M-I SWACO products and systems Системы и реагенты

M-I SWACO products and systems Системы и реагенты компании M-I SWACO Куманин Денис Technical training manager

Содержание презентации • Введение • Факторы, влияющие на выбор буровых растворов • Функции буровых растворов • Системы растворов

Факторы выбора системы раствора

Факторы, влияющие на выбор системы раствора Данные по скважине • • Глубина скважины Диаметр ствола Профиль скважины Крутящий момент на роторе • Скорость проходки • Пластовые давления • Максимальная температура Литологические факторы • Глины - активность • Аргиллиты - устойчивость • Песчаники проницаемость • Другие виды пород - карбонатные породы - соли

Факторы, влияющие на выбор системы раствора Буровое оборудование • Удаленное расположение буровой • Ограниченность площади для размещения оборудования • Оборудование для приготовления и очистки буровых растворов • Буровые насосы Наличие примесей: • Выбуренная порода • Цемент • Соли • Ангидриды/Гипс • Кислые газы • CO 2 • H 2 S

«Большая четвёрка» решений M-I SWACO

ФУНКЦИИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Функции буровых растворов 1. Удаление шлама из скважины и вынос его на поверхность 2. Регулирование давления в скважине 3. Поддержание шлама во взвешенном состоянии 4. Образование фильтрационной корки 5. Сохранение стабильности ствола скважины 6. Минимальное загрязнение продуктивных коллекторов 7. Смазка и охлаждение долота, снижение веса колонны 8. Передача гидравлической мощности долоту 9. Обеспечение геофизической информации о разрезе 10. Предупреждение коррозии 11. Качественное цементирование колонн и заканчивание скважин 12. Экология и охрана здоровья

Север Заказчики Типы скважин Скважин в 2011 г Типы раствора УФ БК «Евразия» 30 ERIELL ННС 18 Poly-Plus, KCl-Polymer Техносервис (РВП) ННС 12 Optima, KCl-Polymer РН-Северная нефть ННС, ГС 19 Optima, Flo-Pro ЛУКОЙЛ-Коми ННС, ГС 8 Optima, Aphronics, Flo. Pro Интегра. Бурение ННС, ГС 6 Optima, KCl-Polymer, Flo-Pro Енисей ННС 4 Optima, KCl-Polymer Башнефть. Бурение 9 Разведка, ННС, ГС Optima, KCl-Polymer, Drillplex, Flo-Pro, Megadril. Разведка 1 Optima, KCl-Polymer ССК (НПБС) 2/10/2018 Разведка Information Confidential 1 Poly-Plus, KCl-Polymer © 2010 M-I SWACO

Системы применяемые в регионе RCA • OPTIMA ОПТИМА • POLYGARD • FLO PRO NT ИКАРБ • SALT SATURATED Соленасыщеный • FLO THRU • KCL/Polymer ИКАРБ+ ПКР • MEGADRIL МЕГАДРИЛ • POLYPLUS ПОЛИПЛАС • DRILPLEX • APHRONICS ПОЛИГАРД ДРИЛПЛЕКС АФРОНИКС • DURATHERM ДЮРАТЕРМ • KLA SHIELD ШИЛД КЛА- • LIME Известковый • VERSADRIL Версадрил • RHELLIANT Релянт • ULTRADRIL Ультрадрил

Буровые растворы на водной основе • Существует множество систем растворов на водной основе • По мере углубления скважины, с увеличением температуры/давления и изменением пластовых условий простые системы растворов преобразуются в более сложные • При бурении одной скважины обычно используется не единственная система раствора.

Факторы, влияющие на выбор системы раствора Области применения: • Бурение под направление • Бурение под кондуктор • Бурение под промежуточную колонну • Бурение под эксплуатационную колонну • Заканчивание скважины • Способ заканчивания • Способ интенсификации притока

Факторы, влияющие на выбор системы раствора Геологические факторы • Виды глин • Виды песчаников • Проницаемость, пористость • Другие виды пород • Соли • Карбонатные породы • Известняки • Доломиты

Факторы, влияющие на выбор системы раствора Данные по скважине • Глубина скважины • Глубина воды (морское бурение) • Диаметр ствола • Угол наклона • Забойный двигатель • Скорость проходки • Максимальная температура • Пластовые давления

Факторы, влияющие на выбор системы раствора Буровое оборудование • Удаленное расположение буровой • Ограниченная площадь для размещения оборудования • Тип оборудования для приготовления буровых растворов • Тип буровых насосов • Наличие и состояние очистного оборудования

Факторы, влияющие на выбор системы раствора Возможные осложнения • Неустойчивые глины (осыпи, обвалы, прихват колонны труб) • Проницаемые породы (дифференциальный прихват) • Химически-активные глины (сальникообразование, сужение ствола) • Потеря циркуляции • Бурение в условиях аномально высоких и низких пластовых давлений (рапо-проявление, выбросы)

Прогноз стабильности ствола в направленной скважине в зависимости от зенитного угла Плотность, г/см 3 Диапазон плотности на заданной глубине в зависимости от зенитного угла скважины Зенитный угол, град Разрыв Обрушение

HT-HP Well Challenges

Факторы, влияющие на выбор системы раствора Вода для затворения • Тип воды • Концентрация хлоридов • Жесткость (Концентрация кальция/магния)

Факторы, влияющие на выбор системы раствора Наличие примесей: • Твердые частицы (активные, инертные) • Цемент • Соли • Ангидриды/Гипс • Кислые газы • CO 2 • H 2 S

Зависимость содержания твердой фазы от плотности

Классификация буровых растворов на водной основе • Неутяжеленные растворы на основе глинистой суспензии • Утяжеленные стабилизированные глинистые растворы • Кальциевые растворы • Минерализованные растворы • Системы для использования в условиях высоких давлений и температур • Полимерные системы

Растворы на основе глинистой суспензии • В состав данных систем изначально входят вода и бентонит • Используются для забурки скважин • Естественный буровой раствор (раствор, образованный путем самозамеса)

