CC BY
23
УДК 622.24.06
Управление технологическими свойствами поликатионных буровых растворов
А.М. Гайдаров1*, Г.В. Конесев
Ключевые слова:
буровые растворы,
катионный реагент,
коагуляция,
показатель
фильтрации,
стабилизация.
1 ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Российская Федерация, 142717, Московская обл., г.о. Ленинский, п. Развилка, пр-д Проектируемый № 5537, зд. 15, стр. 1
2 Уфимский государственный нефтяной технический университет, Российская Федерация, 450064, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1
* E-mail: a_gaydarov@vniigaz.gazprom.ru
Тезисы. Основными компонентами для управления технологическими свойствами и показателями поликатионного бурового раствора являются катионный полимер или сополимер.
При достаточной концентрации катионного полимера в составе раствора обеспечиваются превосходное ингибирование глинистых пород, улучшение состояния ствола скважины и сохранение устойчивости стенок скважины в течение длительного времени, снижение и стабильность показателей фильтрации и коллоидной фракции и т.д.
Опыт применения поликатионных буровых растворов на Астраханском газоконденсатном месторождении и месторождениях РУП «ПО «Белоруснефть» при бурении интервалов активных глин и неустойчивых глинисто-аргиллитовых пород показал, что концентрация катионного полимера 1,0...1,7 % (на сухое вещество) является критической, ниже которой может наступить «коллапс» бурового раствора в виде неуправляемого загущения. При критической концентрации катионного реагента содержание свободного полимера в поликатионном растворе минимальное или практически отсутствует. Оптимальная концентрация катионного полимера находится в диапазоне более 2,0 % и зависит от решаемых задач.
Следовательно, при бурении интервалов активных глин и неустойчивых глинисто-аргиллито-вых пород концентрация катионного полимера для регулирования показателя коллоидной фракции и технологических свойств поликатионного раствора существенно возрастает, что необходимо учитывать в промысловых условиях. Стратегия экономии катионного реагента в подобных случаях может привести к снижению концентрации свободного катионного полимера в составе раствора, что чревато обогащением глинистой фазой со всеми вытекающими последствиями.
В настоящее время для строительства скважин на Астраханском газоконденсатном месторождении (ГКМ) применяются поликатионные буровые растворы [1-3]. Основными компонентами для управления технологическими свойствами и показателями поликатионного бурового раствора являются: катионный полимер (КП) или сополимер (соответственно «Силфок-2540» или «Силфок-2540С»), неионные или ионные крахмал, биополимер, водорастворимые эфиры целлюлозы (оксиэтилцеллю-лоза, полианионная целлюлоза - ПАЦ, карбоксиметилцеллюлоза).
Многолетний опыт применения высокомолекулярных соединений - крахмала, водорастворимых эфиров целлюлозы, акрилатов и т.д. - предусматривает контроль их содержания по технологическим свойствам и показателям раствора, что является достаточно информативным и практичным при строительстве нефтяных и газовых скважин.
Как и следовало ожидать, аналитический способ определения концентрации катионного реагента в составе раствора для принятия решения исходя из его содержания не нашел применения в буровой практике при строительстве скважин на Астраханском ГКМ. Это в большей степени представляет теоретический интерес.
Благодаря своей многофункциональности катионный реагент выполняет ряд важнейших функций, от его концентрации зависят технологические свойства и показатели поликатионного бурового раствора.
При достаточной концентрации катионного реагента в составе раствора обеспечиваются:
• превосходное ингибирование глинистых пород;
• улучшение состояния ствола скважины и сохранение устойчивости стенок скважины в течение длительного времени;
• снижение и стабильность показателя фильтрации;
• снижение и стабильность показателя коллоидной фракции;
• управление технологическими свойствами и показателями раствора;
• повышение устойчивости бурового раствора к различного рода агрессиям (глинистой, цементной, солевой и полисолевой, температурной, углекислотной, сероводородной и др.);
• псевдопластический характер течения и улучшение выноса шлама на поверхность;
• возможность создания управляемых высоковязких растворов для бурения интервалов глинистых пород с большими диаметрами долот;
• снижение загрязнения коллекторов продуктивного горизонта;
• исключительная седиментационная устойчивость, возможность хранения и повторного использования, высокая устойчивость в широком диапазоне рН и т.д.
