4. Разновидности буровых растворов на водной основе.

Ответ в №3

5. Достоинства и недостатки буровых растворов на нефтяной основе.

Буровые растворы на углеводородной основе представляют собой многокомпонентную систему, в которой дисперсионной (несущей) средой является нефть или жидкие нефтепродукты (обычно дизельное топливо), а дисперсной (взвешенной) фазой - окисленный битум, асфальт или специально обработанная глина (гидрофобизированный бентонит).

Буровые растворы на углеводородной основе не оказывают отрицательного влияния на свойства коллекторов нефти и газа, обладают смазывающей способностью: при их использовании уменьшается расход мощности на холостое вращение бурильной колонны в стволе скважины и снижается износ бурильных труб и долот. Однако стоимость приготовления таких буровых растворов довольно высока, они пожароопасны, трудно удаляются с инструмента и оборудования.

Растворы на нефтяной основе не снижают продуктивность пластов, обеспечивают возможность бурения в неустойчивых, набухающих или расширяющихся в водной среде породах, предотвращают сальникообразование и прихваты инструмента вследствие перепада давления между скважиной и пластом, обладают ярко выраженными смазочными свойствами, что обе­спечивает увеличение срока службы долота, уменьшает энер­гетические затраты и возможность аварий при роторном буре­нии скважин, особенно наклонных, облегчает спуско-подъемные операции. Эти системы не обладают электропроводимостью, предохраняют инструмент от коррозии и не поддерживают раз­витие бактерии в растворе, в связи с чем они предпочтительны в качестве пакерных жидкостей и ингибиторов коррозии.

Применяют буровые растворы на углеводородной основе для повышения эффективности бурения в породах-коллекторах и сохранения их нефтегазоотдачи на исходном уровне, а также для проводки скважин в сложных условиях при разбуривании мощных пачек набухающих глин и растворимых солей.

К основным недостаткам буровых растворов на нефтяной основе относятся·

• невозможность проведения стандартного электрокаротажа;

• отрицательное влияние на резиновые детали, контактиру­ющие с раствором;

• трудность регулирования, особенно селективного, структур­но-реологических свойств;

• существенная зависимость вязкостных и тиксотропных свойств от температуры и давления, что обусловливает труд­ности поддержания необходимого уровня структурообразования в забойных условиях;

• трудность в поддержании свойств при попадании воды и других загрязняющих добавок;

• сложность приготовления.

6. Разновидности буровых растворов на нефтяной основе.

Неводные Ρ НО (содержание воды не более 5 %)

Известково-битумный раствор (ИБР) является основным типом РНО, из применяемых в отечественной практике бурения. Примерный компонентный состав его: 1) дизельное топливо марки Л, 2) негашеная известь с содержанием актив­ной окиси кальция не менее 60 %; 3) высокоокисленный би­тум; 4) гидрофобизированный баритовый утяжелитель с влаж­ностью менее 2%; 5) сульфонол НП-3 - гидрофобизатор твер­дой фазы; 6) вода с учетом активности извести. Для управле­ния системой добавляют: окисленный петролатум (СМАД-1) - эмульгатор и гидрофобизатор шлама -и нефть с со­держанием смол 8—12% - регулятор структурно-реологических свойств.

Технология приготовления исходного раствора заключается в следующем: в 2/3 объема дизельного топлива при тщатель­ном перемешивании последовательно вводят битум, известь и воду, следя, чтобы не было «закипания»; добавляют оставшу­юся часть дизельного топлива и перемешивают; вводят в ис­ходный раствор гидрофобизированный барит с недостающим по рецептуре сульфонолом в зависимости от требуемой плот­ности (при использовании обычного барита предполагается его гидрофобизация на буровой и ввод в виде пульпы).

РНО, стабилизированные мылами органических кислот. Компонентный состав: 1) дисперсионная среда - нефть, осво­божденная от летучих фракций; 2) структурообразователь и понизитель фильтрации — мыла органических кислот, получае­мых в результате ввода в нефть кислотосодержащих продуктов (гудроны, кубовые остатки СЖК – 3-4 %) и омыляющего компонента, состоящего из 1-1,5 % каустической соды и 4- 8 % извести (масса к объему раствора).

