Файл: 1. Разновидности глинистых растворов. Функциональный состав глинистых растворов.doc

• 
  фазовому состоянию дисперсионной среды,
  
• 
  природе дисперсионной среды,
  
• 
  степени дисперсности,
  
• 
  фазовому состоянию дисперсной фазы,
  
• 
  методу получения дисперсной фазы,
  
• 
  природе дисперсной фазы.
  

Соответствующие данной классификации типы буровых растворов принято далее подразделять на различные виды в зависимости от степени минерализации дисперсионной среды, вида растворённых в ней неорганических соединений, характера химической обработки, cоотношения между водой и углеводородной жидкостью и т.п.
6. Растворы на углеводородной основе, особенности применения, сравнительная оценка.

Промывочные жидкости этого типа представляют собой дисперсные системы, в которых дисперсионной средой служит углеводородная жидкость - продукт переработки нефти.

Первоначально сырую нефть использовали при вскрытии продуктивных пластов с низким пластовым давлением для того, чтобы уменьшить загрязнение коллектора и повысить продуктивность скважины. Небольшая плотность нефти, невозможность её утяжеления из-за отсутствия удерживающей способности, обусловили разработку углеводородных систем, обладающих способностью к образованию фильтрационной корки и структуры, обеспечивающей удержание утяжелителя. Так были созданы два класса буровых растворов на углеводородной основе:

- "безводные" растворы,

- обращенные (инвертные) эмульсионные растворы.

Основное различие между растворами этих двух классов состоит в концентрации водной фазы в дисперсной системе. "Безводные" или собственно растворы на углеводородной основе содержат до 5% водной фазы. Обращённые эмульсионные растворы содержат от 15 до 60% водной фазы. 

Область применения

Вскрытие продуктивных нефтеносных пластов,

Бурение интервало, сложенных неустойчивыми глинистами породами, мощных толщ соли с пропластками калийно-магниевых солей, скважин с очень высокими забойными температурами, интервалов содержащих сероводород и диоксид углерода,

При бурении горизонтальных и сильнонаклонных скважин с большим горизонтальным смещением забоя

Гуматно-Лигносульфонатный раствор
Основа	Защитные коллоиды	Спец реагенты и добавки
Вода пресная + глина	УЩР + ССБ или ФХЛС -разжижитель и понизитель водоотдачи	Na2CO3, NaOH – регулятор щелочности, ФХЛС понизитель водоотдачи, Пеногаситель, Смазочные добавки, Утяжелитель, Хроматы повышение термостабильности

7. Гуматно-лигносульфонатный глинистый раствор. Сравнительная оценка. Решение проблемы загустевания пресного глинистого раствора.


8. Полимеры - структурообразователи и механизм их действия.

Для усиления структуры в малоглинистом растворе необходимо использовать полимеры структурообразователь, который бы связывал глинистые частицы между собой.

Таким полимером является полимер с анионной группой. Развернутая молекула полимера связана мостиком с глинистой частицей, то есть молекула полимера связывает между собой частицы глины, укрепляя их прочностью

Для этого нужно: Хорошая гидратация и диспергирование бентонита, полимер должен иметь развернутую конформацию, концентрация полимера должна быть небольшая, такой, чтобы при адсорбации полимер покрывал бы не более 50% поверхности глинистой частицы
9. Буровые растворы на основе солей муравьиной кислоты. Вскрытие продуктивного пласта с использованием буровых промывочных жидкостей

Дисперсная среда – это слабые соли щелочных металлов и муравьиной кислоты, были разработаны компанией Shell

Насыщенные растворы	Конц в % по массе	Плотность при н.у (20С)
NaCOOH	45	1,34
KCOOH	76	1,6
CsCOOH	83	2,37

Эти р-ры имеют такую плотность без ввода доп утяжелителя, поэтому являются отличными промывочными жидкостями при закачивании скважин. Они обладают низкой вязкостью, малую коррозийную активность, малотоксичны и неопасны для окр среды, способны к биоразложению, имеют низкую темп кристаллизации, совместимы с полимерами ВМС, ингибируют развитие бактерий

