Б.Т.Ратов

Т.А.Жанабаев

Каспийский общественный университет, Казахстан

Исследование влияния температуры, минерализации и выбуренного шлама на буровой раствор

Было изучено влияние на показатели буровых растворов (БР) различных факторов: температуры, полиминеральной агрессии (0,5% СаСl₂ и 5% минерализованной пластовой воды), «загрязняющей» глины ( шлама), имеющих место в реальных условиях бурения скважин и, как правило, осложняющих регулирование параметров бурового раствора. В экспериментах использовали БР, приготовленный на основе суспензии куганакской глины, содержающей: 0,2% КОН; 5% ПЭГ; 0,4% ПАЦ-НВ; 0,05%ПАЦ-ВВ; 7%КСl; 2% K ₂ SiO₃; ДСБ-4ТМП. Результаты экспериментов обобщены в таблице 1и 2. Анализ данных таблицы-1 позволяет заключить следующее. Присутствие в системе БР 0,5% СаСl₂ практически не оказывает влияния на фильтрационные свойства, но в то же время вызывает существенное увеличение показателей вязкости (УВ) и стуктурно-механических свойств (СНС). Для преодоления отрицательного действия СаСl₂, как показывает данные таблицы-1, эффективна обработка 0,5%ФХЛС (раствор №3).

Аналогичное действие на вязкостные и стуктурно-механические свойства БР оказывает добавка 5% пластовой воды, приводящая также к значительному увлечению показателя фильтрации. Дополнительная обработка БР 0,3% ПАЦ-НВ нейтрализует действия агрессивной среды (катионов Са²⁺ и Мg²⁺, присутствующих пластовой воде) и возвращает показатель фильтрации к исходному значению. Загустевание раствора легко преодолевается обработкой 0,25% ФХЛС (раствор №5).[1]

Введение в БР «загрязняющей» глины (раствор №8) отразилось на увеличении вязкостных и стуктурно-механических свойств. Однако после центрифугирования раствора (оно имитировало прохождение раствора через гидроциклонный пескоотделитель) обеспечивалось фактически полное удаление частиц шлама и грубодисперсных частиц куганской глины. «Очищенный» от шлама и грубодисперсных частиц куганской глины КИБР имел удовлетворительные показатели структурно-механических и фильтрационных свойств. Эти данные свидетельствуют о том, что, благодаря высоким ингибирующим, гидрофобизирующим, селективно-флокулирующим свойствам, буровые растворы предотвращает диспергирование самозамес выбуриваемой породы и способствует эффективной очисткой бурового раствора.

В таблице -2 приведены результаты экспериментов, позволяющие оценить влияние температуры на показатели БР. В экспериментах использовали два фильтр-пресса конструкции ВНИИБТ и тот же состав БР, что и в предыдущем исследовании. Растворы прогревали 4 часа, после чего у раствора в 1-ом фильтр-прессе замеряли показатель фильтрации при температуре прогрева (в забойных условиях). Раствор во 2-ом фильтр-прессе, который использовали как автоклав, охлаждали до комнатной температуры и замеряли показатели УВ, СНС, вязкость, рН. Анализ данных таблиц -2 показывает, что с повышением температуры, обусловливающем протекание

Таблица-1. Влияние различных факторов на показатели БР

№п/п	Добавки в исходный состав БР(%);					Показатели БР
	СаСl2	Пластовая вода	Глино-пластовая (шлам)	ПАЦ-НВ	Окзил	Ρ, Кг/м^3	УВ с	Ф см^3	СНС,дПа		рН
									1мин	10мин
1	-	-	-	-	-	1150	51	4	18,2	56,4	9,3
2	0,5	-	-	-	-	1150	76	6	112,5	164	8,6
3	0,5	-	-	-	0,5	1150	44	5	32,6	46,7	8,5
4	-	5	-	-	-	1150	68	11	72,3	114,4	7,9
5	-	5	-	0,3	0,25	1150	32	5	22,8	48,5	8,2
6	-	-	8	-	-	1210	77	3	33,4	72,5	9,0
После центрифуирования по методике ВНИИБТ
7	-	-	-	-	-	1110	26	5,5	12,2	23	8,9

*Использовали пластовую воду кальциево- магниевого типа плотностью 1150кг/м³

Таблица-2. Влияние температуры на показатели БР

№п/п	Добавки в БР	Температура, ^0С	Параметры БР
			УВ с	Ф см^3	ηпл Мпа,с	τ0 дПа	рН
1	Исходный состав	22	51	4	18,2	74,0	9,3
2	Исходный состав	100	42	11	14,4	56,2	9,0
3	№1+0,5% ПАЦ-НВ	100	54	5,5	17,4	63,5	9,2
4	№1+0,5% ПАЦ-НВ	120	45	9	13,6	46,4	9,3
5	№1+0,75% ПАЦ-НВ	120	52	6	14,7	51,6	9,3
6	№1+0,75% ПАЦ-НВ	140	36	14	10,3	40,2	8,4
7	№1+1,25% ПАЦ-НВ	140	46	6,5	13,8	49,5	9,0
8	№1+1,25% ПАЦ-НВ	160	22	34	5,4	16,8	7,8
9	№1+1,75% ПАЦ-НВ	160	26	9,5	12,8	29,4	8,2
10	№1+2% ПАЦ-НВ	160	38	5	16,2	41,4	8,8

процесса термоокислителный деструкции реагентов- стабилизаторов ПАЦ-НВ и ПАЦ-ВВ, отмечается закономерный рост показателя фильтрации и снижение показателей вязкости и структурно-реологических свойств.

Дообработка БР ПАЦ-НВ в массовых долях 0,5% (суммарная добавка 0,95% ПАЦ-НВ и 0,05% ПАЦ-ВВ) при температуре 100⁰С и 1,25% (суммарная добавка 1,75% ПАЦ-НВ и 0,05% ПАЦ-ВВ) при температуре 140⁰С обеспечивали подержание показателей фильтрации на приемлемом уровне с учетом известных рекомендаций.

Как показали эксперименты при температуре 160⁰С, даже при содержании ПАЦ-НВ- 1,75% и ПАЦ-ВВ- 0,15% имеет место резкое увеличение показателя фильтрации (до 34см³), что обусловлено бурно протекающим процессом термоокислительный деструкции, приводящим к разрыву молекулярных цепей ПАЦ. Эти данные совпадают с рекламными данными фирмы производителя АО «Новиянт КМЦ», при температуре 150⁰С имеет место разрыву молекулярных цепей ПАЦ вследствие термической деструкции.

Следует отметит, что расход реагентов на основе полианионной целлюлозы для осуществления стабилизирующей функции в условиях повышенных температур (до 130-140⁰С), судя по полученным данным таблицы-2 на 33,3-60% меньше чем КМЦ-500 (600). Повышенная устойчивость реогентов на основе ПАЦ к термоокислительный деструкции по сравнению с КМЦ обусловлена, по видимому, существенным различием их по степени полимеризации (1200-1500 против 500(600) у КМЦ) и степени этерификации (110-120 против 85-90 у КМЦ).

Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что под действием различных «возмущающих» факторов показатели БР, как свидетельствуют данные таблицы-1 и 2, легко преодолевается дополнительной обработкой реагентами, предусмотренными рецептурой БР.

Литература:

1. Роджерс В.Ф. Состав и свойства промывочных жидкостей. –М.:-Недра.-1967.