Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 57

 

385 

 

Рис.4. Поведение эмульгатора в эмульсии       Рис.5.Слипание слабо эмульгированных 
                 вода в нефти.                                                            водяных капель. 

 

Рис.6. Контактные углы в трехфазных ( жидкость/твердое вещество/жидкость) системах 

Системы  раствора  на  нефтяной  основе  содержат  определенные  ПАВ,  изменяющие 

контактный  угол  (смачиваемость)  поверхности  раздела  твёрдого  вещества/жидкости. 
Избыток  ПАВ  приводит  к  избирательному  или  полному  смачиванию  нефтью,  В  этих 
системах  необходимо  поддерживать  количество  твёрдого  вещества  для  избирательного 
смачивания  нефтью.  Твёрдые  вещества  становятся  избирательно  или  полностью 
водосмачиваемыими,  образуют  скопления  и  выпадают  из  суспензии.  Такое  оседание 
характеризуется как мягкое и иногда называется  «отслаиванием». Добавки смачивающих 
агентов  -  VERSACOAT



,  VERSAWET



,  или  VERSA  SWA



    изменят  условие 

смачивания  и  вызовут  диспергированние    групп  во  взвешенные  частицы.  Эти  частицы 
остаются  в  состоянии  избирательно  смачивания  нефтью,  препятствуя  образованию 
скоплений.  Твёрдые  вещества  полностью  смоченные  нефтью  могут  осесть  в  виде  очень 
плотного твёрдого осадка. В этом случае потребуются добавки гелеобразующих агентов. 

 

386 

Замер  контактного  угла  труден,  не  точен  и  практически  не  проводится  в  буровом 

растворе  на  нефтяной  основе.  Разработано  несколько  простых  исследований  для 
изменения  смачиваемости  твёрдых  веществ  от  водосмачиваемых  до  избирательно 
нефтесмачиваемых. 

Для  любого  раствора  на  водной  основе  важно  регулировать  твердые  вещества  до 

оптимальной  величины,  особенно  относительно  веса.  Активные  или  инертные  твёрдые 
вещества,  попадая  в  раствор  ослабляют  эмульсию.  Твёрдые  вещества  впитывают  часть 
нефти.  Разбуриваемые  твёрдые  вещества  стремятся  создать  эмульсию  нефть  в  воде,  а не 
наоборот. Поскольку  они вредно воздействуют на стабильность эмульсии, их количество 
должно быть минимальным. 

Регулирование  добавок  эмульгаторов  и  смачивающих  агентов  для  обеспечения 

нефтесмачиваемости  твёрдых  веществ  эффективно  снижает  до  минимума  гидратацию 
твердых  веществ  и  позволяет  контактировать  только  с  нефтью,  но  при  этом  образуются 
твёрдые обломки значительного размера в водяной дисперсной фазе жидкости. 

Успешно снижается гидратация разбуриваемых твердых веществ при использовании 

электролитов  в  дисперсной  или  внутренней  водяной  фазе.  Этот  метод  относится  к 
«Регулируемой    Активности»  определенными  концентрациями  электролита  в  буровых 
растворах. К ним относятся (NаСI) и (СаСI

2

). 

 

Компоненты 

Рассматриваются три системы бурового раствора на нефтяной основе: 1. нормальный 

VERSADRIL



/VERSACLEAN



;  2.  ослабленный  на  вязкость  высокой  скорости  сдвига. 

Осуществляется  это  добавками  особых  веществ;  3.  VERSAPORT



-  очень  эффективная 

система для бурения сильно искривленных скважин. 

 

Вещества 

VERSAMUL



  -  жидкая  смесь  выбранных  эмульгаторов,  смачивающих  агентов, 

гелеобразующих  и  стабилизирующих  раствор  агентов.  Это  первичная  добавка  в 
нормальной  системе.  VERSAMUL



  требует  дополнительное  количество  извести  при 

равном  соотношении  в  фунтах  на  баррель  для  образования  кальциевого  мыла.  Для 
растворения  мыла  потребуется  избыток  извести  в  3ф/бар.  VERSAMUL



  образует  очень 

плотную эмульсию, устойчивую при высокой температуре. Эта жидкости расфасована в 5-
галонные банки или 55-галонные бочки. 

VERSACOAT



-  первичный  эмульгатор  в  ослабленной  системе.  Это  эффективный 

нефтесмачивающий  агент,  используемый  в  «нормальных  системах».  Жидкость 
расфасована в 5-галонные банки или 55-галонные бочки. 