Растворы на основе глинистой суспензии • Обычно неутяжеленные системы (не добавлены утяжелители). • Количество бентонита зависит от необходимой вязкости раствора и составляет 50 – 80 кг/м 3 • Небольшая стоимость, высокая скорость проходки

Растворы на основе глинистой суспензии • Рецептура системы становится более сложной по мере углубления скважины (повышения плотности и усложненности геологических разрезов). • Перед преобразованием системы в более сложную необходимо отрегулировать объем твердой фазы с помощью механической системы очистки с тем, чтобы снизить объем раствора для разбавления

Растворы на основе глинистой суспензии Фильтрация (при необходимости) регулируется добавлением: • Бентонита (M-I Gel) или • Полимеров, таких как КМЦ или ПАК (POLYPAC) ®

Растворы на основе глинистой суспензии Типичные свойства: • Плотность: • 1, 05 – 1, 2 г/см 3 • Условная вязкость • 45 -55 • Пластическая вязкость • 5 -9 с. Пз • ДНС • 2 -25 фунт/100 фут2 • СНС • 5 -10 / 10 -20 фунт/100 фут2 • p. H • 8, 5 -9, 0 • Pf/Pm • 0, 1 -0, 5/0, 1 -0, 8 • Твердая фаза • 3 -10% • Фильтрация • требуемое значение • Хлориды • 0 -5000± мг/л (пресная вода) сек • 20, 000± мг/л (морская вода) • Кальций • 220± мг/л

Растворы на основе глинистой суспензии Основные компоненты Основная функция: • Бентонит(M-I GEL) • Вязкость/Фильтрация • Каустическая сода • p. H/Pf/Pm • POLYPAC R / CMC-HV (ПАК P / КМЦ ВВ) • Вязкость/Фильтрация • POLYSAL (Крахмал) • Фильтрация • Экстендер • POLYPLUS (Частично гидролизованный • полиакриламид) • Дефлокулянт • TANNATHIN (Лигнит) • Дефлокулянт • Пирофосфат натрия (SAPP) • Фильтрация (только) • POLYPAC UL/ CMC–LV (ПАК НВ /КМЦ-НВ )

Лигносульфонатные системы Данные системы часто используются в бурении • Основной продукт – SPERSENE /SPERSENE CF (лигносульфонат), соль органической кислоты. Данный продукт является источником отрицательныx ионов, которые снижают ДНС и СНС, нейтрализуя положительные заряды на поверхности глинистых частиц. • Системе требуется щелочная среда для более полного растворения лигносульфоната. Для увеличения р. Н минимум до 9, 5 необходимо использовать Каустическую соду или Известь

Лигносульфонатные системы • Увеличение концентрации лигносульфоната и лигнита или обработанного каустиком хромлигнита позволяет системе быть устойчивой к воздействию загрязнений и высокого содержания твердой фазы. • Лигнит, как и лигносульфонат, является органической кислотой – источником анионов, снижающих СНС и ДНС путем нейтрализации катионов на поверхности глинистых частиц.

Лигносульфонатные системы • Лигносульфонат и лигнит могут использоваться совместно, и обычно перемешивают в соотношении 2 к 1. Это соотношение при необходимости варьируется. • Данные продукты - лигносульфонат, лигнит и обработанный каустиком хромлигнит представляют собой дефлокулянты, которые обычно называют дисперсантами или разжижителями, так как они снижают вязкость раствора.

Лигносульфонатные системы Обычный метод перевода раствора для забурки скважины в лигносульфонатную систему раствора: • Бентонит – 10 кг/м 3 • Лигнит – 3 кг/м 3 • Лигносульфонат – 6 кг/м 3 • Каустическая сода – 3 кг/м 3 • Сравнив свойства раствора, выходящего из скважины с параметрами раствора в приемной емкости, можно увидеть, каким образом загрязняющие вещества, поступившие из скважины, воздействуют на раствор. Чем больше различий между этими параметрами, тем менее устойчив раствор.

Лигносульфонатные системы • Устойчивость системы повышается с увеличением концентрации лигносульфоната и лигнита. • Частично обработанная система содержит: § 6 -18 кг/м 3 лигносульфоната § 3 – 9 кг/м 3 лигнита • Полностью обработанная система содержит: § 24 – 36 кг/ м 3 лигносульфоната § 12 -18 кг / м 3 лигнита

Лигносульфонатные системы • Регулирование свойств лигносульфонатной системы: Свойства раствора следует поддерживать на уровне значений установленных программами или проектами. Эти величины можно регулировать, добавляемых в раствор материалов. изменяя концентрации

Лигносульфонатные системы При разбавлении необходимо также увеличивать концентрации входящих в состав рецептуры реагентов для поддержания требуемых параметров раствора. Объем воды, добавляемой в раствор, зависит от таких параметров, как диаметр ствола, скорость проходки, тип разбуриваемых пластов и концентрация выбуренных частиц в растворе.

Лигносульфонатные системы • Температурные пределы: Лигносульфонатная система может использоваться при максимальной температуре в 160 -175 ОС. Этот температурный предел может быть значительно превышен, если увеличить концентрацию лигнита и снизить концентрацию лигносульфоната. Температурный предел для использования лигнита - 230 ОС, однако его растворимость снижается, с повышением концентрации хлоридов свыше 15 000 мг/л.

