Бурение скважин в интервале солевых отложений сопряжено с необходимостью использования соленасыщенных растворов на водной основе, гидростатическое давление которых значительно превышает пластовое давление, при этом производится строительство скважин с высоким риском катастрофических поглощений [1].
В настоящее время разработана широкая линейка материалов и быстросхватывающихся составов для борьбы с катастрофическими поглощениями [2]. Вместе с тем борьба с поглощениями без выхода циркуляции требует существенных временных затрат на технологические операции по их ликвидации [3].
Существенным снижением рисков поглощений был переход на растворы на углеводородной основе (РУО), которые отличаются низкой плотностью и не растворяют соли в пробуренных интервалах [4].
Вместе с тем при возникновении поглощений при бурении на РУО выбор материалов и составов для борьбы с поглощениями высокой интенсивности, вплоть до полной потери циркуляции, ограничен. Так, средой РУО является углеводородная жидкость, в которой процессы твердения, набора прочности и формирования структуры быстросхватывающихся составов крайне ограничены, за исключением дорогостоящих органических смол [5]. Поэтому наиболее часто борьба с поглощениями происходит при помощи водных буферных составов.
АО «НПО «Полицелл» разработало сшивающий быстросхватывающийся состав «Полиэкспан-М», который отличается от «Полиэкспан» высокой степенью дисперсности, что позволяет успешно его применять для ликвидации поглощений как при использовании растворов на водной, так и углеводородной основе [6].
В настоящее время интенсивно развивается направление прямых эмульсионных растворов. Их применение представляет сложную задачу, связанную с разработкой и подбором соответствующих эмульгаторов, позволяющих стабилизировать соленасыщенную прямую эмульсию [7].
Для стабилизации прямой эмульсии «Полиэконол Директ» с содержанием углеводородной фазы (25 %) в биополимерном соленысыщенном водном растворе предложен эмульгатор «Стаб БН» с расчетным значением (12–14) гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ).
Добавление углеводородной фазы (УФ) в соленасыщенный раствор позволило снизить плотность до значений 1,09 г/см3 при 25 % УФ и 1,02 г/см3 при 40 % УФ.
В связи с планируемым применением прямых соленасыщенных эмульсий для бурения интервалов с рисками поглощений высокой интенсивности необходимо четкое понимание кинетики и структурно реологических изменений быстросхватывающихся материалов. При закачке водной пачки блок-состава неизбежно изменение его содержания вследствие смешения раствором. Поэтому было решено оценить изменения структурно-реологических показателей при смешении блок-состава «Полиэкспан-М» с водой, минерализованной водой и соленасыщенной прямой эмульсией «Полиэконол Директ» с содержанием УФ 25 %.
Методология исследований
В лаборатории были приготовлены образцы: биополимерный пресный буровой раствор плотностью 1,01 г/см3, биополимерный соленасыщенный раствор плотностью 1,17 г/см3 и соленасыщенная прямая эмульсия плотностью 1,15 г/см3. На вискозиметре Fann 35A измерены реологические параметры для каждого раствора [8].
Далее в растворы добавлялся гелеобразующий реагент Полиэкспан-М в концентрациях от массы раствора 1, 2, 5 и 10 %, перемешивался в течение 10 минут при 600 об/мин. Затем для оценки влияния реагента на растворы проводилось измерение реологических параметров при разных скоростях сдвига сразу после перемешивания, через 5, 10, 30 минут и наблюдалось изменение структуры жидкости в процессе заданного времени и через 24 ч.
Результаты исследований
Реологические параметры растворов с добавлением реагента Полиэкспан-М (блок-составов) на основе прямой эмульсии, биополимерного пресного и соленасыщенного растворов, измеренные сразу после приготовления, через 10 и через 30 минут, приведены в таблицах 1–3.
1. Прямая эмульсия
+1 % Полиэкспан-М – однородная текучая жидкость;
+2 % Полиэкспан-М – текучая жидкость с редкими крупными вкраплениями частиц реагента;
+5 % Полиэкспан-М – малотекучая жидкость с частыми крупными вкраплениями частиц реагента, практически не разрывается при растяжении;
+10 % Полиэкспан-М – практически не текучая жидкость с частыми мелкими вкраплениями полимеров, не разрывается при растяжении.