Очевидно, что для выполнения каждой конкретной задачи имеется свой оптимальный диапазон концентраций катионного реагента. В зависимости от решаемых задач в каждом конкретном случае используется состав с определенным диапазоном концентрации катион-ного реагента.
Так, для придания антибактерицидных свойств достаточно иметь в составе раствора 0,1...0,3 % катионного реагента в переводе на сухое (активное) вещество, тогда как для
стабилизации неустойчивых глинисто-аргил-литовых пород необходимо концентрацию увеличить до 3.4 % и более, причем чем выше концентрация, тем выше устойчивость ствола скважины.
Стратегия снижения концентрации катионного реагента, особенно при бурении интервалов глинистых пород, может привести к осложнениям, прежде всего связанным с устойчивостью ствола скважины, управлением технологических показателей и свойств поли-катионного раствора.
Вообще, модификации поликатион-ных буровых растворов (или модификации «Катбурр») могут быть получены только при условии достижения эффекта стабилизации ка-тионными полимерами. Стабилизация достигается при концентрации катионного реагента, превышающей порог коагуляции или флокуля-ции (рис. 1).
Уровень стабилизации катионными реагентами косвенно можно оценить по величине показателя фильтрации. Для глинистых полика-тионных буровых растворов начало зоны стабилизации соответствует значению показателя фильтрации 14.15 см3 за 30 мин, причем чем меньше показатель фильтрации, тем выше уровень стабилизации. Начало зоны стабилизации глинистого раствора определяется пороговой концентрацией катионного реагента и составляет >1,0 % в переводе на сухое (активное) вещество. Пороговая концентрация катионного реагента зависит также от молекулярной массы полимера.
Для катионных реагентов «Силфок-2540С» и «Силфок-2540» (аналог ВПК-402)
Концентрация катионного полимера
Зона коагуляции Переходная зона Зона стабилизации
Рис. 1. Стабилизация буровых растворов катионными полимерами
I 70
3 60
0
1 50
15 &
Й 40
5 30
15
г;
I 20
С
10
А — «Силфок-2540С» _ вптлт
\
\ V
\ О-
4 5 6
Концентрация катионного реагента, %
Рис. 2. Стабилизация буровых растворов катиоииыми реагентами «Силфок-2540С» и ВПК-402
0
концентрация для достижения уровня стабилизации составляет соответственно -1,0 % и -1,5 %, при этих значениях показатель фильтрации поликатионного раствора снижается до 14...15 см3 (рис. 2). Дальнейшее снижение показателя фильтрации за счет увеличения концентрации катионных реагентов «Силфок-2540С» и «Силфок-2540» происходит значительно медленнее, снижение показателя фильтрации практически прекращается при концентрациях выше 2,0 %.
Для среднемолекулярного «Силфок-2540С» диапазон концентраций, при которых наступает устойчивая стабилизация показателя фильтрации, составляет 2,0.3,5 % (или 6.10 % на товарный продукт). Уменьшение концентрации катионного реагента ниже 6 % при проходке интервалов активных глин и неустойчивых глинисто-ар-гиллитовых пород нецелесообразно, тогда как увеличение концентрации «Силфок-2540С» более 10 % повышает устойчивость глинис-то-аргиллитовых пород, причем чем выше концентрация катионного реагента, тем выше эффект стабилизации стенок ствола скважины.
Опыт применения поликатионных буровых растворов на Астраханском ГКМ и месторождениях РУП «ПО «Белоруснефть» при бурении интервалов активных глин и неустойчивых глинисто-аргиллитовых пород убедительно показал, что концентрация катионного реагента «Силфок-2540С» 1,0.1,7 % (или 3,5.5,0 % на товарный продукт) является критической, ниже которой может наступит «коллапс» бурового раствора в виде неуправляемого
загущения. При критической концентрации катионного реагента содержание свободного полимера в поликатионном растворе минимальное или практически отсутствует. Оптимальная концентрация катионного реагента «Силфок-2540С» находится в диапазоне более 2,0 % и зависит от решаемых задач.