Промывочные жидкости для вскрытия продуктивного пласта

В результате засорения пласта затрудняется приток флюида из пласта в скважину, следовательно:

1. 
   Удлиняется период вызова приток из скважины
   
2. 
   Из-за более позднего ввода скважины в эксплуатацию, затраты на строительство окупаются более долгое время и прибыль получается с отсрочкой
   

В связи с этим были разработаны специальные промывочные жидкости, которые в меньшей степени загрязняют продуктивный пласт и обеспечивают более быстрое освоение скважины и облегчают добычу углеводородов

Для вскрытия продуктивного пласта используют промывочные жидкости на водной, углеводородной и синтетических основах
11. Специальные реагенты и добавки, используемые при приготовлении глинистых буровых растворов.

Пена, это система, состоящая из пузырьков газа, разделенных пленками жидкости. Пену применяют для очистки забоя при бурении.

Свойства Пенообразующая способность раствора ПАВ зависит от типа состава и кон ПАВ, наличие стабилиз добавок, а в воде примесей солей, нефти, взвешенных мин частиц, температуры р-ра и давления.

Кратность – способность пен сохранять определенное время свою первоначальную форму в отличие от жидкостей позволяет рассматривать их как структурированные системы. обладающие свойствами твердых тел


10. Слабоминерализованные глинистые растворы. Особенности, влияющие на состав слабоминерализованного глинистого раствора. Сравнительная оценка и область применения.

Это раствор, в котором дисперсная среда содержит NaCl от 10 до 35 г/л

Используют в тех случаях, когда нет пресной воды

-При бурении на море, когда для приготовления р-ра используется морская вода

- при отсутствии пресной воды, когда в качестве жидкости затворения используется пластовая вода, содержание NaClв которой не превышает 35 г/л

Особенности, влияющие на состав
Фактор	Влияние на дисп сис			Влияние на состав р-ра
Наличие электролитов в составе воды затворения	1.Затрудняется гидратация и диспергирование глины 2.Понижается содержание коллоидных частиц 3.Понижается эффективность мицелообразующих защитных коллоидов 4.Понижение рН р-ра за счет вытеснения Н+ из крист решетки глин частиц			Требуется предварительная гидратация бентонита в пресной воде, повышенная концен глины в р-ре, необходимость применения органических реагентов для понижения водоотдачи. Повышенная конц мицелообразующих реагентов или ВМР Повышенная концентрация щелочи для рН
Наличие в воде 2 валентных катионов металла		Ухудшается гидратация и диспергирование глины			Нужно присутствие реагентов, связывающих 2-ч валентные катионы.
Достоинства__Недостатки'>Достоинства			Недостатки
Слабоминерализованные глин р-ры имеют такие же достонства как и пресные глин р-ры + наличие ингибирующие способности			Такие же как и у пресных глин р-ров, но выраженные в меньшей степени, благодаря ингибирующей способности
Область применения			Такая же как и у пресных, но еще можно использовать при бурении песчано глин отложений

12. Пена как циркуляционные агенты при бурении скважин. Состав пены. Кратность пены.

Это растворы в которых выполняются 2 условия.

Конц тв фазы не превышает 6-10% по объему. Отношение выбуренной породы к содержанию бентонита в тв фазе не должно превышать 2. Выб пор/бент <=2

Особенности
Фактор	Влияние на дисп сис	Влияние на состав р-ра
Небольшая конц глины в р-ре	Недостаточность прочность структуры Плохая удерживающая способность	1 Необходимость использования высококачественного бентонита не ниже марки «В» 2 Нужно приготовление р-ра на пресной воде для обеспечение хорошей гидратации и диспергировании глины 3 Нужен реагент связывающий 2-х валентные катионы металла 4 Нужно присутствие полимера структурообразователя 5 Нужно присутствие щелочи для обеспечения развернутой конформации молекул
Достоинства		Недостатки
Высокие показатели работы долота Небольшой расход		Малая плотность – нельзя испоьзовать при вскрытии пластов с АВПД Сложность поддержания св-в
Область применения		Интервалы сложенные глин породами, невысокое пластовое давление, совершенная система очистки

13. Малоглинистые полимерные растворы. Особенности, определяющие состав малоглинистых полимерных растворов. Сравнительная оценка. Область применения.

