Улучшение технологических свойств фильтрационной корки буровых растворов применением реагентов комплексного действия

• Автор: Мамаева, Оксана Георгиевна
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Актуальность темы. На поверхностях раздела в системе буровой раствор - горные породы стенок ствола и забоя скважины практически всегда формируется фильтрационный экран (корка). Последний оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на технологию и конечные результаты бурения скважин. Специалистами в области бурения отмечается тесная связь между составом и свойствами корок и естественной
проницаемостью продуктивных пластов, устойчивостью стенок ствола, возникновением прихватов и других осложнений. Управление коркообразующими свойствами промывочных растворов особенно актуально в современной буровой технологии, имеющей дело преимущественно со строительством наклонно-направленных скважин зачастую с большими, а иногда и со сверхдальними отходами, с горизонтальным окончанием стволов в продуктивных пластах. Высокое качество вскрытия нефтяных и
газоконденсатных пластов, обеспечение их потенциальной продуктивности может быть достигнуто при формировании на границе скважина-пласт низкопроницаемого слоя малой толщины.
Так, методы управляемой кольматации, хотя несколько и усложняют процесс бурения, но все же позволяют улучшить добывные возможности скважин благодаря быстрому созданию в приствольной части коллектора малопроницаемой корки, ограничению зоны проникновения компонентов раствора в пласт.
Бурение современных протяженных скважин сложного профиля, разрезы которых в основном представлены терригенными отложениями неустойчивых горных пород, сопровождается тяжелыми авариями, вызванными прихватами бурильных колонн, инструментов, геофизических приборов. Поэтому
управление коркообразующими свойствами растворов с целью улучшения антифрикционных свойств фильтрационных корок также является важной и актуальной задачей буровой технологии.

Цель работы
Повышение качества формирования ствола скважины в процессе бурения путем снижения проницаемости и улучшения антифрикционных и противопри-хватных свойств фильтрационной корки.

Основные задачи работы

1. Изучение механизмов и средств управления фильтрационными свойствами корок.

2. Совершенствование методов изучения антифрикционных свойств корок.
3. Изучение механизмов и средств управления антифрикционными свойствами корок.
4. Обоснование выбора компонентов и разработка средств улучшения коркообразующих и триботехнических свойств бурового раствора.
5. Разработка технической документации и наработка опытной партии смазочной добавки для буровых растворов (СДБУР).
Методы решения задач
Теоретические и экспериментальные исследования с использованием методов дисперсионного, рентгенофазового и рентгеноструктурного анализов глинистых суспензий. Триботехнические испытания пар “металл-фильтрационная корка” и “металл-металл”, а также стандартные методы изучения общетехнологических свойств буровых растворов на основе планированного эксперимента и статистической обработки результатов опытов.
Научная новизна
1 Обоснован и реализован принцип улучшения коркообразующих свойств буровых промывочных растворов, заключающийся одновременно в соответствующей пептизации и гомогенизации частиц дисперсной фазы, гидрофобизации их поверхности средствами реагентной обработки, использовании в растворах дисперсионных сред с низкой работой когезии.
2 Предложен графоаналитический метод изучения аутогезионных свойств фильтрационных корок. Показано существенное превышение прочности корок

на разрыв над силами сопротивления сдвигу.
На защиту выносятся: методика изучения аутогезионных свойств фильтрационных корок буровых растворов, результаты изучения взаимосвязи состава и свойств промывочных жидкостей с проницаемостью и антифрикционными свойствами корок, обоснование состава и технологии получения реагента комплексного действия для улучшения коркообразующих и триботехнических свойств буровых промывочных растворов.
Практическая ценность работы
Для улучшения коркообразующих свойств буровых промывочных растворов разработан реагент СДБУР-1 (ТУ 2458-004-50780546-04). Эффективность целевых свойств реагента подтверждена промысловыми испытаниями, проведенными в ООО НЛП “Уфабурнефть” на скважине № 903 Спасской площади Уфимского УБР.
Обоснована рецептура реагента комплексного действия СДБУР-2, улучшающего коркообразующие и триботехнические свойства буровых растворов. В ООО “Башхимпром” согласно разработанной технологии получена опытно-промышленная партия реагента.
Методика изучения аутогезионных свойств фильтрационных корок используется студентами буровой специальности при курсовом и дипломном проектировании. Материалы диссертационной работы используются в УГНТУ при чтении курсов “Буровые промывочные и тампонажные растворы” и “Управление свойствами буровых растворов”.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
• на II Российской конференции «Актуальные проблемы нефтехимии» (Уфа, 2005);
• Международной научно-технической конференции «Повышение качества строительства скважин», посвященной памяти Мавлютова М.Р. (Уфа, 2005);

их поверхностное натяжение на границе с газом (воздухом) стж.г, характеризующее их когезионные свойства, поскольку работа когезии ^к равна удвоенному значению поверхностного натяжения сж.г, т.е. Ук=2ож.г.
Существуют различные методы определения поверхностного натяжения: капиллярного поднятия, колеблющейся струи, максимального давления пузырька, отрыва кольца, втягивания пластины и т.д. В данной работе использовался метод счета капель (сталагмометрический метод) [106].
Метод счета капель (сталагмометрический метод). Этот метод определения поверхностного натяжения заключается в измерении объема или веса капли, медленно отрывающейся от кончика вертикальной трубки радиуса Я.
В основе метода лежит предположение, что отрыв капли происходит в тот момент, когда ее вес Р становится равным силам поверхностного натяжения, действующим вертикально по окружности трубки, т.е. в момент отрыва капли
Р=2пЯа, (2.10)
Опыты показали, что коэффициент пропорциональности между весом капли и произведением Ла существенно меньше 2к и зависит от радиуса трубки и объема отрывающейся капли. Коэффициент пропорциональности между а и Р можно считать константой, характерной для применяемой в опытах трубки и не зависящей от природы жидкости.
Значение этой константы можно рассчитать, определив вес Р0 капли жидкости с точно известным значением поверхностного натяжения а0.
В этом случае поверхностное натяжение исследуемой жидкости рассчитывают следующим образом:
ст = а0Р/Ро, (2.11)
Приборы, применяемые в этом методе, называются сталагмометрами и в простейшей форме представляют собой стеклянную трубку с расширением в средней части, заканчивающуюся капилляром (рис.2.7). Расширенная часть сталагмометра ограничена метками.