VERSAWET



-  эффективный  смачивающий  агент  в  системах  с  избытком  извести 

менее 20 фунтов/баррель. VERSAWET



 - обладает большей смачивающей способностью 

при  низкой  щелочности  и  большей  эмульгирующей  способностью  при  повышенной 
шелочности.  Это  диспергатор  в  растворе  на  нефтяной  основе,  при  низкой  щелочности. 
Передозировка  приводит  к  разжижению  раствора  при  низкой щелочности  и  увеличению 
вязкости  при  высокой  щёлочности.  Расфасовка  :5-галонные  канистры  и  55-галонные 
бочки. 
VG-69



- первичный агент вязкости и геля в релаксационных системах и вторичный агент 

вязкости  в  нормальных  системах.    VG-69



-    это  органофильная  глина  с  бентонитовой 

основой.  Она  обеспечивает  вязкость  и  гелевую  структуру  в  дизельном  топливе  или 
минеральном масле. VG-69



-порошок, расфасованный в 50 фунтовые мешки. 

Хлористый  кальций  (СаСI

2

)-  электролит  обычно  используемый  в  системах  с 

нефтяной  основой  для  регулирования  активности  (Аw)  бурового  раствора.  Хлористый 
кальций  выпускается  как  техническая  марка  с  чистотой  77-80%  или  с  чистотой  96-98%. 
Следует  осторожно  подбирать  марку  хлористого  кальция  для  подготовки  систем 

 

387 

VERSADRIL



  и  VERSACLEAN



,  см.  соответствующую  таблицу  зависимости 

активности от весового % соли. 

VERSA-HRP



  -  специально  разработанный  полиамид,  обеспечивающий  предел 

текучести  и  предельное  статическое  напряжение  сдвига  при  минимальном  увеличении 
пластической вязкости. VERSA-HRP



используется для начального смешивания систем  с 

VERSACLEAN



, но может применяться с любым типом нефти для увеличения несущей 

способности  и  улучшенных  разжижающих  характеристик  при  напряжении  сдвига. 
VERSA-HRP



можно  использовать  при  вытеснении.  Это  не  увеличитель  вязкости;  он 

требует  наличия  активных  твёрдых  веществ  (органолитическая  глина  или  шлам)  для 
создания  вязкости.  VERSA-HRP



-  следует  подвергнуть  пилотному  испытанию  перед 

добавкой 

в  буровой  раствор.  Жидкость  расфасовывается  в  5-галонные  канистры  или 

55-галонные бочки. 

VERSA  SWA



    -  это  алефотернат  вторичный ПАВ  для  усиления  нефтесмачивания 

твёрдых веществ.  Его добавляют в качестве предварительной обработки для поддержания 
избирательного  нефтесмачиваемого  состояния  или  пост-обработки  для  реверсирования 
состояния  водосмачиваемости    твёрдых  веществ.  Обычно  1  ф./бар  достаточен  для 
удаления  водосмачиваемых  твёрдых  веществ,  но  прежде  рекомендуется  проведение 
кислотных испытаний. VERSA SWA



  является дополнительным материалом в сочетании 

с первичным смачивающим агентом. 

VERSAMOD 

-жидкий 

органический 

гелеобразующий 

агент 

для 

систем 

VERSAPORT.  VERSAMOD  увеличивает  низкую  скорость  сдвига.  Его  основное 
применение в наклонно-направленных скважинах большого диаметра для лучшей очистки 
ствола.  Чем  больше  содержание  воды  в  растворе  на  нефтяной  основе,  тем  ниже 
необходимая  концентрация  VERSAMOD  для  достижения  нужного  эффекта.  Он  требует 
добавки извести в равной пропорции фунтов/баррель для получения эффекта. Расфасован 
в 5-галонные канистры или 55-галонные бочки. 

VERSATROL



-  устойчивый  к  температуре  агент  контроля  за  водоотдачей  для 

систем  VERSADRIL



  и  VERSACLEAN



.  Это  избранная  смесь  гильсонита/материала 

асфальтного  типа.  Норма  обработки  2-8  ф./бар.  Кислотные  испытания  должны 
определить.  действенную  концентрацию  для  каждого  случая.  VERSATROL



-  порошок, 

расфасован в  
50-фунтовые мешки. 

VERSALIG



—  аминообработанный  материал с  лигнитной основой,  используемый 

как регулятор фильтрации в системах VERSADRIL



 и VERSACLEAN



. Он предназначен 

для замены гильсонитно/асфальтового агента фильтрации. Норма обработки  2-12 ф./барр. 
с 

предварительными 

кислотными 

испытаниями 

для 

определения 

действенной 

концентрации. Это порошок в 50-фунтовых мешках. 

VERSATHIN



-  жидкий  диспергатор  раствора  на  нефтяной  основе  для  снижения 

предела  текучести  и  предельного  статического  напряжения  сдвига  в  системах 
VERSADRIL



  и  VERSACLEAN



.  Макро  молекулы  перемешиваются  между  твёрдыми 

частицами  и  разжижают  раствор.  Рекомендуемые  нормы  обработки  от  0,25  по  2  ф./бар. 
Перед добавкой в буровой раствор следует провести пилотные испытания. Это жидкость в 
5-галонных канистрах или в 55-галонных бочках. 