Лигносульфонатные системы • Типичные свойства: Плотность: Условная вязкость Пластическая вязкость ДНС СНС p. H Твердая фаза с низкой плотностью Фильтрация >1, 2 г/см 3 (30)x( Плотность)+/см график PV см график YP 1 -5 / 1 -10 фунт/100 фут2 9, 0 – 11, 5 5 -7 % требуемое значение

Лигносульфонатные системы Основные компоненты Барит Бентонит (M-Gel) Каустик Основные функции увеличение плотности вязкость/водоотдача р. H/Pf/Pm SPERSENE SF (Лигносульфонат) разжижитель/регулятор водоотдачи TANNATHIN (Лигнит) регулятор водоотдачи/разжижитель POLYPAC R / CMC HV (ПАК Р /CMC ВВ) регулятор вязкости/водоотдачи POLYSAL(Крахмал) регулятор вязкости

Лигносульфонатные системы Основные компоненты Основная функция PHPA ентонитовый экстендер Пирофосфат натрия (SAPP) Известь / Гипс дефлокулянт нейтрализация CO 2 POLYPAC UL / CMC LV (PAC НВ /CMC-НВ) регулирует водоотдачу THERMPAC UL (Мод. Крахмал) регулятор водоотдачи RESINEX (полимер. лигнит) в регулятор водоотдачи условиях высоких температур

Кальциевые cистемы • При добавлении в глинистую суспензию Кальций вызывает флокуляцию – увеличение ДНС и СНС. • Это происходит из-за того, что катионы Ca+ замещают катионы Na+ вследствие большой энергии соединения, в результате чего происходит замена натриевых глин на кальциевые. • Это приводит к частичному обезвоживанию гидратированных глин, т. е. к уменьшение водной оболочки вокруг глинистой частицы. • Глинистые частицы при этом больше соприкасаются друг с другом, что приводит к частичной флокуляции (коагуляции).

Кальциевые cистемы • В отсутствие дефлокулянта глинистые флокулы увеличиваются в объеме и высаждаются, в результате чего снижается пластическая вязкость. • При добавлении кальция даже в присутствие достаточного количества дефлокулянта частичная дегидратация все же наблюдается, вызывая увеличение ДНС и статического напряжения сдвига. • Увеличение ДНС и статического напряжения сдвига называется «скачком вязкости» . • Под воздействием перемешивания, времени и температуры флокулы распадаются, а анионные дефлокулянты нейтрализуют катионный заряд глин, снижая ДНС.

Кальциевые cистемы • Данное явление – возрастание ДНС, а затем снижение данного параметра – происходит при достижении определенной концентрации кальция в растворе.

Скачок вязкости

Кальциевые cистемы • Целью перехода на кальциевую систему раствора является ингибирование пластов, содержащих натриевые глины, или создание раствора, который можно использовать при бурении пластов с высоким содержанием кальция, например, ангидритов. • При бурении пород, содержащих кальциевые породы (ангидрит), или при переводе раствора в кальциевую систему раствора, происходит резкое увеличение вязкости. • Для снижения вязкости содержание выбуренных частиц в растворе должно быть снижено до оптимальных значений.

Кальциевые cистемы • Растворимость кальция обратно пропорциональна р. Н. При р. Н, равном 11, 5 и выше, кальций практически нерастворим. • Регулируя р. Н мы можем контролировать концентрацию ионов кальция в фильтрате.

Известковые растворы • Используются для снижения воздействия кислых газов (CO 2 and H 2 S) и уменьшения гидратации пластовых глин. • Самые первые кальциевые системы. • В качестве источника кальция используется известь. • Известь “Ca 2+ (OH)2 является буфером и поддерживает р. Н в присутствии кислых газов, таких как CO 2 and H 2 S. • Система имеет высокое значение p. H, которое зависит от величины концентрации извести и кальцинированной соды в растворе.

Известковые растворы • В известковых растворах поддерживается концентрация избыточного количества извести, нерастворимой из-за высокого р. Н. • Избыток извести рассчитывается следующим образом: Где Fw – фракционное содержание воды в растворе (по реторте) • Избыточное кол-во извести растворяется только в случае снижения р. Н в результате воздействия кислотных загрязнителей. • Система обычно не используется в растворах плотностью ниже 1, 2 г/см 3, поскольку в этом случае трудно поддерживать реологию, необходимую для эффективной очистки ствола.

Известковые растворы • Воздействие температур выше 128˚С могут вызвать сильное загустевание растворов с высоким или умеренным содержанием извести. • Это происходит за счет высокой щелочности, высокой концентрации глинистых твердых частиц и высокой температуры, под воздействием которой образуется алюмосиликатный цемент. • При переходе на известковую систему раствора необходимо снизить до минимума содержание глинистых частиц для снижения «скачка вязкости» .

Известковые Растворы • Добавьте следующие реагенты в течение одного или двух циклов циркуляции: – 30 кг/м 3 извести – 6 – 35 кг/м 3 лигносульфоната – 5 – 6 кг/м 3 каустика

Известковые Растворы После первичной обработки по преобразованию раствора в гипсовую систему следует отрегулировать р. Н, водоотдачу и щелочность раствора, добавив необходимые реагенты. “Избыток извести” должен регулярно контролироваться Воспользуйтесь приведенной ранее формулой!

Известковые Растворы • Типичные свойства: Плотность: >1, 2 г/см 3 Условная вязкость (30)x( Плотность)+/Пластическая вязкость см график PV ДНС см график YP СНС 1 -5 / 1 -10 фунт/100 фут2 p. H 11, 5 – 13, 5 Pf 0, 2 -0, 6 Pm 0, 5 -1, 5 Твердая фаза с низкой плотностью 5 -7 % Фильтрация требуемое значение Хлориды 0 -5000± мг/л (пресная H 2 O) 20 000± мг/л (морская H 2 O) Кальций 400 - 600 мг/л

Известковые Растворы Основные компоненты Барит увеличение плотности Бентонит (M-Gel) (прегидратированный) Каустик Основная функция вязкость/водоотдача p. H/Pf/Pm Известь извести увеличение Pm & избыток SPERSENE SF (Лигносульфонат) водоотдачи разжижитель/понизитель TANNATHIN(Лигнит) водоотдачи разжижитель/ понизитель Poly. Pac R / CMC HV регулятор вязкости/водоотдачи POLYSAL(Крахмал) понизитель водоотдачи

Гипсовые Растворы Система разработана для бурения в ангидритах и/или обеспечения ингибирующей способности путем добавления кальция при бурении в водочувствительных натриевых глинах, в качестве источника кальция используется Са. SO 4. р. Н гипса – 6, 0; следовательно, данная система имеет невысoкое р. Н, на уровне 9, 0 -10, 5, при этом значении кальций хорошо растворяется. Концентрация кальция в данной системе обычно находится в диапазоне 600 – 1200 мг/л.

