Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 49

 

 

раствор,  состоящий  из  М-I-GEL



/POLY-PLUS



.  Вытеснение  раствора  производят  с 

максимально  возможной  подачей  насоса.  Сразу  же  замените  сетки  вибросита  на  сетки  с 
минимальными ячейками. 

Исходный  буровой  раствор  можно  также  преобразовать  в  систему  POLY-PLUS



,  

при  этом  необходимо  уменьшить  емкость  метиленового  голубого,  для  превращения 
исходного  бурового  раствора  в  систему  POLY-PLUS



  необходимы  следующие 

материалы: 

Неутяжеленная система

: 

Разбавляйте систему до тех пор, пока ёмкость метиленового голубого будет меньше 

20 фунт/барр. 

1,0-2,5 фунт/барр POLY-PLUS



 

0,2-1,0 фунт/барр ТАСКLЕ



 

Утяжеленная система

: 

Разбавляйте  до  тех  пор,  пока  ёмкость  метиленового  голубого  будет  меньше  15 

фунт/барр. 

0,25 фунт/барр XCD 
1,0-2,5 фунт/барр POLY-PLUS



 

5,0-8,0 фунт/барр ХР-20 

 

Регулирование свойств системы POLY-PLUS



 

С особой тщательностью необходимо регулировать два основных параметра системы 

POLY-PLUS



 -это концентрация полимера и ёмкость метиленового голубого (ТВС). ТВС 

неутяжеленных систем необходимо поддерживать на максимальном уроне 25,0 фунт/барр,  
а  утяжеленных систем 20,0 фунт/барр. Концентрацию полимера необходимо проверять с 
помощью  исследования  по  экстрагированию  аммиака.  Необходимо  поддерживать 
избыточную  концентрацию  POLY-PLUS



  до  одного-двух  фунтов  на  баррель.  Шлам  на 

вибросите  должен  быть  твёрдым.  Кроме  того,  буровой  раствор  должен  быть  гладким  и 
блестящим.  Определите  механическую  скорость  проходки  и  в  соответствии  с  ней 
регулируйте  степень  разбавления  и  добавления  полимера.  Системы  POLY-PLUS



 

требуют  большого  количества  воды  для  разбавления.  Концентрация  полимера  в  воде 
разбавления должна быть на 0,5 фунт/барр выше концентрации полимера в системе. 

Уровень  рН  системы  следует  поддерживать  от  9,0  до  10,0.  При  рН  превышающем 

10,0  POLY-PLUS



  подвергается  гидролизу.  Вязкость  раствора  на  выходе  из  скважины 

должна  быть  меньше  или  равна  вязкости  раствора  в  приёмном  амбаре  бурового  насоса. 
Предел  текучести  должен  превышать  или  очень  близко  приближаться  к  пластической 
вязкости. Прочность геля должна быть высокой, но хрупкой. Необходимо регулировать 30 
минутную прочность геля, чтобы получить хрупкую прочность геля. 

 

Буровые растворы на основе соленой воды. 

К таким буровым растворам относятся растворы с концентрацией соли 10000 ч/млн. 

или  1%.  Концентрация  соли  может  изменяться  от  10000  ч/млн.  до  315  ч/млн.,  что 
соответствует насыщению. Эти растворы называют также растворами на основе морской, 
с  солоноватой  и  солёной  насыщенной  воды.  Их  также  называют  растворами  на  основе 
пресной воды, не делая различий относительно содержания солей. Например, известковый 
буровой раствор, содержащий 40000 ч/млн. соли на известковым раствором, или гипсовый 
раствор,  может  содержать  50000  ч/млн.  соли  и  тем  не  менее  назваться  гипсовым 
раствором. Однако все эти растворы относятся к растворам на основе солёной воды. 

Существует три источника, из которых соль может поступать в буровой раствор: 
(1)  при  разбуривании  соляных  массивов  или  пропластков,  (2)  минерализованный 

пластовый  фильтр,  (3)  целевое  добавление  соли  в  буровой  раствор.  (4)  соль  из  воды 

 

 

затворения  или  обработки.  Каждый  источник  поступления  соли  рассматривается 
отдельно. 

Во  время  обычного  бурения  могут  встретиться  соляные    породы  -  отдельные 

пропластки или мощные массивы. Если используются буровые растворы на основе воды, 
то  соль  может  растворяться,  если  водная  фаза  раствора  не  является  насыщенной  солью 
или если разбуриваемые соляные пласты не изолированы тем или иным способом. 