Как и следовало ожидать, все вышеперечисленные технологические свойства и показатели поликатионного раствора зависят от концентрации катионного реагента. Так, с увеличением концентрации катионного полимера (КП) происходит усиление ингибирую-щих, крепящих и инкапсулирующих свойств, повышается устойчивость к различного рода агрессиям, значительно упрощается управление показателями и т.д.
С увеличением катионного реагента в растворе снижается содержание коллоидной фракции, и при концентрациях более 1 % показатель коллоидной фракции уменьшается незначительно и темп его снижения существенно замедляется. Стабилизация показателя коллоидной фракции обусловлена избытком свободного КП. Для 5%-ной глинистой суспензии концентрация КП, при которой достигается стабилизация показателя коллоидной фракции и показателя фильтрации, составляет более 1 % (рис. 3).
Очевидно, что с увеличением содержания глинистой фазы в растворе соответственно вырастет концентрация КП для регулирования показателя коллоидной фракции. Следовательно, при бурении интервалов активных глин и неустойчивых глинисто-ар-гиллитовых пород концентрация катионного
Концентрация катионного полимера, %
Рис. 3. Зависимость показателя коллоидной фракции и показателя фильтрации раствора от концентрации катионного полимера: МВТ - катионообменная емкость или концентрация коллоидной фазы (распущенных частиц) в буровом растворе;
ПФ - показатель фильтрации
реагента для регулирования показателя коллоидной фракции и технологических свойств поликатионного раствора существенно возрастает, что необходимо учитывать в промысловых условиях. Поддержание концентрации свободного катионного реагента в растворе при бурении глинистых пород - непростая задача. Стратегия экономии катионного реагента в подобных случаях может привести к снижению концентрации свободного КП в составе раствора и его недостатку для свежепробу-ренных глинистых поверхностей, что чревато обогащением глинистой фазой со всеми вытекающими последствиями.
На рис. 4, 5 приведены образцы неустойчивых глинисто-алевритовых известко-вистых доломитов пермотриасовых отложений (см. рис. 4) и искусственных образцов-таблеток из монтмориллонитового глинопо-рошка болгарского производства (см. рис. 5), выдержанных в водной среде с различной концентрацией свободного КП. С увеличением концентрации КП устойчивость всех образцов повышается (см. рис. 4, 5). Наиболее прочные образцы сохраняются при максимальной концентрации катионного реагента в сочетании с катионами калия.
Бинарные смеси не имеют превосходства над одинарными смесями солей (см. рис. 4).
Тест по определению устойчивости образцов позволяет оценить крепящие, инкапсулирующие и ингибирующие свойства полика-тионного раствора: чем целостнее и прочнее образец, тем меньше впитывает он воду, и, следовательно, тем выше крепящие, инкапсулирующие и ингибирующие свойства раствора. Поэтому выбор концентрации КП, прежде всего, зависит от конкретной решаемой задачи. Надо исходить из реалий: чем больше глинистого шлама, тем больше активной поверхности для адсорбции и закрепления КП. Катионный полимер адсорбируется на активной поверхности в связке с анионными полимерами - биополимером, полианионной целлюлозой (ПАЦ), и в меньшей степени с неионным крахмалом. Глинистый шлам вместе с закрепленными полимерами удаляется из раствора, и создается дефицит катионного и анионных полимеров, что сказывается на реологических показателях, вязкость и структура раствора снижаются.
Однако снижение реологических показателей раствора происходит до тех пор, пока концентрация катионного реагента в растворе находится в избытке и его хватает на все новые активные поверхности глинистого шлама. Если концентрация катионного реагента уменьшается и его недостаточно, то происходит противоположный эффект - глинистый шлам гидратирует, набухает и диспергирует, что приводит к росту реологических показателей, коллоидной фракции, показателя фильтрации и ухудшению технологических свойств раствора.
Для бурения интервалов неустойчивых глинисто-аргиллитовых пород с содержанием активных набухающих и диспергирующих глинистых минералов предпочтительнее применение бурового раствора с низким значением показателя фильтрации. Низкие значения показателя фильтрации достигаются за счет избытка катионного реагента. Необходимым условием для безаварийного бурения в интервалах активных глин и неустойчивых глинисто-аргил-литовых пород является обязательное содержание избытка катионного реагента в составе поликатионного бурового раствора.
