.
Практическая значимость работы заключается в разработке рецептур глинистых и безглинистых утяжеленных буровых растворов для бурения и заканчивания скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений, что позволяет снизить материальные затраты на бурение.
Апробация работы. Основные положения, результаты теоретических и экспериментальных исследований, выводы и рекомендации докладывались на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербургского государственного горного университета (Санкт-Петербург, 2010, 2011); на Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 55-летию кафедры бурения скважин Томского государственного политехнического университета (Томск, 2009); на 50-й научной сессии горняков Краковской горно-металлургической академии (Краков, Польша, 2009); на XIV Международном симпозиуме имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2010); на международной научной конференции «Innovations in Mineral Industry – Geology, Mining, Metallurgy and Management» (Фрайберг, Германия, 2010); Всероссийской научно-технической конференции «Нефтегазовое и горное дело» (Пермь, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, 3 статьи опубликованы в журналах, входящих в Перечень ведущих журналов и изданий, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем диссертационной работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего 117 наименований. Материал диссертации изложен на 133 стр., включает 20 табл., 22 рис., 1 приложение.
Применение утяжелителей
Термином «аномально высокое», или «сверхвысокое», пластовое давление (АВПД) принято называть такое давление в гидродинамически замкнутых системах, которое в 1,3 раза и более превышает условное гидростатическое. Давление же, не достигающее коэффициента аномальности 1,3, но превышает среднее его значение 1,05, называют повышенным пластовым давлением. Целесообразно использовать следующую классификацию пластовых давлений по коэффициенту их аномальности Ка: Ка 0,8 - аномально низкое, Ка= 0,8- 1,0 - пониженное, Ка= 1,0- -1,05 -нормальное, Ка=1,05-5-1,3 - повышенное, Ка=1,3- -2,0 - высокое, Ка 2 -сверхвысокое.
Опыт изучения осадочных толщ с АВПД в различных районах показывает, что встречаются три вида аномальных давлений: пластовые давления рпл в достаточно мощных и выдержанных по простиранию пластах -коллекторах либо в линзовидных тонких (маломощных) пропластках и поровые давления рпор в глинах. Аномально высокие давления в порах глин могут приводить к выпиранию пород в ствол скважины и их обвалообразованию, в то время как аномально высокие давления в тонких линзовидных коллекторах -вызывать проявления скважины в процессе бурения [1,4].
Выявление и количественная оценка пластов с аномально высокими пластовыми давлениями имеют исключительно важное значение при поисково-разведочных работах, бурении и добыче углеводородов. Существует хорошая корреляция между наличием и величиной пластовых давлений, с одной стороны, и коэффициентом глинистости осадочных разрезов - с другой. Распространение скоплений нефти и газа в недрах определяется региональным и локальным термобарическими условиями, то есть зависит от давления и температуры. Знание ожидаемых градиентов порового давления и давления разрыва является основой для эффективного бурения скважин с правильной программой применения промывочных жидкостей соответствующего удельного веса и технически обоснованной конструкцией скважины, а также для того чтобы заканчивание скважин было эффективным, безопасным и позволяло глушить скважину без излишнего ущерба для пласта [99].
К настоящему времени накоплен большой объем фактических данных и выявлено, что толщи пород с аномально высокими пластовыми давлениями распространены в большинстве нефтегазоносных провинций: Тимано-Печорской, Прикаспийской, Восточно-Сибирской, Волго-Уральской, Днепровско-Припятской, Западно-Сибирской, Предкавказско-Мангышлакской, Южно-Каспийской.
Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция Регионально АВПД связаны с рифей-вендскими и девонскими комплексами. Вскрытие зоны АВПД в Печоро-Колвинском авлакогене характеризуются снижением пластовых давлений вверх по разрезу от Кан 1,4-1,8, в силур-ордовикском комплексе, до 1,10-1,30 в разрезе девонского и до 1,00-1,07 в каменноугольно-нижнепермском комплексе. В Варандей-Адзьвинской структурной зоне градиент аномальности нарастает ступенеобразно с 1,15 до 1,85, затем по разрезу снижается до 1,4 и ниже. К зонам пересеченного допалеозоискои и кайнозойской систем разломов приурочены наиболее крупные, часто характеризующиеся АВПД месторождения (Усинское, Возейское, Лаявожское, Вуктыльское). В нижней зоне основная масса залежей имеет Кан 1,40 - 1,60, связанные с газовыми скоплениями [11]. В таблице 1.1 приведены данные по месторождениям с АВПД Тимано-Печорской провинции. Они свидетельствуют о том, что зоны АВПД обладают значительными запасами углеводородов и связаны с Варандей-Адъзвинской структурной зоной и Колвинского мегавала, потенциал которых до конца не изучен. Это в первую очередь относится к Северо-Сарембойскому и Тобойско-Мядсейской группе месторождений Сарембой-Леккейягинского вала. В пределах Колвинского мегавала это месторождение им. Ю.А. Россохина и Инзыреиское месторождение. Выявленные зоны АВПД ТИП связаны со средне-нижнепалеозойскими отложениями от тиманского горизонта верхнего девона до силурийско-ордовикских, а на Возейском месторождении и с отложениями протерозоя.
Таким образом, из 14 крупных (открытых) по геологическим запасам месторождений Тимано-Печорской провинции, АВПД установлено на восьми, что составляет 58%. На таких месторождениях, как Вуктыльское, Инзыреиское, Тобойско-Мядсейское, Северо-Сарембойское, Ошское, Южно-Ошское, Перевозное и др. более 85-90% выявленных на сегодняшний день геологических запасов приходятся на зоны АВПД [98].
Технологические параметры промывочной жидкости. Принципы их измерения
Впервые утяжелители буровых растворов были применены в начале 20-х годов, и связано это было с поиском методов борьбы с выбросами при разбуривании высоконапорных пластов. В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин применяется большая разновидность буровых растворов различной модификации, в том числе и растворы высокой плотности, где в качестве утяжелителей традиционно используют барит, магнетит, гематит и другие минералы, которые увеличивают плотность до 2 г/см3 и выше. Повышение плотности буровых растворов утяжелителями, как известно, сложно и дорого из-за необходимости перевозки больших количеств утяжелителя к месту бурения, а так же затрат средств и времени на их заготовку. В связи с большим расходом утяжелителя при бурении скважин затраты на него могут достигать до 30% от общей стоимости материалов для приготовления буровых растворов.
По нашему мнению наиболее перспективным направлением в поиске альтернативных утяжелителей является использование вторичных ресурсов: отходов горных производств, обогатительных фабрик, металлургических заводов, топливных электростанций и т.д.
В отечественной практике бурения были сделаны попытки создания утяжелителей на основе металлургических отходов, таких как колошниковая пыль, пиритные огарки. Содержание железа в них достигало 30-60%. Однако в связи с интенсификацией металлургического производства и изменением технологии качество их ухудшилось, и объем резко сократился. Существенным недостатком отходов, содержащих окислы железа, является вероятность налипания утяжелителя на буровой инструмент, вследствие намагничивания, что может привести к прихватам, затяжкам и авариям в процессе бурения.
Использование ферросплавов, в качестве утяжелителей для получения сверхтяжелых буровых растворов, так же не привело к положительным результатам. Из-за нескольких случаев самовозгорания тонкоизмельченного феррофосфора промышленное опробование его не было осуществлено. Не нашел применения и зеркальный чугун ввиду высокой его твердости и абразивности. Несмотря на высокую плотность сплавов ферросилиция, при утяжелении им растворов, содержащих свободную щелочь, растворы легко разлагаются с выделением водорода и образованием силиката натрия. Поэтому при использовании ферросилиция наблюдалось интенсивное вспенивание раствора, который после остановки циркуляции в течение нескольких часов превращался в полутвердое тело [78].
Количество вторичных ресурсов из года в год увеличивается. Только на металлургических комбинатах Урала и Сибири скопилось в отвалах 450 млн. т металлургических шлаков, занимающих обширные территории и загрязняющих окружающую среду [107]. Вовлечение их в оборот экономически выгодно. Затраты в этом случае в несколько раз меньше, чем на добычу первичного сырья. В то же время они могут быть превращены из фактора, удорожающего продукцию предприятия, в фактор, снижающий затраты на основную продукцию. Одновременно решается и экологическая задача, так как использование указанных отходов исключает необходимость их утилизации и захоронении на специальных полигонах, занимающих огромные территории.
