Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин Федосов Ростислав Иванович

Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин
<
Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Федосов Ростислав Иванович. Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин : Дис. ... канд. техн. наук : 05.15.10 Краснодар, 1996 176 с. РГБ ОД, 61:96-5/859-2

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ современного состояния и проблем промышленного применения полимерных буровых растворов 10

1.1. Перспективы развития безглинистых буровых растворов на основе полимеров

1.2. Обзор достижений в области создания основы полимерных гидрогелевых буровых растворов

1.2.1. Анализ рецептур буровых растворов на основе биополимеров

1.2.2. Анализ рецептур безглинистых буровых растворов на основе синтетических полимеров

2. Разработка требований к растворам безглинистым и с малым содержанием твердой фазы

2.1, Требования к технологическим свойствам растворов,предназначенных обеспечивать высокие скорости бурения

3. Подбор реагентов полимерной основы» разработка способов приготовления и исследование свойств буровых растворов на ос нове гидрогелей полимеров

3.1. Разработка биополимерного реагента и безглинистого бурового раствора на .его основе

3.2. Подбор полимерной основы из числа синтетических полимеров, применяющихся в бурении и разработка способа приготовления полимергидрогелевых буровых растворов .,

3.3. Разработка и исследование безглинистого бурового раствора, содержащего в качестве флокулянта - алкилсили-конаты щелочных металлов

3.4. Разработка и исследование безглинистой системы бурового раствора на водной основе для условий сероводородной агрессии и АВПД

3.5. Сравнительные исследования гидрогелевых растворов на основе пиополимерных реагентов и оксиэтилцеллюлозы и разработка способов регулирования их свойств 82.

3.6. Разработка усовершенствованного способа приготовления полимергидрог елевых буровых растворов 90

3.7. Исследование влияния модифицирующих добавок на реологические, фильтрационные и структурно-механические свойства полимергидрогелевых буровых растворов при температуре 93

3.8. Разработка и исследование полимергидрогелевых растворов на основе минерализованных вод 102

3.8.1. Разработка способа приготовления и утяжеления полимер гидрогелевых буровых растворов на основе минерализо ванных вод и рассолов 110

3.9. Разработка гидрогелевого бурового раствора на основе минерализованных пластовых вод, устойчивого при забой ных температурах до 140С 114

3.9.1. Способ приготовления полимергидрогелевого бурового раст вора на основе минерализованных пластовых вод, устойчи вого при забойных температурах до 140С 121

3.9.2, Исследование термостойкого полимергидрогелевого раст вора 122

4. Исследование технологических свойств полимерных буровых растворов 127

4.1. Оценка ингибирующих свойств полимергидрогелевых буровых растворов 127

4.2. Определение диспергирующих свойств полимергидрогелевых буровых растворов 130

4.3. Исследование влияния полимергидрогелевых буровых растворов на качество вскрытия продуктивных пластов 138

5. Результаты промысловых испытаний гидрогелевых буровых растворов 147

5.1. Промышленные испытания полимергидрогелевых буровых растворов на основе ОЭЦ 147

5.2. Промышленные испытания полимергидрогелевого раствора на основе минерализованной пластовой воды, устойчивого при забойных температурах до 140С

5.3. Экономическая эффективность применения полимергидроге левых буровых растворов 152

Основные выводы и рекомендации 155

Литература 158

Приложения163

Введение к работе

Актуальность_поблеш. Общее развитие экономики страны определяется энерговооруженностью ее отраслей. Одним из направлений роста энерговооруженности является увеличение объемов добычи нефти и газа и снижение их себестоимости.

Обзор достижений в области создания основы полимерных гидрогелевых буровых растворов

В начале 60-х годов фирмой "Эссо Продакшен Рисеч" (США) были начаты исследования по разработке "идеального" раствора, который обладал бы всеми преимуществами недиспергирующих растворов с небольшим содержанием твердой фазы и даже превосходил бы их по своим специфическим свойствам [56J .