При достаточной концентрации катион-ного реагента «Силфок-2540С» применение крахмала, неионных и ионных эфиров целлюлозы обеспечивает снижение показателя фильтрации до минимальных значений. В процессе углубления показатель фильтрации плавно снижается до 2,0.0,5 см3 за 30 мин.
1 % КП
2,6 % КП
9 % КП
1 % КП + 5 % КС1
2,6 % КП + 5 % КС1
9 % КП + 5 % КС1
1 % КП + 5 % №С1
2,6 % КП + 5 % №С1
9% КП + 5 % №С1
1 % КП + 6 % бишофит
2,6 % КП + 6 % бишофит
9 % КП + 6 % бишофит
1 % КП + 5 % КС1 + 6 % бишофит
2,6 % КП + 5 % КС1 + 6% бишофит
9 % КП + 5 % КС1 + 6 % бишофит
1 % КП + 5 % №С1 + 6 % бишофит
2,6 % КП + 5 % №С1 + 6 % бишофит
9 % КП + 5 % №С1 + 6 % бишофит
Рис. 4. Устойчивость ненабухающих образцов пермотриасовых отложений, выдержанных в водной среде КП
т 4-,
0,2 % КП 0,4 % КП 1,0 % КП
• & «V
1,8 % КП 2,5 % КП 3,5 % КП
Рис. 5. Устойчивость набухающих образцов-таблеток, выдержанных в водной среде КП
Обычно при достаточной концентрации ка-тионного реагента и температуре раствора 50.60 °С ПФ стабилизируется и после практически не повышается. Совершенно иначе ведет себя поликатионный раствор при недостаточной концентрации катионного реагента «Силфок-2540С»: увеличение содержания крахмала, неионных и анионных эфиров целлюлозы не обеспечивает снижения показателя фильтрации до 2,0.0,5 см3 за 30 мин. После обработки неионными и анионными полимерами через один-два цикла циркуляции показатель фильтрации повышается и держится в диапазоне 4.6 см3 за 30 мин и более. После повышения концентрации катионного реагента «Силфок-2540С» до оптимальных значений показатель фильтрации восстанавливается и плавно снижается до 2,0.0,5 см3 за 30 мин.
Попытки минимизировать концентрацию катионного реагента в растворе по экономическим соображениям могут привести к осложнениям и инцидентам. Поэтому целесообразнее в промысловых условиях Астраханского ГКМ контроль избытка свободного КП осуществлять «сверху-вниз», учитывая первосте-пенность решаемых задач и их последствий. Нормировать концентрацию КП в растворе возможно после анализа и сравнения успешных и неуспешных результатов бурения.
При бурении в интервалах активных глин и неустойчивых глинисто-аргиллитовых пород увеличение концентрации катионного реагента ограничено пропускной способностью очистных устройств (панелей сеток вибросит), ростом гидравлических сопротивлений и эквивалентной циркуляционной плотности раствора, которые могут быть причиной поглощения бурового раствора. Если эти ограничения
не препятствуют увеличению концентрации катионного реагента, то при бурении интервалов активных глин и неустойчивых глинисто-аргиллитовых пород целесообразнее использовать высоковязкие поликатионные буровые растворы с высокой концентрацией катионного реагента [3]. Следовательно, при проходке интервалов активных глин и неустойчивых гли-нисто-аргиллитовых пород необходимо ориентироваться на верхнюю границу в диапазоне концентраций, а при бурении менее проблемных интервалов - на нижнюю границу.
На примере бурения скважин на Астраханском ГКМ и Некрасовском месторождении РУП «ПО «Белоруснефть» рассмотрим, к чему может привести стратегия экономии «Силфок-2540С» в составе поликатионного раствора.