В связи с этим поиск и исследование более дешевых и доступных утяжеляющих материалов из отходов производств для частичной замены барита, магнетита, гематита, представляющих собой важнейшее сырье металлургической и химической промышленности, является весьма актуальной практической и экономической задачей. Это обеспечит рациональное и экономичное использование материальных ресурсов.
Исследование физико-механических свойств материалов, предлагаемых в качестве альтернативных утяжелителей
Для исследований физико-механических свойств альтернативных утяжелителей, и оценки возможности их применения в составе буровых растворов, были выбраны отходы алюминиевого производства Волховского алюминиевого завода (ОАО «ВАЗ - РУСАЛ») - угольная пена (далее образец № 1), шлак алюминиевый от литейного производства (далее образец № 2), шлак от заливки ниппелей обожженных анодов (далее образец № 3); шлак, образующийся при выплавке ферромолибдена (далее образец № 4), ООО «Жирекенский Ферромолибденовый завод»; зола-унос - отход, образующийся при горении угля на Красноярской ТЭЦ (далее образец № 5); шлак, образующийся при доменной плавке чугуна (далее образец № 6).
Внешний вид отходов представлен на рисунке 3.1. Угольная пена и шлак алюминиевый от литейного производства, представляют собой куски неправильной формы, пористой структуры. Шлак от заливки ниппелей обожженных анодов и шлак, образующийся при выплавке ферромолибдена, имеют вид оплавленных гладких кусков неправильной формы. Зола-унос -тонкодисперсный порошок темно-серого цвета. Шлак, образующийся при доменной плавке чугуна, представляет собой порошок темно-красного цвета, неоднородный по фракционному составу.
Исследование физико-механических свойств материалов, предлагаемых в качестве альтернативных утяжелителей
В качестве сравниваемого утяжелителя был выбран барит производства ООО «БАРИТ УРАЛА» согласно ГОСТу 4682-84. Исходя из данных таблицы 3.2, можно сделать вывод, что лучшей утяжеляющей способностью обладает образец №6. Для того чтобы утяжелить глинистый раствор до плотности 1420 кг/м3, его потребовалось минимальное по сравнению с другими материалами количество 93 грамма или 53% по массе, барита же потребовалось 100 грамм или 57%. Близкие результаты по сравнению с утяжеляющей способностью барита показал образец №4 - 115 грамм или 64%.
Следует отметить, что из-за высокой дисперсности образца №5 (частицы 5-12мкм) и вяжущих свойств, огромной суммарной удельной поверхности материала, буровой раствор схватился и стал неподвижным. Поэтому из дальнейших исследований образец №5 был исключен.
Важным показателем, определяющим ресурс работы бурового оборудования, является не только абразивность горной породы, но и твердой фазы бурового раствора, в состав которой входит утяжелитель. Чем больше абразивность, тем выше темп износа инструмента, тем, следовательно, быстрее он будет выходить из строя. Частая смена породоразрушающего инструмента вследствие преждевременного износа в глубокой скважине существенно увеличивает продолжительность и стоимость ее строительства [108].
Результаты исследования абразивности предлагаемых материалов различного фракционного состава представлены в табл. 3.3. Для сравнения полученных данных, были проведены исследования абразивности утяжелителей, применяющихся в бурении: барита, доломита и магнетита. Как и предполагалось, среди утяжелителей магнетит обладает самым большим коэффициентом абразивности Ка=2,14. Это объясняется тем, что частицы магнетита имеют остроугольную форму и ребристую поверхность, разрушают металл за счет микрорезания [78].