При разработке рецептуры "идеального" раствора перед специалистами стояла сложная задача, так как новый раствор должен:- обладать оптимальными реологическими свойствами во всех частях циркуляционной системы скважины при малой концентрации используемого полимера;- сохранять первоначальную вязкость;- обладать способностью поддерживать утяжелитель (барит) во взвешенном состоянии;- сохранять эффективность своего действия в условиях высоких температур;- быть невосприимчивым к загрязнению водорастворимыми солями. Кроме того, используемый для получения этого раствора полимер должен обладать одновременно свойствами добавок, повышающих вязкость буровых растворов, а также снижающих их фильтрацию.

В ходе лабораторных исследований было установлено, что указанным требованиям удовлетворяет лишь биополимер, известный под торговым наименованием "дуовис", продуцентом которого является известный вид фитопатогенных бактерий апЛДОГШй , сшрмЫЗ, штамм B-I459, детально изученный профессором Янес с сотрудниками (1954 г.) в Северной Региональной лаборатории (г.Петория, США). Производство биополимера освоено рядом компаний "Эссо Продакшн Рисеч", компания

"Келко" и др. ХС-полимер содержит Д-глюкозу, Д-маннозу и Д-глюку роновую кислоту в соотношении 3:3:1. Он также имеет 4,7% 0-ацетиль ных групп и 3,0-3,5% пировиноградной кислоты ( в виде кеталя на глюкозних единицах). Молекулярная масса - около 24 млн [l7j . Товарныйбиополимер, выпускаемый фирмами США (молекулярная масса I млн).является продуктом переработки углеводов C(ltcOnjV6CtuZe,S бактериями JLdHlnOinoh.u.b Отсюда (начальные буквы слов) и появилось второе обозначение биополимера ХС.В 1967 году опубликован опыт использования биополимера ХС в бурении [56j . Описываемый биополимерный раствор обладает вязкостью, близкой к вязкости воды в насадках долота и достаточной для качественной очистки забоя и выноса породы через затрубное пространство. Он не чувствителен к загрязнению гипсом, цементом и солями, хорошо обрабатывается различными добавками и может применяться при температурах до Ю0-120С, без существенного изменения свойств.