Если при бурении наблюдается поступление минерализованного пластового флюида 

большой концентрации происходит  ухудшение параметров буровых растворов на основе 
пресной  воды.  Чтобы  остановить  поступление  пластовых  флюидов  увеличивают 
плотность  бурового  раствора.  В  результате  возрастает  гидростатическое  давление 
раствора  и  прекращается  приток  пластового  флюида.  После  этого  буровой  раствор 
следует обработать химреагентами с целью восстановления первоначальных свойств. 

Иногда  соль  специально  вводится  в  буровой  раствор.  Это  делается  в  следующих 

случаях: 

(1)  соль  добавляется  с  целью  получения  насыщенного  соляного  раствора  перед 

вскрытием соляных отложений; 

(2) соль добавляется чтобы усилить ингибирующие  свойства раствора; 
(3) соль добавляют  во избежание образования газовых гидратов; 
(4)  соль  добавляют  с  целью  понижения  удельного  сопротивления  при  проведении 

каротажа. 

Для этих целей применяют хлорид натрия, который является довольно экономичным 

и удобным материалом. 

Соль  также  может  поступать  в  буровой  раствор  с  водой  затворения  или  водой  для 

обработки.  На  некоторых  площадях  вода  для  затворения  и  обработки,  которую  берут  из 
пробуренной  здесь  же  колодцев,  является  солёной.  Однако  ввиду  удобства  и 
экономических соображений эту воду продолжают использовать. На некоторых площадях 
или на шельфе пресная вода является дефицитом, её приходится заводить издалека, а это 
и  не  удобно  и  неэкономично.  Кроме  того,  некоторые  породы  разбуриваются  с 
применением  солёной  воды  —  например,  морской  воды.  Пластовая  вода,  морская  или 
солоноватая  содержит  различное  количество  соли  и  ионов  других  металлов,  например, 
кальция  и  магния.  Например,  морская  вода  содержит  приблизительно  35000  ч/млн. 
хлорида  натрия  наряду  с  другими  растворимыми  нонами  (см.главу  3,  в  которой 
анализируется  состав  морской  воды).  Солоноватая  и  пластовая вода  содержит  многие из 
этих  же  ионов,  но  в  различной  концентрации.  Эти  растворимые  в  воде  ионы  оказывают 
значительное влияние на свойства бурового раствора и состояние ствола скважины. 

 

Влияние соли (хлорида натрия) 

Хлорид натрия оказывает значительное воздействие  на свойства буровых растворов 

как  физические,  так  и  химические.  Наиболее  важные  из  них  -  вязкость,  прочность  геля, 
водоотдача и рН. 

Содержание  в  растворе  соли  значительно  изменяет  поведение  глин.  На  рис.  12 

показано поведение глин в воде с различной концентрацией соли. На рис. также показано 
поведение  прегидратированных  глин  при  введении  в  раствор  соли.  При  введении  сухой 
глины  в  воду  с  различной  концентрацией  соли,  то  гидратация  (или  её  способность 
повышать  вязкость)  уменьшается.  Это  значит,  что  для  повышения  вязкости  соляных 
систем  потребуется  большое  количество  пресноводных  глин,  В  таких  случаях  буровые 
растворы на основе солёной воды приобретают ингибирующие свойства. 

 

 

 

Рис.12. Влияние хлорида натрия на бентонитовые растворы. 
При введении различного количества соли в прегидратированный глинистый раствор 

происходят  совершенно  различные  реакции,  как  показано  на  рис.12.  С  увеличением 
концентрации  соли  вязкость  сначала  возрастает,  затем  понижается.  Уменьшение  сил 
отталкивания  между  слоями,  силы  притяжения  по  краям  частиц  и  значительные 
отрицательные отталкивающие заряды ионного окружения вызывают флокуляцию глин с 
образованием  комков.  Такой  флокулированный  раствор  гораздо  труднее  сдвинуть,  чем 
отдельные  слои  глин  в  результате  повышения  вязкости  и  прочности  геля.  Больше  не 
существует отдельных слоёв и частиц, способных перекрыть отверстия в глинистой корке, 
что  приводит  к  увеличению  водоотдачи.  Если  в  результате  флокуляции  происходит 
перегруппировка слоев с образованием скоплений с нормально расположенными слоями, 
то вязкость и прочность геля понизятся, а водоотдача повысится. Такая перегруппировка 
происходит  очень  редко.  Более  вероятно,  что  происходит  лишь  некоторая 
перегруппировка слоев при параллельном их расположении, а остальные слои и частицы 
соединяются под произвольными углами. 