• 
  фазовому состоянию дисперсионной среды,
  
• 
  природе дисперсионной среды,
  
• 
  степени дисперсности,
  
• 
  фазовому состоянию дисперсной фазы,
  
• 
  методу получения дисперсной фазы,
  
• 
  природе дисперсной фазы.
  

Соответствующие данной классификации типы буровых растворов принято далее подразделять на различные виды в зависимости от степени минерализации дисперсионной среды, вида растворённых в ней неорганических соединений, характера химической обработки, cоотношения между водой и углеводородной жидкостью и т.п.


17. Безглинистые промывочные жидкости на водной основе. Требования к безглинистым буровым растворам. Обеспечение удерживающей способности, рецептуры.

Без глинистые растворы Недостатки глинистых растворов, следующие: - загрязнение продуктивных пластов -растворы подвержены влиянию электролитов -большой объем отходов -образуя большую глинистую корку, уменьшается механическая скорость проходки.	ТРЕБОВАНИЯ К БЕЗГЛИНИСТЫМ БУРОВЫМ РАСТВОРАМ 1.должен обладать способностью к структурообразованию; 2.должен быть способен образовывать фильтрационную корку, ограничивающую поступление фильтрата в породу; 3.должен иметь простой состав (практически невозможно, поскольку всегда содержатся соли в воде) 4.не должен содержать глину.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ (Это водные растворы полимеров.) 1. Повышение концентрации полимеров. Повышение концентрации полимеров имеет отрицательное влияние на свойства раствора, поскольку вязкость полимера, вводимого в раствор – высокая, при этом гидравлические потери возрастают. Этот способ не используется (отказались). 2. Использование биополимеров с разветвленной конформацией (биополимеры). Биополимеры могут иметь сильно разветвленную структуру, при выключении бурового насоса, молекулы полимера цепляются друг за друга, образуя «сетку», которая препятствует падению частиц шлама. Это основной, используемый в зарубежной практике, способ получения растворов. 3. Временная сшивка линейных полимеров. При вводе в раствор полимера поливалентных Ме (Cr2+, Al3+), содержащийся в растворе, образует с полимером комплексное соединение и как бы сшивается при этом молекулы образуют сетку, которая удерживает твердые частицы во взвешенном состоянии, когда буровой насос не работает (выключен). При включении бурового насоса структура (сетка) разрушается и раствор разжижается.
Рецепт Состав раствора, следующий: а) вода, б) метас 3-5 кг/м3 , в) NaOH (KOH) – 0,3 - 1,125 кг/м3, г) KАl(SO4)2*12H2O- 1-5 кг/м3 – это алюмокалиевые квасцы, которые обеспечивают сшивку и образование сетки при отсутствии циркуляции бурового раствора.  в) и г) – вводятся в виде водного раствора

23. Предотвращение повышения твердой фазы при бурении с использованием малоглинистого полимерного раствора. Поддержание структурообразования и регулирование фильтрационных свойств малоглинистого полимерного бурового раствора.

Для предотвращения повышения содержания твердой фазы в малоглинистом растворе нужно:

-не использовать при бурении интервалов, содержащих глины;

-не допускать рециркуляцию шлама, для чего производить качественную очистку бурового раствора от выбуренной породы;

-удалить из раствора тонкодисперсную выбуренную породу, используя полимеры – селективные флоккулянты

Поддержание структурообразования

Полимер при очистке малоглинистого бур р-ра может удаляться из р-ра вместе со шламом, его концентрация в растворе уменьшается, отсюда необходимость регулярно довводить полимер в глинистый раствор причем дозировка полимера должна быть очень точной, так как его передозировка в малоглинистом р-ре может снизить структурообразование. Нужно строго следить за тем, чтобы концентрация полимера не превысила пороговой величин.