Коэффициент абразивности барита почти в 2,5 раза меньше по сравнению с магнетитом - Ка=0,88. Микрофотографии состояния поверхности барита показывают, что воздействие частиц барита, имеющих округленную форму, обуславливает пластическую деформацию металла, в отличии от действия магнетита. Наименьшую абразивность имеет доломит. Как видно из табл. 3.4 величина Ка напрямую зависит от фракционного состава, то есть чем выше дисперсность материала, тем она больше. Образцы №3 и №4 обладают несколько большей абразивностью по сравнению с баритом - Ка=1,1 и Ка=0,91 соответственно. По Н.И. Любимову они относятся к 3 и 2 группе по показателю абразивности. Из всех исследуемых образцов можно выделить №6, коэффициент абразивности его меньше барита и составляет Ка=0,62. Возможно, это объясняется окатанной поверхностью зерен, вследствие воздействия высоких температур в процессе плавления. Проведя сравнительный анализ полученных данных, образцы №3, №4 и №6 можно считать малоабразивным, наряду с баритом [19].
Исследование химического состава и водорастворимости
Утяжелители буровых растворов должны быть химически инертны по отношению к дисперсионной среде. Это означает отсутствие у них растворимости даже при высоких температурах (до 200-250С), а также отсутствие в составе утяжелителей солей-электролитов и соединений глинистых минералов, которые могут активно участвовать в процессе.
Химическая инертность баритовых утяжелителей зависит от содержания в них сульфата бария (табл. 3.4). Особенности кристаллической решетки барита обусловливают прочность и комплектность структуры, высокую устойчивость и нерастворимость.
От содержания в утяжелителях сульфата бария зависит в первую очередь их утяжеляющая способность. Это происходит по двум причинам. Во-первых, плотность баритовых утяжелителей прямо пропорционально зависит от содержания сульфата бария и, во-вторых, с увеличением содержания сульфата бария резко снижается химическая активность утяжелителей в буровых растворах вследствие их химической инертности, и снижения содержания вредных примесей, вызывающих коагуляцию буровых растворов. Влияние находящихся в утяжелителях водорастворимых солей (ВРС) на предел утяжеления заключается в том, что при определенной их концентрации наблюдается коагуляция раствора, характеризующаяся увеличением водоотдачи и резким ухудшением структурно-механических свойств. Отрицательное влияние солей CaS04, MgS04, MgCl2, солей двух- и трехвалентного железа особенно проявляется при повышенных температурах и высоких концентрациях утяжелителя. Водорастворимые соли оказывают вредное влияние при концентрации более 0,30-0,35% , а соли двух- и трехвалентного железа при концентрациях более 0,003-0,004% [75].
В утяжелителях водорастворимыми солями являются в основном соли натрия, кальция и магния. В глинистых растворах они уменьшают отрицательный заряд частиц глины и силы отталкивания между ними. Снижение сил отталкивания между частицами, взаимное притяжение частиц, обусловленное зарядами разных знаков на краях частиц, заставляют глинистые частицы флоккулировать или слипаться в комки, что вызывает увеличение вязкости и статического напряжения сдвига. При этом образуется проницаемая глинистая корка, вследствие чего возрастает водоотдача [79].
Влияние поливалентных катионов, в частности, кальция, на диспергирование, флоккулирование и агрегирование глин значительно сильнее влияния одновалентных катионов. Поэтому допустимое содержание ионов кальция должно быть значительно меньше, чем солей натрия. Заметное возрастание вязкости, статического напряжения сдвига и водоотдачи глинистых растворов наблюдается уже при содержании в них ионов кальция 0,04 г/л.
Оценка влияния разработанных составов биополимерных утяжеленных буровых растворов на фильтрационно-ёмкостные характеристики пористой среды
Таким образом, использование солей хлорида и формиата натрия совместно со шлаковым отходом позволяет получить стабильные растворы, с приемлемыми технологическими свойствами, плотностью 1550 кг/м и 1770 кг/м3 соответственно. Преимуществом минерализации биополимерных растворов солями, является получение близкого по составу фильтрата бурового раствора к составу пластового флюида, что позволит минимизировать загрязняющее воздействие промывочной жидкости на продуктивные пласты в условиях аномально высоких пластовых давлений. Так же присутствие формиата натрия обеспечивает низкую коррозионную активность, высокую ингибирующую способность по отношению к глинистым сланцам, экологическую безопасность раствора, а так же устойчивость полисахаридов к ферментативной деструкции. Поэтому количество антиферментаторов в минерализованных растворах можно значительно сократить, так как разложение биополимеров в них замедляется.