Гипсовые Растворы Растворимость кальция обратно пропорциональна р. Н, поэтому фактическая концентрация растворимого кальция в системе зависит от величины р. Н. Переход на гипсовую систему: • Для снижения “скачка вязкости” необходимо снизить содержание твердой фазы. • Добавьте следующие реагенты в указанных концентрациях в течение одного или двух циркуляционных циклов: 24± 2 кг/м 3 гипса 24± 2 кг/м 3 лигносульфоната 3± 0. 5 кг/м 3 каустика

Гипсовые Растворы После начальной обработки необходимо отрегулировать р. Н, фильтрацию и щелочность, добавив в систему соответствующие химреагенты. Материалы, неустойчивые к высокой минерализации раствора, не должны использоваться. Необходимо регулярно проводить испытание на наличие кальция для регулирования концентрации гипса в системе, поскольку он постоянно реагирует с глинами и его концентрация снижается.

Гипсовые Растворы • Типичные свойства: Плотность: >1, 2 г/см 3 Условная вязкость (30)x( Плотность)+/Пластическая вязкость см график PV ДНС см график YP СНС 1 -5 / 1 -10 фунт/100 фут2 p. H 9, 0 – 10, 5 Pf 0, 2 -0, 6 Pm 0, 5 -1, 5 Твердая фаза с низкой плотностью 5 -7 % Фильтрация требуемое значение Хлориды 0 -5000± мг/л (пресная H 2 O) 20 000± мг/л (морская H 2 O) Кальций 600 - 1200 мг/л

Гипсовые Растворы Основные компоненты Основная функция Барит увеличение плотности Бентонит (M-Gel) (прегидратированный) Каустик Гипс вязкость/водоотдача p. H/Pf/Pm регулирует содержание кальция SPERSENE SF разжижитель/регулятор (Лигносульфонат) водоотдачи

Гипсовые Растворы Основные компоненты функция TANNATHIN(Лигнит) (продолжение) Основная регулятор водоотдачи/разжижитель Poly. Pac R / CMC HV (ПАК Р /CMC ВВ) регулятор вязкости/водоотдачи POLYSAL(Крахмал) регулятор вязкости

Хлоркальциевые растворы

Хлоркальциевые растворы • Разрабатывались для усиления ингибирующей активности кальциевых систем и повышения их термостойкости до 170 0 С • В качестве ингибирующей добавки применяется хлористый кальций • Свойства раствора просты в управлении • Получили очень широкое распространение и были основной ингибирующей системой до создания калиевых буровых растворов

Хлоркальциевые растворы Основные компоненты • Барит • Бентонит (M-Gel) (прогидратированный) Основная функция увеличение плотности вязкость/водоотдача • Каустик p. H/Pf/Pm • Хлористый кальций содержание кальция регулирует

Хлоркальциевые растворы Основные компоненты Основная функция • SPERSENE SF водоотдачи • Poly. Pac R / CMC HV водоотдачи разжижитель/ регулятор • POLYSAL(Крахмал) водоотдачи регулятор вязкости/

Хлоркальциевые растворы q Типичные свойства: – Плотность: – Условная вязкость Плотность)+/– Пластическая вязкость – ДНС – СНС фут2 – p. H – Pf – Pm >1, 10 г/см 3 (30)x( см график PV см график YP 1 -5 / 1 -10 фунт/100 9, 0 – 10, 5 0, 2 -0, 6 0, 5 -1, 5

Хлоркальциевые растворы (продолжение) – Твердая фаза с низкой плотностью (LSG) 5 - 7 % об. – Фильтрация требуемое значение – Хлориды 3000 - 5000 мг/л – Кальций 1200 - 2000 мг/л

Соленасыщенная Система Раствора

Соленасыщенная Система Раствора • Система разработана для предотвращения размыва ствола при прохождении интервалов солей, что достигается за счет насыщения солью водной фазы используемого раствора. • Данный эффект достигается путем добавления в систему соли (хлорида натрия) до достижения точки насыщения. Точка насыщения системы – 190 000± мг/л хлоридов. • В случае, еслиинтервал не слишком большой, возможно увеличение содержания хлоридов до уровня, превышающего 100000 мг/л, что снизит растворимость солей, размыв и кавернообразование в стволе. немного

При использовании существующего глинистого раствора для приготовления соленасыщенной системы

Соленасыщенная система раствора • До начала преобразования проведите пилотные испытания для определения степени разбавления и необходимых концентраций реагентов • После проведения первоначальной обработки раствора, необходимо добавить 1, 5 – 3, 0 кг/м 3 POLYPAC UL®. Добавка данного реагента снизит вязкость и поможет отрегулировать фильтрацию. В случае, если вязкость не снижается, необходимо разбавить раствор рассолом электролита и обработать лигносульфонатом SPERSENE®

Соленасыщенная система раствора Для приготовления соленасыщенной проведение следующей операции: системы необходимо Добавьте в соленую воду предварительно прогидратированный реагент M-I GEL в количестве 50 – 70 кг/м 3. После этого необходимо добавить остальные реагенты. В случае, если система приготовления на буровой может обеспечить хорошее диспергирование, вместо M-I GEL® можно использовать SALT GEL® (аттапульгит) Для придания дополнительной вязкости и/или выносящей способности рекомендуется добавить DUO-VIS ® в небольших количествах ( 1, 5 кг/м 3).

Соленасыщенная Система Раствора Регулирование свойств: Для поддержания объема и регулирования содержания твердой фазы на определенном уровне в систему добавляется рассол электролита (Na. CL). Необходимые параметры раствора поддерживаются путем добавления в систему необходимого количества химреагентов. Для поддержания определенной концентрации материалов следует точно определить степень разбавления или объем добавляемого рассола электролита.

Полимерные системы

Полимерные системы • К полимерным системам относятся растворы в которых основную функцию по регулированию вязкости и структурно-механических свойств выполняют органические вещества – Полимерные растворы – без глинистые или малоглинистые системы – В настоящее время основные научные разработки связаны с полимерными растворами

Водные системы с POLYPLUS одни из самых первых полимерных растворов примененных в бурении для получения максимальной механической скорости проходки. . POLYPLUS (PHPA – частичногидролизованный полиакриламид) - это высокомолекулярный анионный полимер широкого спектра действия.