Производство подобных полимеров в 1976 году организовала фран цузская фирма СЕСА. В настоящее время СЕСА выпускает биополимеры под торговым наименованием JtKLLQLC.yft ОН _ неиногенные полисаха риды с молекулярной массой более 500 тыс. и s/KLCQUTtt-CX. анало гичные полисахариды с молекулярной массой, превышающей миллион. Про изводство биополимеров в крупном масштабе освоила также французская фирма Она выпускает продукцию под торговым наименованием КтіОСІОрОІ-сЗу g связи с развитием крупнотон нажного производства (в 1986 году только в США было выпущено 1000 тонн ХС-полимера), цена на мировом рынке на биополимеры снизилась повти в два раза, с II тыс.долларов за тонну в 1978 г. до 6 тыс. в 1978 г. По данным фирмы в 1996 году стоимость I тонны биополимера Родопол-23П составляет 12 тысяч долларов. Ряд стран СЭВ наладили производство подобных полисахаридов. Так, в ГДР и Венгрии разработаны собственные штаммы б акт epviftjC-UJithorn О П&і CamfZStliZ нХапікотопа fac&nl ассимулирующие сахара. Биополимер состоит из смеси мономеров Д-глюкозы, Д-маннозы, г люку -роновой кислоты и лактона глюконовой кислоты. Применение бурового раствора на основе этого полимера позволило повысить скорости бурения и улучшить технико-экономические показатели при проводке скважин в Польше. Имеются также сообщения об использовании в лабораторных разработках (в России) ризисферных бактерий бобовых и злаковых культур, как продуцентов микробных полисахаридов, пригодных в качестве полимерной основы, для безглинистых систем l3J . Структурно-механические и реологические свойства растворов био полимеров при концентрации реагента = 0,4$ отвечают требованиям,предъ являемым к обычным буровым растворам. При концентрациях меньших 0,4$ для получения необходимых параметров, в раствор вводят сшивающие до бавки - соли поливалентных металлов, преимущественно соли хрома. Ино гда для расширения рН-диапазона действия сшивающих агентов использу ют, "защищенные" катионы хрома в виде хроморганических соединений, например который является органо-хромовым по h лиэлектролитом (ОХП). Его получают при взаимодействии лигнина с хромовой солью. Установлено, что комбинирование лигносульфанатов с хромовым многоядерным комплексом позволяет значительно улучшить адсорбционные свойства лигносульфонатов. Отличительной чертой ОХП является то, что при контакте с глинистыми породами он подвергается действию мощных притягивающих сил. В результате возникающей на поверхности глинистых пород капиллярной конденсации образуется адсорбционная полиэлектролитная пленка, или мембрана (микрослой), что способствует устойчивости пород, слагающих стенки скважины. Для достижения равновесной адсорбции, обуславливающей образование конденсированной пленки, необходимо, чтобы на поверхности глинистых пород ОХП адсорбировался в определенной концентрации. В зависимости от условий для стабилизации стенок скважины требуется 14,3-48,8 г/л ОХП. Этот реагент способен выступать в качестве флоку лянта. Он обладает большей склонностью к адсорбции, чем разжигатели типа феррохромлигносульфонатов. Система биополимер-ХС-ОХП образуется в результате взаимодействия биополимера-ХС и органохромового полиэлектролита (ОХП). Очень важно то, что в результате этого взаимодействия степень тиксотропии системы существенно возрастает, чего невозможно достигнуть лишь путем повышения концентрации биополимера-ХС.

Промысловые испытания показали, что система биополимер-ХС-ОХП при прокачивании в затрубном пространстве обладает повышенной вязкостью, что способствует улучшению очистки скважины, а при истечении через насадки долота разжижается, благодаря чему повышается механическая скорость проходки, причем в большей мере, чем при применении растворов обычных полисахаридов. Но, несмотря на широкий фронт исследований по микробиологическому синтезу реагентов-полисахаридов и наличие производственных мощностей, промышленный выпуск биополимеров для бурения в нашей стране не налажен, хотя имеется ряд постановлений и решений правительства по этому вопросу. Мировой же рынок в текущий период заполнили различные фирмы США, Франции, Канады, Англии, производящие эти продукты под торговыми наименованиями К &П

Подбор полимерной основы из числа синтетических полимеров, применяющихся в бурении и разработка способа приготовления полимергидрогелевых буровых растворов

Реализация второго направления привела к созданию безглинистого бурового раствора на основе гидрогеля оксиэтилцеллюлозы (ОЭЦ).Из патентной литературы известно, что на ее основе могут быть получены гидрогели действием ионов поливалентных металлов: РЬ++ - при рН больше ТО; А2 +3 при рН = 6,5; Зіг+2 при рН = 6,6; № при рН = = 3,0; ЭД +3 при рН = 4; ТІ+4 при рН = 1,3; Ми/7 при рН = 7,6; Та45 при рН меньше 2,0; /УЬ+5 при рН больше 2. [39] .

Как видно из перечисленного ряда, ионы указанных металлов структурируют растворы ОЭЦ при различных рН. Поэтому при изучении процесса структурообразования и характера образующихся гидрогелей выбирали поливалентный металл в качестве загущающего компонента, исходя из совпадения области рН образования гидрогеля и зоны рН, технологически приемлемой для буровых растворов.

В этой связи были изучены загущающие свойства отсутствующих в указанном выше ряду комплексообразующих ионов: Fe , Сч , AT.