Скважина № 533 Астраханского ГКМ. Бурение под кондуктор осуществлялось на по-ликатионном буровом растворе. Концентрация КП поддерживалась ниже 3.4 %, что привело к залипанию сеток, росту коллоидной фракции и реологических показателей. Выносимый шлам отличался мягкостью, высокой влажностью, легкой разрушаемостью на мелкие куски и липкостью, что свидетельствовало о недостатке катионного реагента. Углубление производилось при постоянном разбавлении рабочего раствора для снижения реологических показателей. Из-за выноса шламовых пробок в же-лобную систему и залипания сеток глинистым шламом механическая скорость была ограниченной. По достижении глубины 350 м наработка раствора составила более 200 м3. Для сравнения: бурение под кондуктор на всех предыдущих скважинах с применением по-ликатионного раствора с нормальной концентрацией катионного реагента происходило
с нулевой наработкой. По всем параметрам применяемый поликатионный буровой раствор походил на обычный полимерглинистый.
При бурении под 1-ю промежуточную колонну рабочий раствор перевели на поликатионный путем увеличения концентрации катионного реагента «Силфок-2540С» до 10.12 % на товарный продукт.
Скважина № 544 Астраханского ГКМ. Бурение под эксплуатационную колонну осуществлялось на поликатионном буровом растворе согласно проекту. Концентрация катион-ного реагента «Силфок-2540С» существенно упала из-за разбавления утяжеленного раствора плотностью 2,00 г/см3 до плотности 1,68 г/см3 водными растворами полимеров. При этом обработка «Силфок-2540С» не производилась, что привело к снижению его концентрации.
При бурении цементного стакана раствор скоагулировал, сгустки раствора осаждались в рабочих емкостях в виде вязких образований. Статическое напряжение сдвига раствора за 1 и 10 мин имело приемлемые значения 50/85 дПа. Из-за коагуляции в процессе циркуляции плотность раствора начала падать за счет потерь на виброситах утяжелителя барита и нейтрализатора сероводорода ЖС-7.
Для предотвращения коагуляции рабочий раствор обработали катионным реагентом «Силфок-2540С», после чего раствор полностью восстановился, т.е. удаления утяжелителя через сетки ситов и оседания вязких пачек в рабочих емкостях не наблюдалось.
Скважина № 42 «Некрасовская». Бурение под 1-ю техническую колонну в интервале 296.2790 м осуществлялось на поликатионном буровом растворе плотностью 1,16 г/см3 и сопровождалось осложнениями в виде сужений и осыпаний глинистых пород. При забое 2720 м провели геофизическое исследование скважины (ГИС), которое выявило значительное кавернообразование, и было принято решение о зарезке второго ствола с установкой цементного моста.
Зарезку и бурение второго ствола производили в интервале 1434.2790 м на поли-катионном буровом растворе плотностью 1,30 г/см3. Анализ бурения соседней скважины № 38 «Некрасовская» показал, что в надсоле-вом интервале осыпание стенок удалось ликвидировать после утяжеления раствора до плотности 1,30 г/см3.
Бурение второго ствола осуществлялось в сопровождении службы по наклонно-направленному бурению РУП «ПО «Белорус-нефть» в режиме слайда. В процессе бурения второго ствола механическая скорость упала до 5,9 м/с, тогда как при бурении первого ствола механическая скорость составляла 19,4 м/с. Причиной снижения механической скорости при бурении второго ствола являлось бурение в режиме слайда.
При бурении второго ствола концентрация «Силфок-2540С» в растворе поддерживалась до 3.4 % по экономическим соображениям, в то время как при программном значении должна составлять 9,7 %. Снижение концентрации «Силфок-2540С» в рабочем растворе привело к залипанию глинистого шлама к сеткам вибросит и потере бурового раствора. Показатель фильтрации раствора вырос с 1,1.1,4 до 3,5.4,5 см3, реологические показатели приобрели ярко выраженную нарастающую тиксотропию, что свидетельствовало о переходе гибких водородных связей между молекулами воды в жесткие, более прочные связи.
Для снижения показателя фильтрации количество крахмала и ПАЦ значительно увеличили, в рабочий раствор вводили заготовки с концентрацией крахмала до 6.7 % и ПАЦ до 0,5 %, однако стабильного снижения показателя фильтрации не было достигнуто. На недостаток КП в растворе указывала и тенденция роста коллоидной фракции от 0,7 до 1,4, 2,4 и 2,7 %.