Раствор может быть утяжелен мелом или баритом. Для гидрофобизации барита используется сульфонол. При необхо­димости уменьшить фильтрацию в систему добавляют 2-3 % (масса к объему) выскоокисленного битума.

Эмульсионные РНО (содержание воды более 10 %)

Известково-битумный эмульсионный раствор (ЭИБР) явля­ется основным видом РНО этого типа. Примерный компонент­ный состав ЭИБР: 1) дизельное топливо марки Л; 2) высоко-окисленный битум; 3) известь; 4) вода с учетом активности извести; 5) сульфонол; 6) барит. В эту основу при перемеши­вании с целью эмульгирования добавляют минерализованную воду требуемой активности. Оптимальное объемное содержа­ние эмульгированной воды определяется по таблицам. Для растворов плотностью 1,2 и 2,0 г/см3 эта величина соответст­венно равна 0,42 и 0,18. Для повышения устойчивости ЭИБР к обращению фаз рекомендуется ввод лишь до 1 % смад-1. Эмульсионные РНО, стабилизированные мылами органиче­ских кислот.

а) РНО на основе промысловой нефти и кубовых остатков синтетических и жирных кислот (КО СЖК) или гудронов растворительных и животных жиров. Состав РНО с учетом последовательности ввода: нефть – 40-50; КО СЖК фракции C2i и выше (или гудронов растительных и животных жиров) – 3-4; известь – 3-4; каустическая сода-0,5-1; вода - до 100.

Термостойкость до 120 °С.

б) РНО на основе дизельного топлива и окисленного петролатума. Состав РНО с учетом последовательного ввода: дизельное топливо – 35-40; окисленный петролатум - 6-7; СЖК фракции gs-С9-0,3-0,5; барит; минерализован­ная вода - до 100; известь-3-5.

Термостойкость до 120 °С.

в) РНО на основе дизельного топлива, окисленного петро- латума и органофильного бентонита. Состав РНО с учетом последовательности ввода: дизельное топливо -40-50; окисленный петролатум - 2,5-3; 25 %-ый раствор хлорида кальция—до 100; бентонит — 5; структурообразователь - 1; известь - 3. Термостойкость достигает 180-200 °С.

Существует и ряд других эмульсионных систем этого типа, отличающихся лишь содержанием КО СЖК, органической глины, технических жирных кислот, гудронов, битумов, госсино-ловой смолы и других компонентов. Вариация компонент­ного состава позволяет улучшить тиксотропные и реологиче­ские свойства РНО или повысить их термостойкость.

Как и для предыдущего типа эмульсионных растворов, улуч­шение структурно-реологических и фильтрационных свойств достигается дополнительным вводом кислотосодержащих про­дуктов совместно с омыляющим компонентом, битума или твер­дых активных структурообразователей. Лучшее эмульгирова­ние воды повышает электростабильность системы.

Эмульсионные РНО, стабилизированные амидами и ами­нами жирных кислот [62]. Основным эмульгатором являются сложные эфиры ненасыщенных жирных кислот и триэтано-ламина (эмультал) и амиды, получаемые при взаимодействии гудронов растительных и животных жиров и моноэтанол (ук-рамин).

а) РНО на основе эмультала. Состав РНО с учетом последовательности ввода: дизельное топливо – 50-65; эмультал – 1-2; окисленный петролатум – 2-4; бентонит -0,5-1; минерализованная вода - до 100.

Термостойкость до 80 °С; РНО может быть утяжелен ба­ритом до плотности 1,7 г/см3.

б) РНО на основе украмина. Состав РНО с уче­том последовательности ввода: дизельное топливо - 46-47; украмин; минерализованная вода; мел (известь).

Термостойкость до 200 °С, РНО может быть утяжелен су­хим баритом.

Структурно-реологические свойства этих растворов снижа­ются добавками дизельного топлива. Повышение вязкости осу­ществляется добавкой воды и эмульгатора.

Общим для всех типов РНО является необходимость вы­полнения последовательного ввода реагентов и тщательного механического перемешивания системы. В связи с этим на бу­ровой должны использоваться гидромониторные перемешива-тели, а в лабораториях — высокооборотные мешалки (более 2000 об/мин).