При вскрытии продуктивных пластов в связи с нарушением напряженного состояния пород в приствольной зоне, проникновением фильтрата бурового раствора в пласт, взаимодействием с пластовым флюидом и горной породой происходят сложные физико-химические процессы. Фильтрат, проникая в продуктивный пласт ухудшает проницаемость последнего для нефти и газа, что приводит к ряду необратимых процессов. Частично проникает в пласт и твердая фаза буровых растворов. Поэтому необходимо применение промывочных жидкостей максимально снижающих их негативный эффект на фильтрационно-ёмкостные характеристики продуктивных пластов. Исследование процесса загрязнения воздействием бурового раствора были проведены на установке ТВР-804 Coretest Systems, схема которого представлена на рис. 4.16. Она состоит из перистальтического насоса 1, соединительных трубок 2, панели управления 3, в которой ведется регулирование, измерение давления и регистрация данных, ёмкости 4 с буровым раствором, который под определенным давлением подаётся в кювету 5 с насыпной моделью, измерительной ёмкости 6 для замера расхода жидкости.
Установка работает следующим образом: насосом 1 через соединительные трубки 2 воздух подается в панель управления 3, с помощью которого регулируется давление воздуха, подаваемого в ёмкость 4 с буровым раствором (флюидом). Под действием напора жидкость подаётся в кювету с насыпной моделью 5. Замеряя расход жидкости на выходе с помощью ёмкости 6 и секундомера, определяли проницаемость насыпной модели до и после воздействия бурового раствора. Общий вид установки для исследования влияния разработанных составов биополимерных утяжеленных буровых растворов на фильтрационно-ёмкостные характеристики пористой среды представлен на рис 4.17. —- —-"ї
Исследование влияния разработанных утяжеленных биополимерных растворов на степень восстановления проницаемости проводилось на насыпных моделях. Модель, имитирующая нефтенасыщенный коллектор, заполнялась кварцевым песком двух фракций 0,1-0,25 мм и 0,25-0,5 мм, в соотношении 60 на 40 процентов соответственно, дополнительно вводилась навеска бентонитовой глины (5% от массы песка). Для сравнения показателей восстановления проницаемости были исследованы три состава буровых растворов: 1-биополимерный раствор, утяжеленный ферромолибденовым шлаком с хлоридом натрия; 2 биополимерный раствор, утяжеленный ферромолибденовым шлаком с формиатом натрия; 3 - полимерглинистый раствор, утяжеленный баритом, традиционно применяемый при вскрытии продуктивных пластов.
Как видно из рис. 4.18, коэффициенты проницаемости всех трех образцов до воздействия промывочных жидкостей примерно одинаковы. Однако после их загрязнения фильтратом, в зависимости от состава промывочных жидкостей, проницаемость 3 насыпной модели оказалась более чем в 2 раза меньше первоначальной, в то время как для 1 и 2 модели проницаемость ухудшилась значительно меньше.
Результаты исследования (табл. 4.7) показывают, что после воздействия на пористую среду разработанных составов утяжеленных биополимерных буровых растворов коэффициент восстановления проницаемости достигает 87% и 72%, в то время как, для полимерглинистого утяжеленного раствора это значение составляет 45%. Большее восстановление проницаемости после воздействия биополимерного раствора с содержанием формиата натрия, по сравнению с раствором с хлоридом натрия, можно объяснить лучшим ингибированием глинистых частиц в насыпной модели.
Таким образом, использование в рецептурах разработанных составов буровых растворов полисахаридов для регулирования структурно-реологических параметров, а так же солей хлорида и формиата натрия, в сочетании с ферромолибденовым шлаком, позволяет образовывать плотный, низкопроницаемый, временный изолирующий слой на границе взаимодействия раствора с пористой средой, препятствующий глубокому проникновению фильтрата. В то время как при прокачивании через насыпную модель полимерглинистого раствора, образуется рыхлая, не однородная фильтрационная корка.