Внешне раствор приобрел пухлый и завоз-душенный вид и жесткую структуру. Раствор потерял блеск. Все это указывало на недостаток концентрации катионного реагента «Силфок-2540С» в составе раствора.
Недостаток концентрации «Силфок-2540С», а также низкая подача насосов (43.45 л/с против 50.55 л/с при бурении первого ствола) повлияли на сальникообра-зование, что было отмечено при подъеме инструмента (плотные сальники между лопастями долота).
После согласования с представителями РУП «ПО «Белоруснефть» концентрацию «Силфок-2540С» в рабочем растворе увеличили до 5,5.6,0 %, что предотвратило залипание глинистого шлама к сеткам вибросит и снизило сальникообразование между лопастями
долота, визуально раствор приобрел блестящий вид, в рабочей емкости уменьшилась шапка из пены, технологические свойства и показатели раствора восстановились полностью до исходных.
Несмотря на длительный контакт поли-катионного раствора с глинистыми породами, в открытом стволе отмечена хорошая устойчивость стенок скважины. После достижения глубины 2790 м успешно произвели ГИС без дополнительных шаблонирований. После шабло-нирования спустили обсадную колонну и зацементировали.
На основании накопленного опыта при строительстве скважин Астраханского ГКМ разработан алгоритм управления технологическими свойствами и показателями полика-тионного раствора по поведению выносимого шлама на ситах (рис. 6).
Если выносится большое количество шлама из пластичных глинистых пород
(что свидетельствует о потере устойчивости стенок скважин) в виде крупных и легко разрушающихся, мягких, увлажненных и липких кусков, необходимо усилить ингибирующие, инкапсулирующие и крепящие свойства раствора и добиться увеличения прочности кусков и уменьшения их липкости. Это достигается за счет увеличения катионного реагента, низкомолекулярных электролитов, биополимера и крахмала.
Если выносится большое количество хрупко разламывающегося и нелипкого шлама, необходимо повысить плотность и структурно-реологические показатели раствора, создать структурный режим течения в кольцевом пространстве, увеличить содержание кольматан-тов и т.д. Для повышения плотности раствора использовать мел, дополнительно усиливающий штукатурный эффект стенок скважин. Для управления структурно-реологическими и фильтрационными показателями
Рис. 6. Алгоритм управления свойствами поликатионного раствора при бурении глинисто-аргиллитовых пород на основе анализа шлама на виброситах
использовать биополимер, крахмал и водорастворимые эфиры целлюлозы.
Если выносимый шлам интенсивно диспергируется, приводя к обогащению глинистой фазой, росту коллоидной фракции, структурно-реологических и фильтрационных показателей, следует увеличить содержание катион-ного реагента и поддерживать концентрацию низкомолекулярных электролитов, т.е. усилить ингибирующие и инкапсулирующие свойства раствора катионным реагентом до изменения размера и свойств выносимого шлама (см. рис. 6).
Оптимальными составами для стабилизации неустойчивых глинисто-аргиллитовых пород являются буровые растворы с высокой концентрацией карбонатных кольматантов типа мела, создающих эффект штукатурки. Такими свойствами обладают буровые растворы, включающие разнофракционные твердые и жидкие кольматанты гидрофильной и гидрофобной природы.
Количество гидрофобных кольматан-тов в каждом конкретном случае подбирают на основании практических результатов. Эффективность стабилизации глинисто-ар-гиллитовых пород значительно возрастает при структурном режиме течения раствора в кольцевом пространстве, а также при минимальных скачках давления на стенки скважины.
Таким образом, катионный реагент в составе поликатионного раствора многофункционален и отвечает за выполнение таких важнейших функций, как стабилизация активных глин и неустойчивых глинисто-аргиллитовых пород, ингибирующие, крепящие и инкапсулирующие свойства раствора по отношению к шламу и к стенкам ствола, устойчивость к температурной и другим агрессиям и т.д. Поддержание требуемой концентрации катионного реагента
в растворе осуществляется по изменению технологических свойств и показателей раствора. ***
С учетом вышеизложенного можно сделать следующие выводы.
1. Контроль содержания катионного реагента целесообразнее осуществлять по технологическим свойствам и показателям раствора.
2. Для сохранения устойчивости пластичных глин и глинисто-аргиллитовых пород необходимо повысить концентрацию катионного реагента до максимальной.
