Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 51

 

 

образуется  плотная  и  прочная  структура.  Такая  структура  оказывает  сопротивление 
гидратации  и  катионному  обмену.  При  фиксации  ионов  в  многослойных  пространствах 
глинистых пластинок уже нет воды и глинистая пластинка становится очень устойчивой. 
Фиксация  ионов  оказывает  влияние  лишь  на  некоторую  часть  глин,  содержащихся  в 
глинистых сланцах. 

 

Системы буровых растворов на основе хлоридов калия 

Такие  системы  стабилизируют  водочувствительные  глинистые  сланцы  за  счёт 

ингибирующего 

воздействия 

ионов 

калия, 

понижающего 

гидратацию 

сланцев  

предупреждает  размыв  стенок  скважины,  налипание  породы  на  долото  и  стабилизаторы, 
обвал стенок скважины и уменьшение проницаемости продуктивной зоны. 

Реологические  свойства  и  скорость  фильтрации  таких  систем  регулируются 

полимерными  материалами,  т.к.  обычные  материалы,  применяемые  в  обычных  буровых 
растворах,  являются  неэкономичными.  Температурный  диапазон  этих  материалов 
составляет  300°F,  а    большинство  систем  КСI  теряют  устойчивость  при  температурах, 
превышающих 300°F. Системы КСI очень чувствительны к воздействию твёрдой фазы и 
примесей  кальция.  Стоимость  систем  КСI  обычно  выше  стоимости  других  систем 
буровых растворов на основе пресной воды. 
Ниже дано краткое описание продуктов, применяемых в системах КСI, и их функций.  

Соль  хлорида  калия  (КСI)  является  основным  источником  калия  в  системах  КСI. 

Ввиду  того,  что  одни  глинистые  сланцы  являются  более  высокочувствительными,  чем 
другие,  концентрация  КСI,  необходимая  для  ингибирования  этих  сланцев,  изменяется.  В 
процессе  бурения  ингибирование  бурового  шлама  должно  производиться  непрерывно. 
Если в системе содержится недостаточное количество КСI буровой шлам будет мягким и 
кашеобразным.  При  нормальной  концентрации  КСI  шлам  сохраняет  целостность. 
Глинистые  сланцы  более  ранних  периодов  формирования,  как  правило,  требуют  10-15 
фунт/барр КСI (3,5-5,0%),  в то время, как более поздние сланцы могут потребовать 30-50 
фунт/барр (8,5-15%) для их ингибирования. Оптимальная эффективность и экономичность 
обеспечиваются  при  предварительном  приготовлении  КСI  и  других  продуктов  перед 
введением    их  в  буровой  раствор.  Некоторые  продукты  вызывают  флокуляцию  буровых 
растворов,  если  их  вводить  непосредственно  в  циркуляционную  систему.  Способы 
определения  концентрации  ионов  калия  (К



)  и  хлорида  калия  (КСI)  приведены  на 

страницах 2-23, 2-24 и 2-25.  

 

Кальцинированная сода 

Кальцинированная  сода  -  это  карбонат  натрия,  которая  применяется  для 

регулирования  содержания  кальция  на  уровне  300  мг/л  или  менее.  Концентрация 
вводимой в раствор кальцинированной соды находится в диапазоне 0-0,5 фунт/барр. 

КОН

  -  едкое  кали  -  применяется  для  регулирования  рН  систем  КСI  на  уровне  9,5-

10,5.  КОН  также  является  источником  ионов  калия  (К



),  обеспечивающим 

ингибирование глинистых сланцев. Можно также использовать каустическую соду. Чтобы 
повысить  уровень  рН,  концентрация  КОН  должна  быть  на  40%  выше  концентрации 
NАОН. 

М

-I-GEL  используется  для  образования  глинистой  корки  на  стенках  скважины. 

Вводимый в систему КСI  М-I-GEL  должен быть предварительно гидратирован. Значения 
ТВТ должны находиться в диапазоне 10-20 фунт/барр. 