Водные системы с POLYPLUS : • Реагент POLYPLUS повышает вязкость водных растворов и предотвращает диспергацию глин • При бурении на воде – действует как флокулянт, удаляя выбуренные частицы. • Среди преимуществ такого использования – увеличение скорости проходки, повышение эффективности очистного оборудования, устойчивость ствола скважины.

СИСТЕМА POLYPLUS – Без глинистая или малоглинистая система с низким содержанием твердой фазы на основе реагента (POLYPLUS) POLYPLUS (PHPA – частично-гидролизованный полиакриламид) - это высокомолекулярный анионный полимер широкого спектра действия.

СИСТЕМА POLYPLUS – Основное назначение данной системы – массовое бурение, стабилизация стенок скважин, ингибирование глин – Глины стабилизируются в результате капсуляции поверхности, загущения водной фазы и связывании полимером свободной воды. Капсуляция (капсулирование) – процесс «обволакивания» полиакриламидом глинистых частиц, предотвращающий попадание воды во внутреннюю структуру глин. Загущение водной фазы приводит к замедлению продвижения фильтрата во внутреннюю структуру глин.

СИСТЕМА POLYPLUS адсорбирует воду из жидкой фазы, снижая объем cвободной воды, попадающей в глинистую структуру в виде фильтрата. Концентрация POLYPLUS в системе для достижения данного эффекта должна находится в пределах 2, 85 – 6, 0 кг/м 3. При вышеуказанной концентрации полиакриламида в растворе наблюдается максимальный эффект по капсулированию водочувствительных глин в растворе и выбуренной породы, слагающей разрез ствола скважины.

СИСТЕМА POLYPLUS Система остается стабильной в случае, если концентрация полимера поддерживается на необходимом уровне, а содержание глинистых частиц не превышает 2, 0 %. При несоблюдении этих условий может увеличиться вязкость, в этом случае для стабилизации свойств раствора потребуется добавление дефлокулянтов (разжижителей). Использование дефлокулянтов повлечет за собой снижение эффекта капсуляции, поскольку анионные группы дефлокулянтов будут противодействовать анионным группам полимеров при адсорбции на поверхности глин.

СИСТЕМА POLYPLUS При необходимости использования дефлокулянта рекомендуется использовать Tackle® , так как данный реагент не снижает ДНС в такой степени, как лигносульфонат и лигнит. Ограничение на использование данной системы накладывается содержанием твердой фазы в растворе. Максимальная плотность раствора при сохранении его технологических свойств – 1, 45 г/см 3

СИСТЕМА POLYPLUS Преимущества cистемы POLYPLUS: • Высокие механические скорости бурения • Повышение устойчивости ствола скважины • Увеличение эффективности очистного оборудования • Низкие показатели водоотдачи • Высокое качество фильтрационной корки • Отсутствие дифференциальных прихватов • Cтабильные реологические свойства системы • Низкая пластическая вязкость, высокое ДНС • Снижение расхода реагентов

СИСТЕМА POLYPLUS Стабилизация глин: С целью снижения диспергации и гидратации глин РOLYPLUS добавляется в систему раствора с низким р. Н, приготовленную на основе пресной воды или обработанную солями (Na. CL и KCL). POLYPLUS снижает крутящий момент на роторе и затяжки и посадки при СПО, предотвращает налипание породы на долото и КНБК. POLYPLUS иногда добавляется в циркуляционную систему для увеличения вязкости раствора с целью улучшения очистки ствола. Данная процедура проводится при бурении интервалов, представленных мягкими глинами.

СИСТЕМА POLYPLUS может добавляться непосредственно в емкость для раствора в концентрированных объемах. Большинство существующих систем растворов на водной основе могут быть преобразованы в систему POLYPLUS, однако, для бурения нового интервала желательно приготовить и использовать свежий раствор.

СИСТЕМА POLYPLUS Процесс замещения: Для предотвращения потерь раствора в процессе замещения существующей системы раствора на систему POLYPLUS необходимо установить на вибросита сетки с большим размером ячеек. После одного-двух циклов заменяются на более мелкие. циркуляции сетки Полное замещение достигается с помощью прокачки вязкой буферной пачки, приготовленной на основе бентонита/ POLYPLUS.

СИСТЕМА POLYPLUS Для того, чтобы в процессе замещения удалить образовавшуюся на стенках скважины корку, раствор необходимо закачивать с высокой скоростью нагнетания (турбулентный поток) Система POLYPLUS восприимчива к КАЛЬЦИЮ и p. H; поэтому, если замещение должно происходить после спуска и цементирования обсадной колонны, рекомендуется разбурить цементный стакан и, перед замещением, провести испытание колонны на герметичность на старом растворе Если цемент разбуривается с применением системы POLYPLUS, необходимо провести предварительные мероприятия по контролю за р. Н и удалению кальция

СИСТЕМА POLYPLUS Загрязнители системы POLYPLUS: p. H, Кальций и выбуренная порода • Высокое p. H и повышенное содержание кальция в системе (результат разбуривания цемента) • Высокое р. Н приводит к гидролизации полимера в системе и образованию аммиачного газа • Кальций способствует осаждению полимера

СИСТЕМА POLYPLUS Регулирование свойств системы на основе POLYPLUS: • Контроль и поддержание необходимой концентрации полимера • Регулирование содержания активной твердой фазы в растворе • Уровень кальция поддерживать на уровне <300 мг/л • p. H поддерживать на уровне, выше 10, 0 • МВТ < 57 кг/м 3

СИСТЕМА POLYPLUS Исходная рецептура системы POLYPLUS: Реагенты Неутяжеленный р-р Прегидратированный бентонит Каустическая сода или KOH POLYPLUS POLYPAC Duo. Vis 20 - 35 кг/м 3 0, 75 - 1, 0 кг/м 3 2, 0 - 6, 0 кг/м 3 1, 0 - 6, 0 кг/м 3 0 - 1, 0 кг/м 3

