Ключевые слова: реагенты, бурение, заканчивание скважин, капитальный ремонт, экологическая безопасность.
ЗАО «Полицелл» выпускает технические марки карбоксиметилцеллюлозы (Na‑КМЦ) со степенью замещения 0,8–0,9 и технические марки полианионной целлюлозы (Na-ПАЦ) со степенью замещения ≥ 0,90.
Химическая суть процессов получения КМЦ и ПАЦ состоит во взаимодействии щелочной целлюлозы с монохлорацетатом натрия или монохлоруксусной кислотой в присутствии NaOH. По литературным данным, реакционная способность гидроксильных групп элементарного звена целлюлозы находится в следующем соотношении: С2 : С3 : С6 = 2 : 1 : 2,5. В ЗАО «Полицелл» реализован твердофазный способ получения карбоксиметилированных продуктов на установках непрерывного и периодического действия.
Возможности традиционных марок КМЦ‑9Н, КМЦ‑9С и КМЦ-9В хорошо известны (табл. 1). Эти реагенты применяются в качестве стабилизатора глинистых суспензий. Среди реагентов марки КМЦ следует отметить реагент с повышенной термостойкостью – Полицелл КМЦ-ТС, который позволяет повысить термостойкость глиносодержащих буровых растворов до 180 0С при сохранении оптимальных реологических и фильтрационных свойств раствора.
В настоящее время наиболее востребованы технические марки полианионной целлюлозы ПАЦ-Н и ПАЦ-В, имеющие улучшенные характеристики по фильтрации, солестойкости и устойчивости при повышенных температурах, что проиллюстрировано на рис. 1. Реагенты ПАЦ – стабилизаторы и защитные коллоиды любых типов буровых растворов на водной основе, эффективны при содержании NaCl и KCl до насыщения, обладают повышенной устойчивостью к агрессии солей Ca и Mg, могут быть использованы в безглинистых буровых растворах. Реагенты ПАЦ обеспечивают стабилизацию стенок скважин при бурении в глинистых сланцах. Характеристики реагентов Полицелл ПАЦ представлены в таблице 2.
В ЗАО «Полицелл» для нефтегазового комплекса выпускается широкий круг крахмальных модифицированных реагентов.
Отметим, что мы не производим реагенты на основе нативных крахмалов, требующих особых условий приготовления бурового раствора (стадии клейстеризации); все наши реагенты растворимы в водных растворах при обычной температуре без добавления специальных реагентов. Следует также отметить, что все крахмальные реагенты ЗАО «Полицелл» стабилизированы биоцидными добавками, предотвращающими биоразложение реагентов в буровых растворах.
ЗАО «Полицелл» выпускает карбоксиметилированный крахмал марки КМК-БУР с содержанием основного вещества 60–80 %. Реагент хорошо растворяется в холодной воде с образованием стабильных гелей различной вязкости. Полицелл КМК-БУР обеспечивает: поддержание низких значений фильтрации как пресных, так и соленасыщенных буровых растворов; снижение фильтрации безглинистых буровых растворов на основе биополимерных реагентов; использование в «незагрязняющих» буровых растворах для вскрытия продуктивных пластов и в жидкостях для заканчивания скважин. Характеристики основных марок КМК-БУР представлены в табл. 3. Реагент КМК-БУР 1 Н по эффективности действия на фильтрационные свойства буровых растворов идентичен лучшим зарубежным аналогам.
В ЗАО «Полицелл» разработана серия реагентов на основе модифицированного карбоксиметилированного крахмала под общей маркой КМК-БУР 1 НА, оказывающих минимальное воздействие на вязкость и СНС обрабатываемой глинистой суспензии, в частности, удовлетворяющих повышенным требованиям ООО «Газпром». Реагент КМК-БУР 1НА соответствует требованиям API (табл. 4)
Другой класс крахмальных реагентов, выпускаемых ЗАО «Полицелл», – набухающие крахмалы, получаемые по экструзионной технологии. Одним из самых эффективных экструзионных крахмалов является реагент Полицелл ФКР. Полицелл ФКР является эффективным понизителем фильтрации минерализованных глинистых и безглинистых буровых растворов; устойчив к Ca- и Mg- агрессии; может быть использован в ингибированных KCl-содержащих буровых растворах; обладает низкой загущающей способностью. Отметим, что Полицелл ФКР соответствует стандарту API (табл. 5).