POLY-PLUS- 

это 

высокомолекулярный 

анионный 

жидкий 

полимер, 

предназначенный  для  регулирования  вязкости  и  повышения  устойчивости  глинистых 
сланцев  к  воздействию  на  них  пресной  воды,  морской  воды  и  калиевых  систем. 
Концентрация  POLY-PLUS  обычно  находится  в  диапазоне  от  0,25  до  0,75  фунтов  на 
баррель  в  зависимости  от  необходимой  вязкости  и/или  использования  в  качестве 
стабилизатора  глинистых  сланцев  также  очень  эффективно  используется  для 

 

 

периодической  очистки  ствола  скважины.  Экономическая  эффективность  POLY-PLUS 
понижается в системах, содержащих кальций в концентрациях, превышающих 300 мг/л. 

Полимер  ХСD  -  это  биополимер  ксантановых  смол,    применяющийся  для 

регулирования  вязкости  при  небольших  скоростях  сдвига  и  обеспечения  удерживающей 
способности  бурового  раствора  системы  КСI.  Обычно  полимер  ХСD  используется  в 
концентрациях 0,3-1,5 фунт/барр. 

РО

LYРАС  -  это  высококачественная  водорастворимая  полианионная  целлюлоза, 

применяющаяся для регулирования водоотдачи и повышения вязкости буровых растворов 
на водной основе. Особенно эффективен в системах КСI. 

ТНЕ

RМРАС  U.L    -  полианионное  комплексное  соединение,  предназначенное  для 

регулирования  водоотдачи  буровых  растворов  на  основе  воды  при  минимальном 
повышении вязкости. Это соёдинение эффективно в системах КСI если концентрация КСI 
не превышает 3%-4% (10,5-14,0 фунт/барр). Необходимые концентрации ТНЕRМРАС U.L   
обычно находятся в диапазоне 0,25-1,0 фунт/барр, в зависимости от необходимого уровня 
водоотдачи. 

 

Система К-МАG 

Система К-МАG предназначена для ингибирования пород, повышения устойчивости 

стенок скважины и повышения нефтеотдачи за счёт ингибирования калием. Концентрация 
ионов калия (К



) обычно поддерживается на уровне 2000-10000 мг/л. Источниками калия 

являются К-17, ХР-20, К-52 и КОН. Система как правило не содержит натрий ни в какой 
форме (натрий может привести к гидратации водочувствительных глинистых сланцев). К-
МАG  система  представляет  собой  экологически  безвредную  систему  на  основе  пресной 
воды. Типичная летальная концентрация через 96 часов LC

50

системы, содержащей 4000-

5000 мг/л калия, равна 350000± ч/млн. 

Система обладает следующими преимуществами: (1) недиспергированный шлам, что 

облегчит  его  удаление;  (2)  сохранение  номинального  диаметра  ствола  скважины  при  
минимальном  размыве  и  более  экономичном  и  эффективном  цементировании;  (3) 
предотвращение обвалов стенок скважины в результате повышения устойчивости стенок 
скважины; (4) повышение нефтеотдачи пластов. 

Система предназначена для использования в буровых растворах на основе пресной и 

солёной воды при рН от 9,5 до 10,5. Более высокие значения рН нежелательны, т.к. в этом 
случае  происходит  гидратация  и  дисперсия  водочувствительных  глинистых  сланцев. 
Система  чувствительна  к  содержанию  твёрдой  фазы  и  химических  примесей.  Поэтому, 
содержание  твердой  фазы  должно  поддерживаться  на  минимальном  уровне,  а  значения 
МВТ должны быть равны или меньше 25. 

Ниже  дано  краткоё  описание  продуктов,  обычно  применяющихся  в  К-МАG 

системах, а также их функции. 

К

-17  –  прореагированный  лигнит  гидроокиси  калия,  применяющийся  в 

обработанных  калием  системах.  К-17  применяется  в  качестве  дефлокулянта,  регулятора 
водоотдачи,  а  также  в  качестве  источника  ионов  калия  (К



)  для  ингибирования 

глинистых сланцев. К-17 имеет рН, равный 10,5 и растворим в пресной воде на 90-95%. К-
17  менее  экономичен  в  морской  воде.  Добавление  1,0  фунт/барр  К-17  обеспечивает  340 
мг/л К



.