Очень редко в соленой воде содержится только хлорид натрия, чаще наряду с солью 

содержится  смесь  других  растворимых  ионов.  Кальций,  магний,  калий,  карбонаты, 
сульфаты и т.д. все эти вещества влияют на ионную атмосферу бурового раствора. На рис. 
13  показано  влияние  морской  воды  на  гидратацию  глин  и  реологические  свойства 
раствора 

Ни  одна  из  пресноводных  глин  не  гидратируется  сколько-нибудь  значительно  в 

морской  воде,  о  чём  свидетельствует  низкая  пластическая  вязкость.  Однако,  предел 
текучести  имеет  чрезвычайно  высокие  значения.  Очевидно,  что  вязкость  обусловлена 
силами притяжения или флокуляцией, а не гидратацией. Это одна из причин проведения 
более  интенсивной  химической  обработки  буровых  растворов  на основе  солёной  воды  в 
сравнении с растворами на основе пресной воды. 

Кроме этого высокая концентрация соли оказывает следующие воздействия: 
1) Понижение рН; при увеличении содержания соли водород, связанный с частицами 

глины, замещается натрием. Это приводит к понижению рН.. 

2) Увеличение фильтрата кальция, натрий может замещать кальций, соединенный с 

частицами глины, тем самым увеличивая содержание кальция в фильтрате. 

3)  Понижение  растворимости  химреагентов.  Химреагенты  для  обработки  буровых 

растворов  становятся  менее  растворимыми  с  увеличением  концентрации  соли,  что 
понижает их эффективность. 

 

 

4)  Замедление  эмульгирования.  Эффективность  многих  эмульгаторов  понижается 

при  высоких концентрациях соли. 

5) Понижение эффективности регуляторов водоотдачи. 
6) Более высокое коррозионное воздействие солёной воды по сравнению с пресной 
7) Влияние на интерпретацию каротажных диаграмм. 
8) Влияние на плотность бурового раствора. 
9) Влияние на пенообразование буровых растворов на основе солёной воды. 

 

Рис. 13. Влияние добавления сухой глины в морскую воду на кажущуюся вязкость, 

пластическую вязкость и предел текучести. 

 

Буровые растворы на основе морской воды 

Морскую  воду  часто  используют  в  качестве  воды  затворения  и  для  обработки 

буровых  растворов  по  экономическим  соображениям  и  из-за  удобства  на  многих 
площадях.    Существует  множество  типов  буровых  растворов  на  основе  морской  воды  -
полимерные  буровые  растворы,  растворы  с  добавлением  каустической  соды  и  лигнита, 
известковые буровые растворы, гипсовые буровые растворы. Эти растворы очень широко 
применяются  т.к.  обладают  целым  рядом  преимуществ.  Очень  часто  применяются 
лигносульфонатные буровые растворы. 

 

Лигносульфонатные буровые растворы на основе морской воды 

Применение  лигносульфонатных  буровых  растворов  на  основе  морской  воды 

позволяет избежать целый ряд проблем, связанных с обработкой растворов, содержащих 
соли  в  качестве  примесей.  Несмотря  на  то,  что  называются  эти  растворы  растворами  на 
основе  морской  воды,  это  ни  в  коей  мере  не  ограничивает  применение  морской  воды  в 
качестве  воды  затворения  и  обработки  растворов.  Лигносульфонатные  системы 
применяются  в  любом  растворе  на  основе  солёной  воды,  независимо  от  концентрации 
соли. 

Они  также  применяются  после  разбуривания  соляных  отложений  или  же  в  тех 

случаях,  когда  происходит  поступление  в  скважину  минерализованных  флюидов  при 
бурении на пресноводных буровых растворах. 

Большинство  осложнений,  возникающих  при  бурении  на  буровых  растворах  на 

основе пресной  воды  связаны  с  повышенной концентрацией  в  них  растворенных  магния 
или  кальция.  Содержание  этих  ионов  можно  регулировать  или  же  удалять  их  за  счёт