Фильтрационные свойства малоглинистого бурового раствора зависят от концентрации в нем бентонита, поэтому можно следить за его концентрацией и пополнять его, при этом необходимо, чтобы выполнялось условие Vвыб пор/Vбен < = 2

Иначе идет снижение проницаемости глинистой корки

18. Агрессия Н2S и CO2 и борьба с ней.

H2S Источником H2S могут быть: - природный газ; - попутный нефтяной газ; - поастовая вода, - лигносульфонаты, которые разлагаются при высоких температурах	CO2 Агрессия СО2 может возникнуть из: - природного газа; - пластового газа; - воды, используемой для приготовления РВО; - атмосферы при интенсивном перемешивании бурового раствора.
Отрицательные 1) Возможность отравления персонала, допустимое содержание H2S в растворе не должно превышать 10 мг/м3 от объема газовой фазы, содержащейся в растворе 2) Усиленная коррозия бурильных труб 3) Сероводород ухудшает свойства раствора		последствия 1) Сильнее повышается ДНС при малых изменениях пластической вязкости. 2) Увеличивается Рф также как и Мф. Мф должно быть >5см3 0,02 н(норма) Н2SO4, отношение Мф/Рф-высокое
Борьба 1) Щелочная нейтрализация H2S (во избежание присутствия молекул H2S и отравления необходимо поддерживать водородный показатель рН>10. Это можно сделать с использованием каустической соды NaOH или извести Са(ОН)2, которые обеспечивают щелочную нейтрализацию H2S. 2) Метод связывания H2S в нерастворимые соединения (метод превращения) Существует ряд веществ, которые при взаимодействии с H2S образуют твердые вещества, которые не растворяются в воде даже при рН=7. Такие реагенты применяются на практике – это есть реагенты- нейтрализаторы.			Надо связать карбонаты и бикарбонаты в нерастворимые соединения. Для этого необходимо использовать реагенты, содержащие Са2+: - известь Са(ОН)2; - гипс (сернокислый кальций) СаSO4; - CaCl2.

24. Материалы для буровых растворов.

БПЖ характеризуются компонентным (вещественным) и долевым составами, которые определяют его рецептуру. Рецептура – перечень компонентов, составляющих ПЖ, и их долевой (массовый, объемный) состав.

Компоненты, входящие в состав БР (материалы, химреагенты и спецдобавки), могут вводится: в твердом виде, после предварительного растворения и иметь сложный состав.

Рецептура хлоркалиевой ПЖ (кг на 1 м3):	Технологические свойства хлоркалиевой ПЖ
• 50–80 глины; • 30–50 КСl; • 5–10 полимера (КМЦ, крахмал, метас, лакрис); • 30–50 КССБ; • 3–6 КОН; • 2–3 пеногасителя; • 870 – 920 воды • 5 – 10 смаз.добавки Утяжелитель добавляют до получения требуемой плотности ПЖ.	 = 1,08-2,0 г/см3, УВ = 25-40 с, к = 2 мм, В = 4-8 см3/30 мин, СНС1 = 12-60 дПа, СНС10 = 36-120 дПа, рН = 9-9,5.

19. Глинистые растворы с полисолевой минерализацией. Особенности реологических свойств растворов, сравнительный анализ и область применения.

Глинистые растворы с полисолевой минерализацией – это глинистые растворы, содержащие несколько солей MgCl2, KCl, NaCl. Такие растворы используются при разбуривании соленасыщенных толщ, содержащих пропластки калийно-магниевых солей (карналлит, бишофит, галин) Эти соли будут растворяться в насыщенном растворе NaCl, калий не раст-ся

Фактор	Влияние на дисп систему	Влияние на сост глин р-ра
Очень выс минерал р-ра	Очень плохая гидратация и диспергирование глин. Частиц, проницаемая глин корка Мицелообразующие реагенты теряют свою активность Ухудшается растворимость и глобулизация мол полимеров Понижение pH р-ра Уменьшение растворимости газов и вспенивание. Понижение эффективности реагентов-полиэлектролитов (КМЦ, полиакрилаты)	Желательна предварительная гидратация бентонита, Высокая конц глины в рас-ре норм вязкости Нужно применять ВМС-защ колл Повышенная конц ВМС Повышенный расход щелочи для поддержания рН Нужны пеногасители Нужны антикоррозионные добавки
Очень выс конц 2-х вал катионов Ме	Понижение эффективности реагентов-полиэлектролитов (КМЦ, полиакрилаты)	Нужно применение неиногенных полимеров или модифицированных полиакрилатов, устойчивых к действию поливалентных катионов

20. Гидрогель магния. Обеспечение удерживающей способности в растворах с конденсируемой твердой фазой. Отличие гидрогеля от солегеля.

