Совершенствование технологии приготовления, разработка и выбор компонентов буровых промывочных жидкостей для строительства нефтяных и газовых скважин

• Автор: Маслов, Валентин Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 183 с. : ил.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ

РАСЧЕТОВ И МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

1Л. Тенденция развития буровых растворов за рубежом

1.2 Характеристика буровых растворов при бурении скважин в 15 Западной Сибири

1.3. Требования к буровым растворам и традиционная технология

их применения

1.4. Обоснование цели и постановка задач исследований

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА 29 МОДИФИЦИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОМПОЗИЦИОННЫХ РЕАГЕНТОВ
2.1. Модификация «серпуховских» глинопорошков и оценок их 29 качества в сравнении с аналогией

2.2. Исследования кольматирующих наполнителей в составе бу- 52 ровых растворов

2.3. Исследования и разработка глиносодержащих реагентов и

смесей на основе кольматантов и полимеров
2.4. Разработка компонентов бурового раствора на основе активи- 70 рованного порошка вулканизата
3 СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА КАВИТАЦИ
ОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ
3.1. Теория кавитации и принцип работы кавитационного аппа
рата
3.2. Стендовые исследования влияния кавитации на свойства тех- 91 нологических жидкостей
3.3. Разработка промышленной установки для приготовления и
активации буровых растворов
3.4. Выводы
4 ОПЫТНО-ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РАЗ
РАБОТОК В ПРАКТИКЕ БУРОВЫХ РАБОТ
4.1. Промысловые испытания новых компонентов и кавитацион- 104 ной технологии изготовления буровых растворов
4.2. Разработка нормативно-технической документации для про- 108 изводства и применения новых материалов и реагентов
4.3. Основные результаты внедрения научно-технических разра- 109 боток в практике буровых работ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

В практике буровых работ, несмотря на применение новых технических средств, технологий, материалов и реагентов затраты на ликвидацию осложнений по-прежнему остаются высокими. В балансе календарного времени строительства скважин эти затраты составляют 6-10 %. Ежегодные убытки исчисляются сотнями миллионов рублей. В сложившейся ситуации наметилась тенденция увеличения объемов сервисных услуг, в том числе в области применения буровых растворов. Сервисные компании и буровые предприятия уделяют повышенное внимание качеству применяемых компонентов буровых растворов, что приобретает особую актуальность в связи с перемещением основных объемов буровых работ в труднодоступные районы и водоохранные зоны. В этих условиях одним из направлений повышения технико-экономических показателей и экологической безопасности строительства скважин является внедрение ресурсосберегающих технологий с использованием новых материалов и реагентов многофункционального действия. Экономическая эффективность таких технологий может быть повышена путем уменьшения объемов грузоперевозок крупнотоннажных компонентов буровых растворов (глинопорошков, кольма-тантов и реагентов), потребление которых сокращается за счет их высокого качества.
Цель работы. Повышение эффективности и экологической безопасности строительства скважин путем разработки и применения новых компонентов буровых растворов, совершенствования технологии приготовления буровых промывочных жидкостей.
Основные задачи исследований:
1. Анализ современного состояния практики применения материалов и реагентов для приготовления и химической обработки буровых растворов.
2. Экспериментальные исследования и разработка состава модификатора глинопорошков с целью сокращения их расхода и улучшения технических характеристик.

3. Экспериментальные исследования и разработка полидисперсных кольма-тирующих наполнителей буровых растворов для профилактики и ликвидации фильтрационных потерь при бурении длинопротяженных стволов в высокопроницаемых породах.
4. Экспериментальные исследования и разработка композиционных реагентов и смесей на основе глиноматериала, кольматирующих добавок и высокомолекулярных соединений для обеспечения требуемых технологических параметров буровых растворов, профилактики и ликвидации осложнений при бурении глубоких скважин в сложных геологических условиях.
5. Стендовые исследования кавитационной технологии приготовления буровых технологических жидкостей для повышения эффективности их применения при строительстве и ремонте скважин.
6. Опытно-промысловые испытания с целью оценки эффективности применения новых материалов, реагентов и кавитационной технологии приготовления буровых растворов с использованием роторно-пульсационных аппаратов.
7. Разработка нормативно-технической документации для производства и применения в процессе проектирования и строительства скважин новых материалов и реагентов.
8. Организация поставок и контроля качества новых материалов и реагентов сервисным компаниям и буровым предприятиям для строительства скважин на нефтяных и газовых месторождениях Западной и Восточной Сибири.
Научная новизна работы
1. Научно обоснован и экспериментально подтвержден способ модификации глиноматериала, основанный на нелинейном взаимодействии реагентов при сшивке полисахаридов и азотосодержащих полимеров.
2. Экспериментально доказано увеличение псевдопластичности и тиксо-тропии глинистого раствора на основе модифицированных глинопорошков и полимеров при применении продукта криогенной технологии (порошка вулка-низата).

1 2
2 Угол закручивания пружины ротационного вискозиметра при скорости вращения 600 об/мин более 30
3 Соотношение (ПДНС/ПВ) по углу закручивания пружины ротационного вискозиметра, дол. ед. 6-10 4,90
4 Пластическая вязкость, мПа'с, 5-10 21,0
5 Показатель статической фильтрации при 0,1 МПа, см3/30 мин менее 10 9,0
6 Коэффициент коллоидальности, дол.ед более 0,7 1,75
7 Содержание частиц размером более 71 мкм, % менее 10 1,48
8 Содержание свободной соды, % менее 2 '1 0,53
9 Влажность, % менее 10 9,52
Результаты экспериментальных испытаний показали, что исследуемый образец глинопорошка по своим значениям практически полностью соответствует нормируемым показателям для модифицированного глинопорошка. Исключение составляют поз.З и поз.4. В таблицах 2.17 представлены технологические и показатели суспензии, приготовленной из 2 % глинопорошка «Супер -Б - Г».
Таблица 2.17 -Технологические показатели 2 %-ной глинистой суспензии из глинопорошка «Супер - Б-Г»
Наименование показателей Глинопорошок Супер
Плотность, кг/м 1015
Условная вязкость (СПВ-5), с
Пластическая вязкость, мПа'с 9,0
Предельное напряжение сдвига, дПа 67,0
Показатель нелинейности 0,47
СНС1/10, дПа 67/86
pH 9,18
Показатель фильтрации, см3/30 мин 14,0
Толщина глинистой корки, мм 1,4
Коэффициент скольжения, ФСК-2 0,48