Так как ключевую роль в процессе гелеобразования играет комплекс металла с полимером, комплексообразование в системе: ОЭЦ + КСч ( л)о 12 НрО + MaOH изучали спектрофотометрически, последовательно регистрируя УФ-спектры растворов отдельных компонентов и их смеси в щелочной среде. Спектр поглощения в ультрафиолетовой и видимой области снимали на регистрирующем спектрофотометре OP CO CL рН раствора контролировали прибором рН-340. Увеличение оптической плотности раствора по сравнению с суммарным поглощением компонентов, наблюдавшееся при добавлении щелочного агента к растворам оксиэтилцеллюлозы, содержащим

Смещение макимумов поглощения в зависимости от значения рН системы в области 530-570 пт указывает на различия в химическом составе комплексов Сч+3 - оксиэтилцеллюлоза (рис.7).В целях установления рабочей зоны рН этих систем, в которой структурно-механические и физико-химические свойства возникающих в результате комплексообразования гидрогелей макисально соответствовали бы безглинистым буровым растворам, были исследованы структурно-реологические свойства ряда подобных составов.

В составах, содержащих 0, ОЭЦ + 0,3# КСч (5»04)2« 12 Н20 + +/Va0H, наблюдается быстрый рост структуры. Резко повышается вязкость и тиксотропия. Образующиеся гели обладают устойчивостью к солям и температуре (табл.8), рН этих систем колеблется в пределах от 8 до 12 в зависимости от объема задаваемой щелочи.

Наиболее эффективным рН для получения гидрогелей на основе ОЭЦ и солей хрома является интервал его значений от 9 до II. В этих случаях достигается максимальная вязкость, прочность геля и минимальная фильтрации.

Область же существования образующейся в таких условиях аморфной гидроокиси хрома Сч (0Н)д находится в пределах рН от 6,8 до 12 [IlJ , т.е. в интервале, целиком охватывающем зону рН буровых растворов.сн он.

Известно, что в этом интервале рН ионы Сч подвержены полимеризации с образованием первичных частиц предполагаемой структуры [_20j :пять мест в первой координационной сфере каждого катиона Сч+ макромолекулы. При формировании их в водной среде оставшиеся места занимает координационш-связанная вода. После достижения в растворе неко торой критической концентрации полиядерных комплексов становится возможным образование из них плоских полимерных слоев. Полиморфизм гидроокиси хрома обусловливается наличием этих слоев и сдвигом их относительно друг друга. При таких условиях изменяется система водородных связей между слоями и объем межслоевой воды, что обеспечивает высокую тиксотропию системы ОЭЦ +Сч+ + щелочной агент. Сюда же следует отнести различия в химическом составе гидрогелей с Сч+ на основе ОЭЦ, полученных при различных рН (см.рис.7). При высоких его значениях (9-12) ионы щелочного металла входят в структуру полиядерных комплексов _45j , чем, вероятно, объясняется высокая устойчивость этих систем к минерализации.

При протекании рассмотренных процессов в растворе, содержащем ОЭЦ, осаждения гидроокиси хрома не наблюдается. Образующиеся плоские полимерные слои гидроокиси хрома стабилизируются вошедшим в комплекс ОЭЦ, и система приобретает вязкость и высокие тиксотропиче-ские свойства. В простейшем виде теория структурированных растворов полимеров основывается на представлении, что в покоящемся растворе полимера в любой момент времени имеется достаточное количество длин-ноцепочечных макромолекул, связанных друг с другом в отдельных точках по своей длине за счет временных химических и физических связей, непрерывно исчезающих и снова возникающих вследствие теплового движения. В результате этого в растворе образуется однородная, заполняющая весь объем сетка, придающая ему свойства геля. В движущемся растворе полимера сетка деформируется, разрушается, что приводит к резкому уменьшению эффективной вязкости раствора [5Cj .