Полицелл ФКР используется для бурения нефтедобывающих скважин и вскрытия продуктивных пластов в Западной Сибири на месторождениях Нижневартовска, Нефтеюганска и Пурпе. Характеристики реагента ФКР в среде KCl и CaCl2 показаны на рис. 2.
В ЗАО «Полицелл» разработана серия комплексных структурообразователей на основе смеси водорастворимых полимеров и модифицированных крахмальных реагентов, в частности Полицелл МЭК, предназначенные для использования в высокоминерализованных безглинистых буровых растворах.
Полицелл МЭК – экструзионный модифицированный крахмальный реагент для бурения нефтяных и газовых скважин, в том числе наклонно направленных и горизонтальных с использованием пресных и минерализованных растворов. Полицелл МЭК обеспечивает низкие значения параметра фильтрации; обеспечивает стабильность реологических параметров буровых растворов; может использоваться для пресных, соленых и сильноминерализованных буровых растворов, в том числе содержащих ионы K+ , Ca2+ and Mg2+; эффективен в безглинистых буровых растворах.
Полицелл МЭК не обладает токсическим или раздражающим действием и является экологически безвредным продуктом, т.к. подвергается биологическому разложению, не образуя вредных веществ.
В ЗАО «Полицелл» выпускается гидроксиэтилцеллюлоза марки Сульфацелл 2 – растворимый в воде простой эфир целлюлозы неионного характера. Многолетний опыт применения на месторождениях ОАО «Газпром», ОАО «Татнефть» и других компаний топливно-энергетического комплекса показал высокую эффективность реагента как в обычных условиях, так и в условиях повышенных температур и полиминеральной агрессии. Реологические характеристики водных растворов Сульфацелл разных марок представлены на рис. 3.
На основе гидроксиэтилцеллюлозы разработаны специальные марки для нефте- и газодобывающей промышленности.
Сульфацелл для цементирования скважин: замедляет время загустевания и сроки схватывания тампонажного цемента; значительно снижает водоотделение тампонажного раствора; обеспечивает сохранение оптимальных реологических характеристик в течение длительного времени.
Сульфацелл для повышения нефтеотдачи пластов: закачка в скважину в виде суспензии недорастворенного полимера; постепенное дорастворение полимера с образованием высоковязкой гелеобразной оторочки в глубине пласта; блокирование промытых зон пласта и, как следствие, изменение направления фильтрационных потоков с последующим подключением в разработку продуктивных пропластков и линз.
ЗАО «Полицелл» производит реагенты-кольматанты серии Полицелл ЦФ. Реагенты могут быть использованы для предотвращения или устранения проблем, связанных с бурением в условиях поглощения, в частности: для ликвидации потерь бурового раствора при вскрытии высокопроницаемых горных пород; при строительстве скважин в проницаемых горных породах с низким пластовым давлением; при временном блокировании продуктивных пластов; для ремонтно-восстановительных работ в эксплуатируемых скважинах; при глушении скважин. Нами разработан реагент Полицелл ЦФЦ – реагент-кольматант на целлюлозной основе с размером частиц в области 40–200 мкм. Реагент предназначен для предупреждения и ликвидации поглощений в мелкопористых песчаниках. Рекомендуемая концентрация реагента от 15–30 до 30–60 кг/м3 и более.
Реагенты марок Полицелл ЦФ-1 и Полицелл ЦФГ представляют собой композиции на основе природных лигноцеллюлозных комплексов, водонабухающих полимеров и неорганических модификаторов с широким интервалом размеров закупоривающих частиц – от нескольких микрон до нескольких миллиметров. Реагент Полицелл ЦФГ отличается наличием закупоривающих частиц различной природы и повышенным содержанием частиц более крупного размера.