 

ХР

-20  -  это  модифицированный  лигнит,  применяющийся  для  дополнительного 

регулирования реологических свойств и водоотдачи в условиях высоких температур, ХР-
20 может применяться вместе с К-17 в различных соотношениях или вместо К-17. 

КОН

  -  едкое  кали  (гидроокись  калия)  применяется  для  повышения  уровня  рН  в 

обработанных  калием  буровых  растворах,  КОН  также  является  источником  ионов  калия 
(К



)  для  ингибирования  глинистых  сланцев.  Для  повышения  рН  требуется  КОН 

концентрацией на 40% превышающей концентрацию каустической соды (NАОН). 

 

 

К

-52 -  это ацетат калия, применяющийся вместо КСI   в качестве источника калия в 

обработанных калием системах буровых растворов. К-52 содержит 40% весовых калия и 
полностью растворяется в пресной и морской воде. К-52 обычно применяется в качестве 
дополнительного  источника  калия,  поставляемого  КОН  и  К-17  в  том,  случае,  когда, 
требуется 

более 

высокая 

концентрация 

ионов 

калия 

(К



).  К-52  отличный 

дополнительный источник калия, т.к. не влияет на рН и хлориды бурового раствора. 

SHALE-CHEK  -  запатентованная  смесь  специальных  полимеров  и  ПАВ  в 

модифицированном  носителе  лигнита,  применявшаяся  в  качестве  ингибитора  глинистых 
сланцев  в  К-МАG  системах.  SHALE-CHEK  обеспечивает  ингибирование  глинистых 
сланцев    счёт  максимального  уменьшения  взаимодействия  жидкостей  между  жидкой 
фазой  бурового  раствора  и  водочувствительными  сланцами.  Содержащие  SHALE-CHEK 
буровые  растворы  на  водной  основе  эффективно  предупреждают  расширение  диаметра 
скважины и связанные с этим осложнения 

SHALE-CHEK  также  понижает  водоотдачу  АНИ  и  водоотдачу  в  условиях  высоких 

температур  и  давлений,  а  также  улучшает  качество  глинистой  корки.  SHALE-CHEK 
следует  применять  в  концентрации  от  5  по  8  фунт/барр  и  предпочтительно 
предварительно  растворив  его  перед  добавлением  в  буровой  раствор.  Биологический 
анализ  содержащегося  в  растворе  №  7  SHALE-CHEK  в  количестве  5  фунт/барр  показал, 
что  LC

50

  через  96  часов  составляет  370007  ч/млн.  После  введения  SHALE-CHEK    в 

буровой раствор на его поверхности не образуется радужная плёнка. 

ТНЕ

RМРАС  U.L    -  это  полианионное  комплексное  соединение,  регулирующее 

водоотдачу буровых растворов на водной основе при минимальном повышении вязкости. 
Это  соединение  очень  эффективно  с  К-МАG  системах.  Обычные  концентрации 
ТНЕRМРАС  U.L    составляют  0,25-1,0  фунт/барр,  в  зависимости  от  необходимой 
величины водоотдачи. 

POLYPAC  -  это  высококачественная,  водорастворимая  полианионная  целлюлоза, 

применяющаяся для регулирования водоотдачи и повышения вязкости буровых растворов 
на водной основе, особенно эффективен в К-МАG  системах буровых растворов. 

RESINEX 

- 

обеспечивает 

дополнительное 

регулирование 

водоотдачи 

и 

стабилизацию реологических свойств при повышенных температурах. Введение RESINEX 
в К- МАG системы в концентрации 3,0-6,0 фунт/барр эффективно понижает водоотдачу в 
условиях высоких температур, и давлений. 

POLY-PLUS  -  высокомолекулярный  жидкий  анионный  полимер,  предназначенный 

для регулирования вязкости и повышения устойчивости глинистых сланцев при бурении 
на  буровых  растворах  на  основе  пресной,  морской  воды,  а  также  обработанных  калием 
растворах. POLY-PLUS  обычно используется в концентрациях от 0,25 до 1,5 фунт/барр, в 
зависимости  от  необходимой  величины  водоотдачи  и/или  использования  в  качестве 
стабилизатора глинистых сланцев. Очень эффективен при периодических очистках ствола 
скважины. Его экономическая эффективность понижается в системах, уровень жёсткости 
которых превышает 300 мг/л. 