На рис.8 показана зависимость эффективной вязкости и статического напряжения сдвига гидрогеля оксиэтилцеллюлозы от концентрации (С) кросс-агента соли КСч ( 0 .12 HgO Концентрация соли металла комплексообразователя-трехвалентного хрома, соответствующая максимальному увеличению показателей структурно-механических свойств растворов, находится в пределах 0,2-0,3$

Изучено также влияние рН на эффективную вязкость и статическое напряжение сдвига гидрогелей ОЭЦ на основе ионов Сч+ .Из рис.9 видно, что наиболее устойчивые структурно-=-реологические свойства гидрогелей ОЭЦ проявляются при рН от 9 до II, что делает их приемлемыми в качестве безглинистых и малоглинистых буровых растворов.

Фильтрационные свойства безглинистого гидрогелевого бурового раствора на основе оксиэтилцеллюлозы изучались при нормальной температуре в условиях полного насыщения системы Л/аСІ в зависимости от концентрации хлористого кальция (рис.10). Присутствие в системе до 5% CaCIp несколько снижает интегральную фильтрацию гидрогелевого бурового раствора и практически не влияет на величину "мгновенной" фильтрации,что является одним из полезных свойств гидрогелевых буровых растворов, обуславливающих увеличение скорости бурения.

Исследованиям подвергали также структурирующую способность ионов Fe . Известно [45j , т.«го в щелочной зоне рН ионы Fe+ притерпевают полимеризацию, сопровождающуюся оксоляцией "0Л"-групп и образованием

Исследование влияния модифицирующих добавок на реологические, фильтрационные и структурно-механические свойства полимергидрогелевых буровых растворов при температуре

Характерной особенностью полимерных гидрогелевых буровых растворов является наличие тиксотропних свойств при отсутствии коллоидной твердой фазы и обладание специфическими реологическими характеристиками (резкое снижение вязкости с увеличением скорости деформации, благодаря чему достигается рост скорости бурения и проходки на долото) [ I J .

Известно, что показатели структурно-механических и реологических свойств минеральных гидрогелей (солегелей) под действием забойных температур снижает в 2-5 раз свои значения, но их величины остаются приемлемыми для ведения буровых работ в сложных геологических условиях [бJ .

В настоящей работе проведены исследования по оценке влияния различных материалов на структурно-механические и реологические свойства гидрогелевых буровых растворов на основе оксиэтилцеллюлозы. Данные этих исследований приведены на рисунках 1,2,3,4.На рис.1 показано, что с ростом температуры статическое напряжение сдвига исследуемого раствора снижается от 33 дПа при 20С до6-9 дПа при 90С, те. в пять раз. Это может стать причиной выпадения утяжелителя. С целью устранения этого явления и стабилизациивеличин сдвиговых напряжений при повышенных температурах (60-90С)разработан ряд рецептур, включающих модифицирующие добавки:ХіїО фталевый ангидрид, смесь Сйи +AJ1U цемент и некото рые их сочетания.

Из рис.19видно, что все модифицирующие добавки и их сочетания при нормальной температуре (20С) резко повышают величину статического напряжения сдвига (СНС 10) от 33 до 175 дПа. Но под влиянием температуры значения этого показателя снижаются до 25-56 дПа. Наиболее эффективной добавкой, повышающей СНС до 56 дПа при температурах 80-90С является сочетание Охи с Лії-U Эта добавка обеспечивает приемлемые значения (21 мПа с) пластической (рис2) и (25 мПа-с) эффективной (рис.3) вязкостен при 90С. Значениетдинамического напряжения сдвига ( Со ) с вводом этой добавки при 90С оптимизируется и составляет 20 дПа.