СИСТЕМА POLYPLUS Реагенты Прегидратированный бентонит Каустическая сода или KOH POLYPLUS POLYPAC Duo. Vis Spersene (Tackle) Утяжеленный 0 – 15 кг/м 3 0, 75 – 1, 0 кг/м 3 2, 0 – 6, 0 кг/м 3 1, 0 – 6, 0 кг/м 3 0, 5 – 1, 5 кг/м 3 6, 0 – 14, 0 кг/м 3 3, 0 – 6, 0 кг/м 3

СИСТЕМА POLYPLUS Основные свойства неутяжеленной системы POLYPLUS®: Плотность 1, 05 – 1, 14 г/см 3 Условная вязкость 32 - 45 сек Пластическая вязкость 6 - 10 с. Пз ДНС кв. футов 10 - 20 фунтов/100 СНС 10 сек 3 - 6 фунтов/100 кв. футов СНС 10 мин 5 - 10 фунтов/100 кв. футов MBT 34 – 57 кг/м 3 Водоотдача по требованию

СИСТЕМА POLYPLUS (продолжение) Основные свойства неутяжеленной системы POLYPLUS®: Кальций 0 - 300 мг/л p. H 8, 5 – 10, 0 Pm 0, 2 – 1, 0 см 3 Pf 0, 1 – 0, 5 см 3 Хлористый калий 0 - 5% (KCL) Твердая фаза с низкой плотностью 3 -5%

СИСТЕМА POLYPLUS Основные компоненты: Основные функции: M-I BAR Барит M-I GEL Бентонит Кальцинированная сода POLYPLUS cтабилизатор увеличение плотности вязкость и фильтрация регулирование жесткости ингибирование, глин Каустическая сода POLYPAC POLYSAL DUOVIS вязкости при скорости сдвига TACKLE p. H & Pf водоотдача регулирование низкой снижение СНС

СИСТЕМА POLYPLUS Свойства утяжеленной системы POLYPLUS, обработанной дефлокулянтами: Плотность 1, 14 – 1, 99 г/см 3 Условная вязкость ( 29 ) х (Плотность раствора) 10 - 45 м. Па*с Пластическая вязкость ДНС СНС 10 сек СНС 10 мин 8 - 30 фунтов/100 кв. футов 3 – 5 фунтов/100 кв. футов 5 – 12 фунтов/100 кв. футов

СИСТЕМА POLYPLUS (продолжение) MBT < 48 кг/м 3 Водоотдача по требованию Кальций 0 - 300 мг/л p. H 9, 5 – 11, 0 Pm 0, 5 – 1, 5 cм 3 Pf 0, 2 – 0, 8 см 3 Хлористый калий 0 - 5% (KCL) Твердая фаза с низкой плотностью < 6%

СИСТЕМА POLYPLUS Основные компоненты: Основные функции: M-I Bar M-I Gel POLYPLUS глин Каустическая сода Известь Spersene SF понизитель POLYSAL DUOVIS увеличение плотности вязкость и фильтрация ингибирование. стабил. TACKLE снижение СНС p. H и Pf Pm разжижитель, водоотдачи водоотдача регулирование LSRV

СИСТЕМА GLYDRIL

Система GLYDRIL Данная система представляет собой полимерный раствор в котором основным компонентом является полигликоли. Полигликоли – двухатомные спирты и их производные, хорошо растворимые в воде при комнатной температуре. Система обладает хорошими ингибирующими и смазывающими свойствами, способствует повышению устойчивости ствола и снижению водоотдачи при высоких давлении/температуре.

Система GLYDRIL Система на основе полигликолей идеально подходит для бурения в истощенных песчаниках, где велика вероятность дифференциального прихвата, при бурении стволов с большим отклонением, в водочувствительных породах. Система GLYDRIL: • повышает устойчивость ствола скважины • снижает крутящий момент бурового инструмента • значительно уменьшает величину затяжек при СПО.

Система GLYDRIL Среди других преимуществ системы можно указать повышение целостности выбуренной породы, улучшение характеристик фильтрационной корки, более низкую степень разбавления, снижение кавернообразования, повышение устойчивости к воздействию твердой фазы (глиноемкость), снижение сальникообразования, увеличение скорости проходки. Благодаря низкой токсичности и невысокой стоимости утилизации, данную систему можно отнести к экологически чистым системам бурового раствора.

Система GLYDRIL ФЕНОМЕН – ТОЧКА ПОМУТНЕНИЯ: Это основной механизм ингибирования и стабилизации. ТОЧКА ПОМУТНЕНИЯ – это температура, при которой гликоль переходит из растворимого в нерастворимое состояние. При значениях температуры выше температуры помутнения полигликоль образует мелкие коллоидные частички или мицеллы, в результате чего происходит образование микроэмульсии, называемой «Эмульсией, образованной температурным воздействием»

Система GLYDRIL При добавлении гликоля в систему раствора устойчивость ствола скважины обеспечивается за счет действия таких механизмов, как: 1. Химическая адсорбция 2. Образование микро-эмульсии и закупоривание пор в породе 3. Образование фильтрационной более тонкой, менее пористой корки Система становится более эффективной в присутствии солей (синергетический эффект), поэтому рекомендуется вводить в состав системы Na. CL или KCL

Система GLYDRIL При адсорбировании нерастворимых полигликолей в фильтрационной корке снижается водоотдача и толщина корки на проницаемых пластах. Полигликоли придают раствору смазывающие свойства и препятствуют сальникообразованию. Большинство систем GLYDRIL создано на основе использования феномена помутнения. Однако в некоторых системах предусмотрено постоянное поддержание полигликоля частично в растворимом состоянии.