ТАСК

LЕ  -  жидкий  полимер-дефлокулятор  буровых  растворов  на  водной  основе. 

Особенно эффективен в К-  МАG системах. Обычно применяется в концентрациях  0, 1,- 
1,0 фунт/барр. 

 
 
 
 
 
 
 
  

 

 

 

Хлорид калия 

Уд. вес 

раствора

 

Плотность 

(фунт/галл) 

Весовой 

%

 

КСI 

ч/млн.

 

К



 

ч/млн.

 

CI 

ч/млн.

 

КСI 
мг/л 

КСI 
фунт/бар 

1,0046 

8,38 

1 

10,000 

 5,241 

4,759 

10,046 

 3,5 

1,0110 

8,43 

2 

20,000 

10,482 

 9,518 

20,220 

7,0 

1,0174 

8,46 

3 

30,000 

15,723 

14,277 

30,522 

10,5 

1,0239 

8,54 

4 

40,000 

20,964 

19,036 

40,956 

14,0 

1,0304 

8,59 

5 

50,000 

26,205 

23,795 

51,520 

17,5 

1,0369 

8,65 

6 

60,000 

31,446 

28,554 

62,214 

21,0 

1,0434 

8,70 

7 

70,000 

36,687 

33,313 

73,038 

24,5 

1,0500 

8,76 

8 

80,000 

41,298 

38,072 

84,000 

28,0 

1,0566 

8,81 

9 

90,000 

47,169 

42,831 

85,094 

31,5 

1,0633 

8,87 

10 

100,000 

52,410 

47,590 

106,330 

35,0 

1,0701 

8,92 

11 

110,000 

57,651 

52,34 

117,711 

38,5 

1,0768 

8,98 

12 

120,000 

62,892 

57,108 

129,216 

42,0 

1,0837 

9,04 

 13     

130,000 

68,133 

61,867 

140,881 

45,5 

1,0905 

9,09 

14 

140,000 

73,374 

66,626 

152,670 

49,0 

1,0974 

9,15 

15 

150,000 

78,615 

71,385 

164,610 

52,5 

1,1043 

9,21 

16 

160,000 

83,856 

76,144 

176,688 

56,0 

1,1114 

9,27 

17 

170,000 

89,097 

80,903 

188 

59,5 

1,1185 

9,33 

18 

180,000 

94,338 

85,662 

201,330 

63,00 

1,1257 

9,39 

19 

190,000 

99,579 

90,421 

213,883 

66,5 

1,1328 

9,45 

20 

200,000 

104,820 

95,180 

226,560 

70,0 

1,1401 

9,51 

21 

210,000 

110,061 

99,939 

239,421 

73,5 

1,1474 

9,57 

22 

220,000 

115,302 

104,698 

252,428 

77,0 

1,1549 

9,63 

23 

230,000 

120,543 

109,457 

265,627 

80,5 

1,1623 

9,69 

24 

240,000 

125,784 

114,216 

287,952 

84,0 

 

Атомный вес КСI = 74,600 
Атомный вес К



 = 39,102 

Атомный вес 

CI 

 = 35,453 

 

мг/л КСI   = ч/млн. х  уд. вес раствора 

= 10,000 х 1,0046 
= 10,046 

фунт/барр КСI,    = % х ч/млн. 

= ,01 х 350 
= 3,5 
 

ГЛАВА 9 

Химические примеси 

Примесь  определяется  как  любой  тип  материала  (твёрдого,  жидкого  или 

газообразного), оказывающего отрицательное воздействие на физические или химические 
характеристики  бурового  раствора.  Но  то,  что  является  примесью  для  едкого  типа 
раствора, необязательно будет для других. 

Общей  примесью  для  всех  буровых  растворов  является  твёрдая  фаза  с  низким 

удельным весом. Твёрдые частицы могут попадать в систему во время бурения или могут 
явиться  резулыатом  чрезмерной  обработки  промышленными  глинами,  что  чаще  всего 
происходит  при  попытке  довести  до  максимума  содержание  бентонита  в  растворе  в 
условиях  несоответствующей  технологии  контроля  за  содержанием  твёрдых  частиц  или 
состояния ствола.