Для предварительной обработки и с целью предотвращения поглощения бурового раствора реагенты ЦФ-1 и ЦФГ вводят в количестве 5–20 кг на 1 м3 бурового раствора. Для ликвидации уже возникшего поглощения количество реагента увеличивают до 40 кг и выше на 1 м3 бурового раствора. Производится в промышленном масштабе зимняя марка реагентов ЦФ-1 и ЦФГ с пониженным содержанием влаги, позволяющая проводить работы с данными кольматантами в зимнее время. На рис. 4 представлена качественная картина распределения кольматирующих частиц по размерам для кольматантов различного типа по данным мокрого ситового анализа. Отметим, что реагенты серии Полицелл ЦФ оказывают минимальное воздействие на структурные и реологические свойства бурового раствора.
Представляет интерес кольматант на основе распущенных в воде недробленых целлюлозных волокон, образующих в буровом растворе агрегированные частицы размером до 10 мм. Этот реагент выпускается под маркой «Полицелл ЦФЦ-1».
ЗАО «Полицелл» предлагает потребителям жидкие смазки Глитал и Политал, полученные на основе побочных продуктов сульфатно-целлюлозного производства и полиалкиленгликолей различных типов.
Глитал – композиция на основе частично омыленных природных высших кислот и полиалкилкиленгликолей; предназначена для использования в качестве высокоэффективной смазочной добавки в пресных и маломинерализованных буровых растворах. Добавка обеспечивает снижение коэффициента трения на поверхности раздела сталь/сталь до 0,04; снижение коэффициента трения на поверхности раздела сталь/фильтрационная корка до 0,4; улучшение фильтрационных, реологических и ингибирующих свойств; вскрытие продуктивных зон без нарушения естественной проницаемости коллектора. Характеристики реагента Глитал представлены на рис. 5.
Политал – композиция природных высших жирных кислот и полиалкиленгликолей. Реагент в значительном объеме содержит полигликолевый компонент. Высокая концентрация полипропиленгликолей в реагенте обеспечивает, в частности, предотвращение налипания разбуриваемой породы на долото за счет смачивания металлических поверхностей гидрофобным покрытием; стабильность ствола скважины и предотвращение набухания и разрушения глин и глинистых сланцев. Добавка обеспечивает снижение коэффициента трения на поверхности раздела сталь/сталь до 0,05; снижение коэффициента трения на поверхности раздела сталь/фильтрационная корка до 0,4; улучшение противоизносных свойств; снижение фильтрации, улучшение смазочных и ингибирующих свойств промывочной жидкости.
Следует отметить, что смазочные добавки Глитал и Политал эффективны в пресных и слабоминерализованных буровых растворах, при этом эффективно улучшают смазочные свойства малоглинистых и утяжеленных буровых растворов до температуры 160 0С, не изменяя их технологических свойств.
В заключение отметим экологическую безопасность реагентов ЗАО «Полицелл», производимых на основе сырья растительного происхождения, подвергаемых биологическому разложению без образования вредных веществ.
Литература
1. Эффективность реагентов ЗАО «Полицелл» КМЦ и ПАЦ в буровых растворах различной степени минерализации // Смирнов С.И., Кряжев В.Н., Карлович С.В., Крюков С.В. Бурение и нефть, № 3/2019, с. 28–22.
2. Разработка технологии получения физически модифицированных крахмальных реагентов и их свойства // Ильин М.И., Смирнов С.И., Мячина Н.Е., Крюков С.В. Нефть. Газ. Новации № 9/2015, с. 23–27.
3. Реагенты для нефте- и газодобывающей промышленности на основе гидроксиэтилированныхпроизводных целлюлозы марки «Сульфацелл» // Смирнов С.И., Виноградова Г.В., Крюков С.В., Нефть. Газ. Новации. № 6/2019, с. 41–43.