Оксид кальция при раздельном вводе увеличивает значение СНС гидрогелевого раствора от 33 до 125 дПа при 20С. При дальнейшем росте температуры снижение статического напряжения сдвига происходит только в три раза, так при 90С эта величина достигает значений исходного раствора в нормальных условиях (30-33 дПа), что гарантирует устойчивость утяжеленного бурового раствора в исследуемом интервале температур. При этом пластическая и эффективная вязкости (рис.20и21) имеют величины, близкие к значениям исходного раствора в интервале от 20 до 90С,т.е, оксид кальция практически не влияет на величины структурной и эффективной вязкостей при этих температурах. Динамическое же напряжение сдвига с добавкой Охи резко возрастает по сравнению с исходным раствором и при 90С составляет 40 дПа, превышая Со исходного раствора при этой же температуре в 8 раз.

Ввод в систему гидрогеля оксида цинка ведет к росту (рис,22) динамического напряжения до 165 дПа при 90С, что в 30 раз превышает значения этого показателя у исходного раствора при той же температуре, а по сравнению с С&0 этот показатель возрастает в 4 раза. Пластическая вязкость (рис.20)при этом повышается до 40 дПа, т.е. в 2 раза. Статическое напряжение сдвига (рис. 19 при 90С остается на уровне 25 дПа и создает условия для стабильности утяжеленного раствора.Из органических веществ в качестве модифицирующей добавки использовался фталевый ангидрид. Он не повышает эффективную вязкость исходного гидрогеля и несколько снижает его пластическую вязкость при всех температурах от 20 до 90С. Однако в его присутствии СНС системы достигает наибольших по сравнению с другими добавками значений (175 дПа в нормальных условиях), но при 90С этот показатель опускается до уровня исходного раствора и находится в пределах 12 дПа (рис.19)

Поскольку на практике при приготовлении полимерного гидро-гелевого раствора для пеногашения иногда приходилось использовать Т-66, то было исследовано и его влияние. Из полученных данных (рис. 19,20,21,21) следует, что реагент Т-66 может применяться для пеногашения в системе гидрогеля в пределах 1% к объему раствора, так как заметных изменений в структурно-механических свойствах гидрогеля, обработанного Т-66 в присутствии CaU не наблюдается, однако падение структурной вязкости от 33 мПа«с до 16 мПа«с (рис.20) говорит о том, что Т-66 отрицательно влияет на вязкостные свойства гидрогеля и в большом количестве применяться не может.

Известно, что полимерный гидрогель на основе ОЭЦ способен утяжеляться баритом до J 2,2 г/см3 [48, 3j . Известно также, что барит при малых добавках разжижает гидрогель и может из него выпадать. Это связано с тем, что на частицах утяжелителя, как правило, имеется пленка ПАВ, образующаяся при флотации утяжелителя. В результате этого часть поверхности частиц гидрофобна. Полимерный гидрогель является гидрофильной средой, поэтому утяжелитель (особенно сухой) плохо смачивается полимерным гидрогелем, и в связи с этим раствор с малой добавкой барита может оказаться нестабильным из-за гидрофобной флокуляции барита. Поэтому возникший вопрос является очень актуальным в связи с практической потребностью утяжеления бари-г том полимерных гидрогелевых растворов до низких плотностей (1,17-1,20 г/см3). В этой связи были проведены исследования.

Определение диспергирующих свойств полимергидрогелевых буровых растворов

Одним из способов оценки ингибирующих свойств буровых растворввв отечественной практике и за рубежом является определение величиныдиспергирования буровым раствором естественных и искусственных образцов глинистых пород. Применяемый для этих целей за рубежом метод" RouttQ tX$t оценивает диспергирующую способность буровых рас творов на водной основе по сравнению с чистой водной средой и является одним из способов качественной оценки их ингибирующих свойств.

В качестве диспергируемого материала для этого метода используется высушенный шлам из ранее пробуренных скважин или гидрослюдистые сорта глин.

Определение диспергирующей способности полимерного бурового раствора на основе гидрогеля ОЭЦ

Лабораторная методика оценки диспергирующей способности буровых растворов разработана американскими исследователями [65J и основана HS обкатывании образцов глинистых материалов в среде бурового раствора и в воде.