3. Увеличение концентрации катионного реагента ограничено пропускной способностью очистных устройств (панелей сеток вибросит), ростом гидравлических сопротивлений и эквивалентной циркуляционной плотности раствора.
4. В зависимости от горно-геологических условий бурения выбирается конкретный диапазон концентраций катионного реагента.
Список литературы
1. Гайдаров А.М. Опыт применения модификаций «Катбурр» на Астраханском ГКМ /
А.М. Гайдаров, А.А. Хуббатов, М.М-Р. Гайдаров // Инженер-нефтяник. -2018. - № 2. - С. 15-21.
2. Гайдаров М.М-Р. Поликатионные буровые растворы «Катбурр» и перспективы
их использования / М.М-Р. Гайдаров, А.А. Хуббатов, А.М. Гайдаров и др. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2019. - № 7. - С. 19-25.
3. Гайдаров А.М. О выборе реологических показателей бурового раствора / А.М. Гайдаров, А.А. Хуббатов, Д.В. Изюмченко и др. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2021. - № 4. - С. 19-24.
Control of process properties for polycationic drilling muds
A.M. Gaydarov1*, G.V. Konesev2
1 Gazprom VNIIGAZ LLC, Bld. 1, Estate 15, proyezd Proyektiruemyy no. 5537, Razvilka village, Leninskiy urban district, Moscow Region, 142717, Russian Federation
2 Ufa State Petroleum Technological University, Bld. 1, Kosmonavtov street, Ufa, Bashkortostan, 450064, Russian Federation
* E-mail: a_gaydarov@vniigaz.gazprom.ru
Abstract. A polymer and copolymer are the major components used to control the technological properties and characteristics of a polycationic drilling mud. The sufficient concentration of a cationic polymer in a mud provides perfect inhibiting of the clay rocks, improvement of well shaft state, continuous preservation of the shaft walls stability, decrease and stability of filtration and colloidal fraction factors, etc.
Application of the polycationic drilling muds at Astrakhan gas-condensate field and at the fields of the Belorusneft State Production Association during drilling of the active clayey and running argillic intervals showed that 1,0.1,7 % concentration of a cationic polymer (per a dry substance) is critical, and below this value the drilling mud may collapse in a form of thickening. When concentration of a cationic agent is critical, content of a free polymer in the drilling mud is minimal or it is absent there. Optimal concentration of a cationic polymer is more then 2% and depends on the tasks being fulfilled.
Hence, to control a factor of colloidal fraction and the process properties of the polycationic mud during drilling the active clayey intervals and running argillic rocks, the necessary concentration of a cationic polymer considerably increases. It must be taken into consideration for field conditions. Economy of a cationic agent can decrease concentration of a free cationic polymer in the mud, and this factor will cause enrichment with clayey phase, with all that it entails.
Keywords: drilling muds, cationic reagent, coagulation, filtration factor, stabilization. References
1. GAYDAROV, A.M., A.A. KHUBBATOV, M.M-R. GAYDAROV Practice of "Katburr" modifications application at Astrakhan gas-condensate field [Opyt primeneniya modifikatsiy "Katburr" na Astrakhanskom GKM]. Inzhener-neftyanik, 2018, no. 2, pp. 15-21, ISSN 2072-7232. (Russ.).
2. GAYDAROV, M.M-R., A.A. KHUBBATOV, A.M. GAYDAROV, et al. Polycationic Katburr muds and outlooks for their application [Polikationnyye burovyye rastvory "Katburr" i perspektivy ikh ispolzovaniya]. Stroitelstvo Neftyanykh i Gazovykh Skvazhin na Sushe i na More, 2019, no. 7, pp. 19-25. ISSN 0130-3872. (Russ.).
3. GAYDAROV, A.M., A.A. KHUBBATOV, D.V. IZYUMCHENKO, et al. On selecting rheological indicators of drilling mud [O vybore reologicheskikh pokazateley burovogo rastvora]. Stroitelstvo Neftyanykh i Gazovykh Skvazhin na Sushe i na More, 2021, no. 4, pp. 19-24. ISSN 0130-3872. (Russ.).