Система GLYDRIL Существует несколько видов гликолей, растворимых в широком температурном диапазоне. При разработке системы раствора применительно к каждому конкретному случаю, обычно предусматривается использование определенного вида гликоля. Виды гликолей: GLYDRIL™ GP (смесь разных гликолей, разброс температуры помутнения) GLYDRIL™ LС (для низкоминерализованных растворов, < 30 000 мг/л CL) GLYDRIL™MC (для среднеминерализованных растворов, 30 - 90 000 мг/л CL) GLYDRIL™HC (для сильноминерализованных растворов, < 90 000 мг/л CL) GLYDRIL™ 100 (полипропиленгликоль)

Система GLYDRIL Способы снижения температуры растворения полигликолей: 1. Увеличение молекулярной массы полигликоля 2. Увеличение концентрации полигликоля 3. Возрастание степени минерализации воды

Система GLYDRIL

Система GLYDRIL Приготовление данной системы, как и других полимерных систем растворов, должно начинаться с приготовления нового раствора. Цемент оказывает неблагоприятное воздействие на систему, поэтому, если замещение происходит на глубине установки башмака, перед замещением необходимо разбурить цемент и провести тест на герметизацию на старом растворе. В случае необходимости разбуривания цемента на растворе

Система GLYDRIL Для предотвращения потерь раствора в процессе замещения существующей системы раствора на систему GLYDRIL необходимо использовать сетки вибросит с большим размером ячеек. После одного - двух циклов циркуляции сетки заменяются на более мелкие. В процессе замещения, перед закачкой полигликоль/полимерной системы, необходимо закачать вязкую буферные пачку раствора. Также, по возможности производить замещения раствора в турбулентном режиме, что будет способствовать полному замещению и эффективному удалению старой фильтрационной корки со стенок скважины.

Система GLYDRIL Регулирование свойств раствора: Контроль и поддержание необходимой концентрации полимеров. Поддержание необходимой концентрации полигликоля. Для замера концентрации полигликоля в растворе используется терморегулированная реторта (двустепенчатый метод) или ручной рефрактометр. Регулирование содержания твердых частиц в системе. Значение MBT поддерживать на уровне < 70 кг/м 3.

Система GLYDRIL Типичные свойства: Плотность Условная вязкость Пластическая вязкость СНС 10 сек кв. футов СНС 10 мин Водоотдача p. H Pm Pf Кальций Хлориды Тв. фаза с низкой плотностью MBT 1, 05 – 2, 05 г/см 3 36 - 55 сек по графику 2 - 25 фунтов/100 5 - 50 фунтов/100 кв. футов по требованию 8, 0 – 10, 0 0, 1 – 1, 0 см 3 100 мг/л 0 -190 000 мг/л <5% < 70 кг/м 3

Система GLYDRIL Основные компоненты: M-I Bar плотности M-I Gel фильтрация Na. OH/KOH Poly. Plus DUOVIS поддержание взвеси POLYPAC R & UL Glycol Рассолы Na. Cl и KCL увеличение Основные функции: увеличение вязкость и p. H и Pf капсулирование вязкость и снижение водоотдачи ингибирование, смазка ингибирование, плотности

СИСТЕМА SILDRIL

Силикатная система SILDRIL Силикатные системa - SILDRIL Системы на основе соли/полимера с добавлением силикатов натрия и калия. Разработаны для ингибирования глин и придания устойчивости скважинам, при бурении которых обычно используются растворы на нефтяной или синтетической основе. Сфера применения силикатных систем – бурение трещиноватых глин, мела, или переслаивающихся коллоидных глин.

Силикатная система SILDRIL KCl/Polymer SILICATE

Силикатная система SILDRIL Процесс ингибирования и повышения устойчивости ствола происходит в результате осаждения растворимых силикатов и образования нерастворимой силикатной пленки в стволе, предотвращающей попадание воды в глины и проницаемые пласты. При контакте растворимых силикатов с глинистыми породами происходит снижение р. Н, а в результате реакции с двухвалентными катионами (Ca 2+, Mg 2+) на/в глинах образуется кальциевое и/или магниевое силикатное покрытие.

Механизм образования пленки

Hydrous Metal Silicate Gels

Силикатная система SILDRIL Растворимость силикатов происходит при р. Н > 11, 0 и в отсутствие поливалентных катионов. Силикаты высаждаются при р. Н <11, 0 или в присутствии катионов, поэтому значение p. H должно поддерживаться на уровне 11, 0 или более, а связывание поливалентных катионов производить обработками кальцинированной соды.

Силикатная система SILDRIL Поддержание свойств системы: Контроль за концентрацией силиката, так как при высоких скоростях бурения водочувствительных глин силикаты быстро расходуются. Подобный контроль необходим для того, чтобы система эффективно обеспечивала процесс ингибирования. (Оптимальная концентрация 50% активного силиката в системе приблизительно 85 кг/м 3)

Силикатная система SILDRIL По своему ингибирующиму действию силикатная система приближается по эффективности к системам на углеводородной основе. Дополнительное ингибирование глин происходит за счет добавления гликолей и Na. CL или KCL. Добавляемый в систему гликоль снижает коэффициент трения и увеличивает термоустойчивость системы до 120 ОС, поэтому при забойной температуре 88 ОС рекомендуется добавлять полигликоль. Добавлять полигликоль можно также при необходимости снизить крутящий момент на роторе.

Силикатная система SILDRIL Нарушение эксплуатационных свойств пласта возможно при бурении пластов, содержащих жесткую воду. Это может произойти в результате осаждения силиката кальция (образование цемента) или затвердевания силиката натрия в поровых каналах скелета породы. Подобный эффект также может наблюдаться в случае, если р. Н фильтрата, попадающего в породу, со временем снижается.

Силикатная система SILDRIL Приготовление Силикатной Системы • Для приготовления системы используйте воду затворения, из которой в процессе обработки были удалены двухвалентные ионы Ca 2+ и Mg 2+. • Данная система не так устойчива к воздействию твердой фазы, как большинство ингибирующих систем, поэтому не рекомендуется к использованию, если требуемое значение плотности выше 1, 65 г/см 3. • Устойчива до 135 ОС. • Силикатная система является дорогостоящей, высокоэффективной системой, и рекомендуется только для бурения сложных скважин.

