CC BY
171
УДК 622.244.44.063.2:678.7
Х. М. Исламов
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БУРОВЫХ БИОПОЛИМЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Геолого-технические и технологические особенности строительства скважин обусловливают необходимость применения специальных промывочных жидкостей, обеспечивающих сохранение коллекторских характеристик продуктивного пласта, высокие выносящие и суспендирующие свойства буровых растворов, низкую эквивалентную плотность при циркуляции и др. Одним из способов получения буровых растворов с малым содержанием твердой фазы является создание промывочных жидкостей, обладающих повышенными тиксотропными свойствами. Растворы этого типа относятся к классу недиспергирующих безглинистых растворов и применяется в основном при вскрытии продуктивных пластов со средней и высокой проницаемостью с целью сохранения их физико-химических характеристик. Для этого в промывочную жидкость вводят добавки высокомолекулярных органических соединений, выполняющих роль структуро-образователей. В качество добавок, повышающих тиксотропные свойства буровых дисперсий, большой интерес представляют микробные полисахариды, часто называемые биополимерами [1]. В бурении скважин их применяют для регулирования вязкости, повышения удерживающей и транспортирующей способности бурового раствора, а также для интенсификации добычи нефти. Главным свойством тиксотропных систем на основе биополимеров является их способность при небольших концентрациях создавать дисперсии, обладающие псевдопластичностью и аномальной вязкостью: при высоких скоростях деформации (10"3-10-4 с-1) вязкость таких систем приближается к вязкости воды. Отличительными особенностями буровых растворов, обработанных ксантан-полимерами, являются уникальные реологические свойства, выраженные высокими значениями вязкости при низких скоростях сдвига, повышением и в дальнейшем постоянным статическим напряжением сдвига. Как показывают промысловые и лабораторные исследования, это позволяет значительно улучшить несущие характеристики промывочной жидкости при низких скоростях течения в кольцевом пространстве скважины. Высокие значения суспендирующих свойств биополимерных растворов позволяют удерживать частицы выбуренной породы во взвешенном состоянии. Это сводит к минимуму вероятность прихвата инструмента при приводке наклонно направленных и горизонтальных стволов. Легко разрушаемая при возобновлении циркуляции структура промывочной жидкости снижает гидравлические потери и эквивалентную плотность при циркуляции, что позволяет подвести большую мощность к забойному двигателю и увеличить скорость бурения [2].
Буровые полимеры классифицируются как патрульные полимеры, хотя в действительности ксантановую смолу получают из бактериальной выведенной основы, отличающейся от природной формы. Буровые полимеры являются водорастворимыми реагентами со слабоанионной природой и высокоразветвленной структурой молекул с высокой молекулярной массой [2, 3]. Результаты лабораторных исследований по определению плотности, условной вязкости, фильтрации и ряда других показателей представлены в таблице.
Результаты лабораторных исследований реагентов Ш^пп, КМЦ ASM/60
Раствор Плотность, г/см3 Условная вязкость, с Фильтрация, 3 см за 30 мин СНС, дПа Пластическая вязкость, сПз Динамическое напряжение сдвига, дПа рН (по бумаге) Примечание
1 мин 10 мин
С месторождения Жанаталап 1,196 15,00 32,50 0,00 0,86 4,88 2,81 7,00 -
№ 1 + 0,3 % СМС GEL HV 1,196 22,00 7,00 0,00 1,67 5,63 7,54 - -
№ 1 + 0,3 % IM-Znn 1,198 50,00 9,00 0,00 1,67 6,38 8,73 - -
№ 1 + 1 % IM-Lose 1,205 16,80 13,00 0,33 0,83 3,75 27,00 - -
№ 4 + 1 % КМЦ (техническая) 1,206 22,00 9,00 0,00 0,00 11,25 25,87 - -
№ 4 + 1 % КМЦ ASM/60 1,214 26,00 6,00 0,00 0,00 16,87 41,06 - -
Анализ биополимерных растворов, использованных на месторождении Жанаталап, обработанных реагентами CMC GEL HV и IM-Znn - биополимером ксантановой смолы концентрацией 0,3 %, показал, что они почти в 3,0-4,5 раза снижают фильтрацию (рис. 1) и значительно повышают вязкость раствора (рис. 2).
□ Исходный раствор □ СМС □ IM-Znn ■ IM-Lose ■ ^Ц ASM/60
Рис. 1. Изменение фильтрации при добавлении реагентов определенной концентрации: СМС - 0,3 %; Ш-гпп - 0,3 %; 1М-^е - 1 %; КМЦ ASM/60 - 1 %
60
50------------------------------------------------------------
о 40 о
□ Исходный раствор ПСМС □ IM-Znn □ IM-Lose □ КМЦ ASM/60
Рис. 2. Изменение условной вязкости при добавлении реагентов определенной концентрации:
СМС - 0,3 %; IM-Znn - 0,3 %; IM-Lose - 1 %; КМЦ ASM/60 - 1 %, 0,3 %-1 %
Биополимеры IM-Lose (модифицированный крахмал) и КМЦ ASM/60 концентрацией 1 %, были введены в буровой раствор также на месторождении Жанаталап. Анализ показал, что реагенты повышают вязкость и обеспечивают низкую фильтрацию. Дополнительные преимущества последнего раствора заключаются в том, что он позволяет удалять ингибированную глину механическим путем, обладает низкой осмотической гидратацией, высокой несущей способностью в минерализованной среде и инертен к воздействию различных солей [3].
Выводы
Таким образом, биополимерные растворы, обработанные СМС GEL HV и IM-Znn небольшой концентрации (0,3 %), почти 3-4 раза снижают фильтрацию и обеспечивают высокую удерживающую способность твердой фазы во взвешенном состоянии. Биополимерные растворы позволяют качественно вскрывать продуктивные пласты, обеспечивая высокие добычные характеристики эксплуатационных объектов, и способствуют повышению нефтеотдачи. Параметры бурового раствора в процессе углубления скважины легко регулируются и поддерживаются систематической обработкой раствора комбинированным реагентом.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Биополимерный реагент АСГ-1 для бурения скважин // Бурение скважин. - 2001. - № 7. - С. 27-30.
2. Рязанов Я. А. Энциклопедия по буровым растворам. - Оренбург: Летопись, 2005. - С. 135-136.
3. Иктисанов В. А. Определение фильтрационных параметров пластов и реологических свойств дисперсных систем при разработке нефтяных месторождений. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001. - С. 150.
Статья поступила в редакцию 8.02.2008
REOLOGICAL CHARACTERISTICS OF BIOPOLYMER DRILLING MUD
H. М. Islamov
The biopolymer mud, treated with СМС GEL HV and IM-Znn of small concentration 0.3 %, reduces filtration by 3-4 times and provides high carrying ability of solid phase in suspended state. The biopolymer drilling mud helps to strike productive stratum effectively and provides high production characteristics of operating objects and leads to the productive rate increase. The drilling mud parameters during the process of borehole deepening are easily controlled and supported by systematic mud treatment with combined reagent.
Key words: drilling mud, biopolymer mud, regulation of viscosity and filtration.