Гидрогель. Для приготовления раствора с прочной структурой содержание ионов Mg2+ в гидрогеле должно быть не меньше 12 г/л и концентрация NaOH должна быть не менее 20 г/л. Основой для приготовления гидрогеля магния служит рассол магнийсодержащих солей. Варианты: -галит (NaCl) + бишофит (MgCl2×6H2O); -карналлит (KMgCl3×6H2O); -полиминеральная пластовая вода.
ДОСТОИНСТВА - стоек к воздействию пластовых вод любой минерализации; - образует фильтрационные корки, полностью растворяющиеся в процессе кислотной обработки; - при температуре до плюс 50 °С вообще не растворяет, а при более высокой – мало растворяет вскрываемые отложения (слабо растворяет бишофит и карналлит); - не чувствителен к действию посторонних электролитов; - имеет сильную ингибирующую способность.	НЕДОСТАТКИ  - огромная материалоемкость (необходимо большое количество минерализатора); - загрязняют окружающую среду; - затрудняет интерпретацию электрокаротажа.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ   Эти растворы применяют для разбуривания соленосных отложений с пропластками бишофита, карналлита и соленосных глинистых пород При обработке рассола щелочью в последнюю целесообразно вводить 2…3 % тонкодисперсных частиц мела (асбеста, низкосортной глины), которые в этом случае служат центрами кристаллизации (активированной затравкой) и позволяют снизить расход солей магния и щелочи. Следовательно, получаем гидрогель, обладающий структурообразованием и способностью образовывать тонкую непроницаемую корку на стенке скважины.

22. Малосиликатные минерализованные растворы. Особенности, влияющие на их состав. Сравнительная оценка и область применения.

Малосиликатные минерализованные растворы – это ингибированные растворы, которые содержат в своем составе от 2 до 5 % жидкого стекла, выполняющая роль ингибитора

Механизм ингибирующего действия жидкого стекла

1. 
   Жидкое стекло образует «кислый» гель, который проникает в микротрещины глинистой породы, склеивает кусочки этой породы друг с другом в монолитный массив
   
2. 
   Силикат натрия реагирует с поглощенными катионами Cа2+ в результате на глинистой породе образуется пленка гидросиликата кальция, которая затрудняет проникновение воды в глину
   

Особенности влияющие на состав

Фактор	Влияние на дисперсную истему	Влияние на состав глинистого раствора
Высокая минерализация глинистого раствора Пристутствие жидкого стекла	Плохие гидратация и диспергирование глины Потеря эффективности мицеллообразующих реагентов Высокая щелочность раствора Возможность загустения глин р-ра под влиянием жидкого стекла	Необходимость предварительной гидратации глины и повышенная концентрация глины в растворе Необходимое присутствие ВМС Отсутствие необходимости в регулировании щелочности и соблюдать правильный порядок ввода реагентов в раствор.
Область применения и сравнительная оценка Р-ры могут использоваться при разбуривании аргиллитоподобных глинистых пород, содержащих поглощенные катионы Са 2+. Данные растворы нельзя применять при вскрытии продуктивных пластов, так при взаимодействии жидкого стекла с катионами Са2+, который может содержаться в пластовой воде, образуется нерастворимый осадок CaSiO3, что ухудшает проницаемость пласта. Эти растворы не рекомендуется использовать при бурении интервалов, содержащих гипс и агидриды, так как жидкое стекло при взаимодействии с Са++ образует нерастворимый силикат, который удаляется только в системе очистки, что не экономично!