2. Биополимерный пресный раствор
+1 % Полиэкспан-М – текучая жидкость с редкими мелкими вкраплениями полимеров;
+2 % Полиэкспан-М – текучая жидкость с редкими мелкими вкраплениями полимеров;
+5 % Полиэкспан-М – мало текучая жидкость с частыми крупными вкраплениями полимеров;
+10 % Полиэкспан-М – практически не текучая жидкость с большим количеством крупных вкраплений полимеров.
3. Биополимерный соленасыщенный
+1 % Полиэкспан-М – текучая жидкость с редкими крупными вкраплениями полимеров;
+2 % Полиэкспан-М – текучая жидкость с редкими крупными вкраплениями полимеров;
+5 % Полиэкспан-М – текучая жидкость с частыми мелкими вкраплениями полимеров;
+10 % Полиэкспан-М – мало текучая жидкость с частыми мелкими вкраплениями гранул реагента.
Во всех составах наблюдается сшивка полимеров (рисунки 1–3). При увеличении концентрации «Полиэкспан-М» часть полимеров остается в форме гранул, равномерно распределенных по всему объему состава.
Выводы
1. Для борьбы с поглощениями высокой интенсивности в качестве средства доставки можно использовать как высокоминерализованную воду, так и углеводород.
2. При контакте с минерализованной водой Полиэкспан-М образует прочную резиноподобную массу с высокой адгезией.
3. При использованиия Полиэкспан-М для борьбы с поглощениями в системах на основе прямой эмульсии образуется более прочная резиноподобная структура, позволяющая бороться с поглощениями более эффективно в сравнении с РУО, что объясняется наличием большего объема свободной воды, столь необходимой для формирования полимерной резиноподобной структуры. Вместе с тем, в отличие от обыкновенных водных растворов, наблюдается замедление реакции при смешении с буровым раствором, что позволяет более безопасно, без риска несанкционированного схватывания проводить технологические операции по ликвидации поглощений.
Литература
1. Некрасова И.Л. и др. Опыт применения буровых растворов низкой плотности для первичного вскрытия продуктивного пласта на месторождениях Пермского края // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2022. – № 12. – С. 24–31.
2. Мартынов Б.А. Эффективные технологии и материалы для ликвидации осложнений при строительстве и ремонте нефтегазовых скважин // Нефть. Газ. Новации. – 2022. – № 1. – С. 24–27.
3. Липатов, А.В. Моделирование процесса ликвидации поглощений в скважинах вязкоупругими составами: специальность 25.00.15 «Технология бурения и освоения скважин»: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Липатов Александр Владимирович. – Санкт-Петербург, 2017. – 22 с.
4. Будовская М.Е. и др. К вопросу формирования кольматационного экрана при бурении скважин с применением бурового раствора на углеводородной основе в условиях месторождений Восточной Сибири // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2022. № 3. С. 29–34.
5. Евдокимов Д.В., Коваль М.Е., Фоменко О.А. Оптимизация составов буровых растворов для предотвращения и ликвидации осложнений при бурении //Нефть. Газ. Новации. – 2022. – №. 1. – С. 9–16.
6. Ноздря В.И. и др. Технологии и материалы для предупреждения и ликвидации осложнений (инцидентов) при бурении и ремонте скважин // Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. – 2011. – № 3. – С. 17–22.
7. Ноздря В.И. и др. Разработка и исследование соленасыщеных составов для глушения и освоения низкотемпературных пластов на основе концентрированных эмульсий типа «масло в воде» //Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. – 2019. – № 3. – С. 32–37.
8. ГОСТ 33697-2015 (ISO 10414-2:2011). Контроль параметров буровых растворов в промысловых условиях. Растворы на водной основе: межгосударственный стандарт: издание официальное: введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 июня 2015 г. № 571-ст: введен впервые: дата введения 2016-04-01 / подготовлен Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-производственноепредприятие «БУРИНТЕХ». – Москва: Стандартинформ, 2015. – V, 74, с.