 

 
 

Системы 

VERSADRIL



,  VERSACLEAN



  и  VERSAPORT  -  системы  растворов  с  нефтяным 

основанием,  полученные  и  предназначенные  для    соответствия    всем  требованиям 
буровых жидкостей. Они могут использоваться без агентов контроля фильтрации там, где 
основу  составляет  скорость  проходки,  устойчивы  к  высоким  температурам,  могут 

 

388 

улучшать реологические свойства для повышения очистки ствола в сильно искривленных 
скважинах. 

Релаксирование системы VERSADRIL



 и VERSACLEAN



 

Эти  системы  слабо  эмульгированны;  высокая  водоотдача  систем  рассчитана  на 

максимальную  скорость  проходки  на  буровых  растворах  на  нефтяной  основе. 
Релаксированные  системы  объединяют  ингибированные  свойства  буровых  растворов  на 
нефтяной основе с высокой скоростью проходки. 

Релаксированные  системы  включают  VERSACOAT



  в  качестве  основного 

эмульгатора, VG-69



и VERSA-HRP



- как гелеобразующие и создающие вязкость агенты, 

а  VERSAWET



-  как  смачивающий  агент.  Раствор  хлористого  кальция  25%  по  весу 

СаСI

2

 обычно составляет  внутреннюю фазу, до 38% по весу допустимы, свыше 38% - не 

рекомендованы. При этом устраняется сверх насыщение, когда небольшие концентрации 
воды  теряются,  испаряясь  из  наземных  систем.  Это  в  свою  очередь  ведет  к 
рекристаллизации  солей  на  поверхности  и  понижению  стабильности  эмульсии  и 
водосмачиваемости  твёрдых  частиц.  В  качестве  внутренней  фазы  можно  использовать 
хлористый  натрий  и  сложные  смеси  хлористого  магния,  калия,  кальция  и  натрия.  В 
таблицах 

1 

и 

III 

рассмотрены 

релаксированные 

системы 

VERSADRIL



 

и 

VERSACLEAN



. В них обычно не вводятся добавки контроля за водоотдачей. 

 

Нормальные  системы VERSADRIL



 и VERSACLEAN



 

Эти  системы  сильно  эмульгированны,  очень  устойчивы  к  высоким  температурам  в 

растворам на нефтяной основе. Нормальные системы успешно используются для бурения 
глубоких  высокотемпературных    скважин  обеспечением  максимальной  стабильности  в 
стволе. 

VERSAMUL



  -  основной  эмульгатор,  но  для  большего  успеха  к  нему  добавляется 

известь  в  равном  соотношении  ф./баррель.  Для  щелочных  сред  оптимальное  количество 
извести  3  ф./бар.  VERSACOAT



-  смачивающий  агент.  VG-69



-  гелеобразующий  агент. 

Хлористый кальций 25% по весу используется как внутренняя фаза, но можно применить 
и  любой  соляной  раствор,  В  таблицах  II  и  IV  рассмотрены  VERSADRIL



  и 

VERSACLEAN



. Для VERSATROL



 и VERSALIG



 необходимы пилотные испытания. 

Таблица  1.  Релаксированная  система.  Барит.  25%  по  весу  СаСI

2

,  соляной  раствор 

96%  чистой  соли.  Для  VERSACLEAN



может  потребоваться  VERSA-HRP



    в 

зависимости  от  физических  и  химических  свойств  базового  минерального  масля. 
Количество рассчитывается по таблице. 

1. Определить количество VG-69



 по системе VERSADRIL



 

2. 

Определить 

количество 

VG-69



 

 

и 

VERSA-HRP



 

 

для 

системы 

VERSACLEAN



по нижеприведенному соотношению. 

Пример:

 вес раствора 9,0 ф./бар. 

               VERSADRIL



- VG-69



 20,0 ф./бар. 

 

Системы VERSAPORT 

Системы VERSAPORT предназначены для успешного бурения сильно искривленных 

скважин.  Они  характеризуются  повышенной  вязкостью  при  низкой  скорости  сдвига  и 
улучшает  очистку  ствола  искривления  скважин.  Повышенная  скорость  при  низкой 
скорости  сдвига  невозможно  без  чрезмерной  вязкости  при  высокой  скорости  сдвига. 
Пластическая вязкость и предел текучести остаются относительно низкими. Увеличенная 
вязкость  при  низкой  скорости  сдвига  достигается  добавками  VERSAMOD    или  VERSA-
HRP



  в существующие системы VERSADRIL



 и VERSACLEAN



, которые могут быть 

нормальными  или  релаксированными.  В  табл.  V  и  VI  представлены  графы  для