Силикатная система SILDRIL Типичные свойства: Плотность Условная вязкость PV/YP СНС 10 сек СНС 10 мин кв. футов Водоотдача p. H Pm Pf Кальций Хлориды Тв. фаза MBT 1, 05 – 1, 65 г/см 3 36 - 55 сек по графику 2 - 25 фунтов/100 кв. футов 5 - 50 фунтов/100 по требованию 11, 0 – 12, 5 1, 0 – 3, 0 см 3 0, 8 – 2, 5 см 3 0 мг/л 60 - 120, 000 мг/л <5% < 42 кг/м 3

Силикатная система SILDRIL Основные компоненты: M-I Bar Барит SILDRIL Na. OH/KOH Кальцинированная сода Poly. Pac R & UL DUOVIS Glycol Рассолы Na. Cl & KCL Основные функции: увеличение плотности ингибирование p. H и Pf связывание ионов поливалентных металлов снижение водоотдачи вязкость и поддержание взвеси ингибирование, смазка базовый раствор, ингибирование

СИСТЕМА DRILPLEX

СИСТЕМА DRILPLEX Катионная система с низким содержанием твердой фазы и очень высокими тиксотропными свойствами. Стуктурообразователь - специальный бентонит Основной реагент – комплекс гидроокиси (окиси) алюминия и магния (реагента DRIPLEX) Уникальность свойств достигается модификацией бентонита при использовании реагента DRIPLEX.

СИСТЕМА DRILPLEX ШБазовый раствор DRIPLEX имеет низкую пластическую вязкость, высокое ДНС и высокое СНС. Ш Находящийся в состоянии покоя раствор имеет характеристики твердого тела, однако под влиянием механического сдвига, он становится низковязкой жидкостью. «Система» меняет состояние, становясь то жидкостью, то твердым телом, это зависит от наличия или отсутствия сдвига. Для того, чтобы из твердого состояния вещество перешло в жидкость, требуется лишь небольшое количество энергии, а обратный процесс происходит практически мгновенно после прекращения сдвига.

Основные характеристики • Хорошее разжижение при сдвиге (псевдопластические свойства) • Способность поддерживать выбуренные частицы во взвешенном состоянии и обеспечивать хорошую очистку ствола скважины. • Повышение эффективности работы очистного оборудования • Практическое отсутствие течения раствора у стенок скважины • Термоустойчивость до ~300°F (150 ОС) • Легко прокачивается (напр. , в процессе замещения низкие давления ) • Высокая рентабельность от применения • Система не загрязняет пласт и легко удаляется

Области применения • • Зоны поглощений (в пористых и трещиноватых пластах) Несцементированные породы Фрезерование колонн Обеспечение устойчивости кондукторной части ствола скважины/препятствует обрушению стенок Морское бурение Бурение на гибких трубах Использование при высоких скоростях проходки Заканчивание скважины с необсаженным забоем

Механизм § Уникальность данного раствора состоит в формировании комплекса между мелкими, плоскими катионно заряженными кристаллами оксидов металлов (ММО) и бентонитовыми пластинками. § При добавлении кристаллов ММО в бентонитовую суспензию, катионно заряженные кристаллы замещают находящиеся там катионы натрия или другие катионы и образуют прочные связи с анионными позициями на поверхности глинистых частиц

механизм § Базисная плоскость глинистой пластинки насыщается мелкими катионными кристаллами настолько прочно, что обычными методами с поверхности глин их удалить почти невозможно. § Если кристаллы требуется удалить с поверхности, необходима скорее химическая реакция (например, с кислотой), а не прямое замещение.

Механизм § Затем, как результат подобного присоединения, заряд на поверхности становится положительным, а электрическое поле вокруг нового аддукта увеличивается в размерах. § В результате получается полностью новый продукт, в котором бентонитовая пластина оказывается покрытой слоем гидратированных катионно заряженных кристаллов, которые создают очень высокое электрическое поле.

Механизм

Механизм

СИСТЕМА DRILPLEX • Аддукты бентонита/MMO объединяются в длинные ленточные структуры, которые могут закупоривать поровые пространства диаметром в десятки микрон. • На данную величину влияют такие факторы, как особенности рецептуры, величина репрессии и скорость потока. • В связи с тем, что структура, сформированная на поверхности керна неплотная, «пропускающая» , с тем, чтобы не допустить проникновения флюида через «отверстия» в структуре, используется эффективная добавка - регулятор фильтрации.

DRILPLEX и загрязнение пласта Хорошая реология хорошее перекрытие Плохая реология вторжение частиц

Перекрытие каналов 35 m

Название Основ Структуро. Понизител Прочее а «Глинистые» образовател ьрастворы. буровыеводоотдач ь и Каустик, BENEX Примечание SPUD MUD вода бентонит SPERSENE вода бентонит Бентонит, каустик POLYPAC (R, UL, ELV) лигносульфон атный SPERSENE/LIM вода E SPERSENE/GY P бентонит Бентонит, LIME POLYPAC (R, UL, ELV) Известковый, гипсовый (GYP) DURATHERM вода бентонит Бентонит, SP-101 Высокотемпер атурный XP 20 DRILPLEX вода бентонит Бентонит, FLOPLEX DRILPLE X Раствор для забурки сверхтиксотро пный

Название Основ Структур Понизит Ингибито Прочее а оель р(Ы) «Полимерные» буровые растворы. образова водоотд тель ачи Примеч ание KOH, Ca. CO 3, M-I CIDE, Defoam, Mg. O, смазка ПКР KOH, Ca. CO 3, M-I CIDE, Defoam, Mg. O, смазка Сверхи нгибиро ванный KCL, SODIUM SILICATE KOH, Ca. CO 3, M-I CIDE, Defoam, Mg. O, смазка, Glycole Силикат ный POLYPA C (R, UL, ELV) KCL, GLYCOLE KOH, Ca. CO 3, M-I CIDE, Defoam, , смазка Сверхи нгибиро ванный SP-101 PHPA Каустик, Ca. CO 3, Аналог оптима KCL/Polymer вода DUO-VIS POLYPA C (R, UL, ELV) ULTRADRIL вода DUO-VIS SILDRILL вода DUO-VIS POLYPA C (R, UL, ELV) GLYDRILL вода DUO-VIS POLYPLUS вода бентонит/ PHPA, KCL, KLA CURE, etc POLYPA KCL, C (R, UL, Ultra. Cap, ELV) Ultra. HIB, POLYPAC (R, UL, ELV) Ultra. Free