Данная работа по определению диспергирующей способности гидроге-левого бурового раствора на основе ОЭЦ проведена на глинистом материале Верхне-Майкопских отложений вскрытых скважиной I» 355 Дыш, характеризующихся легкостью набухания, повышенной диспергируемостью.

Шлам со скважины № 355 Дыш был высушен при температуре 105С,измельчен и рассеян через сита (5-2) мм. Фракция порошка, оставшаяся на сите с размером ячеек 2 мм по гранулометрическому составу содержит в основном частицы размером несколько более 2,0 мм. Навеска этой фракции в количестве 50 г вносилась при перемешивании в 350 мл безглинистого гидрогелевого бурового раствора, содержащего различные концентрации полимерной основы (ОЭЦ) и кросс-агента. Затем смеси переводились в закрывающиеся автоклавы (.бомбы). Четыре "бомбы" с различным кол чественным составом смеси в каждой помещались во вращающийся термошкаф и обкатывались в течение пяти часов при температуре 20С. Затем содержимое каждого автоклава просеивалось через сито 0,59 мм и осторожно промывалось водой для удаления коллоидной фракции. Оставшийся на сите материал высушивался и взвешивался. Из четырех определений (проб) находилось среднеарифметическое значение веса остатка, по которому рассчитывалась величина Д-показатель диспергирующей способности гидрогелевого бурового раствора с заданной концентрацией полимерной основы и кросс-агента по формулегде h1x - масса глинистого материала до обкатывания, г;ТП2 - масса глинистого материала, оставшегося на сите после обкатывания в исследуемом буровом растворе, г.

Результаты исследований представлены в виде графика (рис.30).Из рисунка видно, что диспергирующая способность безглинистого гидроге левого бурового раствора на основе ОЭЦ резко снижается с ростом концентрации кросс-агента и полимерной основы (кривые I и 2) и наименьшей диспергирующей способностью (10$) обладает буровой раствор, содержащий 0,8% оксиэтилцеллюлозы и 0,51 соли Сч+ .

Далее, с целью определения показателя химического ингибирования "И ", после определения значения "Д", взвешенные остатки высушенного глинистого шлама переносились в автоклавы с 250 мл водопроводной воды каждый и обкатывались во вращающемся термошкафу при той же температуре в течение двух часов. После этого шлам отделялся на сите 0,59 мм, высушивался, взвешивался и по среднеарифметическим данным из четырех прс производился расчет показателя химического ингибирования глинистого шлама полимерным гидрогелевым буровым раствором "Их" по формуле (I).

Результаты исследований представлены на рис.30. Из графика видно,, что линия 3, отражающая величину химического ингибирования глинистого материала гидрогелевым буровым раствором на основе ОЭЦ параллельна оси абцисс. Это значит, что гидрогелевый буровой раствор на основе ОЭЦ имеет очень высокую ингибируюшую способность уже при концентрации полимерной основы 0,2% и кросс-агента 0,1%, глинистый материал Верхне-Майкопских отложений, характеризующийся легкостью набухания и повышенной диспергируемостью,после пятичасового контакта с гидрогелевым раствором, оказался полностью инертным к пребыванию в воде в течение двух часов.

На рис,30 также приведена кривая I, показывающая зависимость диспергирующей способности полимерного гидрогелевого бурового раствора на основе ОЭЦ от соде.ржания в нем кросс-агента (сухого хромового дубителя). Из графика видно, что диспергирующая способность гидрогелевого бурового раствора резко уменьшается с ростом концентрации хромового дубителя от 38 до 10%. При концентрации хромового дубителя 0,5% величина диспергирующей спосбности гидрогелевого бурового раствора (Д является минимальной и составляет всего 10%. Кривая 2 на рис.30 показывает зависимость диспергирующей способности гидрогелевого раствора от концентрации полимерной основы. С ростом концентрации ОЭЦ резко

Похожие диссертации на Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин