Ингибирующие буровые растворы

Интенсивность ингибирования возрастает с повышением температуры.

 

Глава 4. Применяемые  в мировой практике типы ингибированных

буровых растворов

 

Калиевый-глинистый  буровой  раствор

Это наиболее простая модификация глинистого калиевого раствора, который широко применяется в массовом бурении в неустойчивых глинах. Одновременно, в таком растворе выбуренная глина ингибируется, следовательно, меньше наработка раствора.

 

Состав  раствора,

                                                                       кг/м³

Бентонит     30 - 40

Na₂CO₃     0,5

NaOH                  1

KCl      50

ЭКОПАК R     2

ЭКОПАК SL                 8

ИКЛУБ     3 - 5

ИКДЕ

ФОМ                  0,2

ИКСИН - О (1)    1

ИКД      1

ИККАРБ-75/150    50

Свойства раствора

Плотность, г/см³    1,06 – 1,10

Условная  вязкость, сек   25 - 40

Пластическая  вязкость, сПз  8 - 30

ДНС, дПа     60 - 100

СНС_0/10, дПа    10 - 20/20 - 50

Водоотдача, см³/30мин (API)  6 - 8

рН      9 - 10

Содержание KCl в фильтрате не менее 4%.

Назначение  реагентов

Кальцинированная  сода - для связывания ионов кальция, улучшает диспергирование глин.

Каустическая  сода - регулятор pH

KCl - ингибитор глин.

ЭКОПАК R - высокоэффективный регулятор  вязкости и водоотдачи.

ЭКОПАК SL - высокоэффективный регулятор  вязкости и водоотдачи, в калиевом растворе - эффективный разжижитель.

ИКЛУБ - смазывающая добавка.

ИКДЕФОМ – пеногаситель.

ИКСИН-О (1) – разжижитель.

ИКД - буровой детергент для предупреждения сальникообразований.

ИККАРБ-75/150 – карбонатный утяжелитель.

Ингибирущий  калиевый  раствор  на  основе лигносульфонатов

 

В этом растворе в качестве основного  реагента - регулятора свойств (водоотдачи и вязкости) - используется поликонденсированный лигносульфонатный реагент ИКЛИГ-2. Отличительная особенность этого раствора состоит в том, что реагент ИКЛИГ-2 обладает универсальным действием: умеренно разжижает раствор и снижает водоотдачу. Особенно эффективна комбинация ИКЛИГ-2 с полисахаридным реагентом ЭКОПАК. Глинистая корка раствора, содержащего лигносульфонатный реагент отличается низким напряжением сдвига, что очень важно для предупреждения затяжек и прихватов, особенно в наклонных и горизонтальных стволах. Кроме того, этот раствор отличается повышенной термостойкостью (130-140^оС) и стабильностью свойств во времени.

Состав  раствора, кг/м³

Бентонит     20 - 30

NaOH                                  1 - 2

KCl      50

ИКЛИГ - 2     30 – 40

ЭКОПАК-R(SL)    3 - 5

ИКДЕФОМ     0,3

ИКЛУБ     3 - 5

Свойства  раствора

Плотность, г/см³    1,08

Условная  вязкость, сек   30 - 40

Пластическая  вязкость, сПз  8 - 12

ДНС, дПа     50 - 100

СНС_0/10, дПа    10 - 20/20 - 50

Водоотдача, см³/30мин (API)  6 - 8

рН      9 - 10

Назначение  реагентов

Бентонит - структурообразователь, регулятор  водоотдачи.

NaOH - регулятор рН.

KCl - ингибитор глин.

ИКЛИГ-2 - регулятор водоотдачи, умеренный  разжижитель.

ИКДЕФОМ - пеногаситель.

ИКЛУБ - смазывающая добавка.

ЭКОПАК-R(SL) - регулятор водоотдачи.

 

Высокоингибирующий  калиевый  раствор  на  основе гуматов (ВИКР)

 

Этот  раствор обладает тройным ингибирующим действием.

Во-первых, хлорид калия как электролит при  концентрации более 2% подавляет процессы набухания глин.

Во-вторых, ионы калия, проникая в кристаллическую  решетку, меняют природу глин, делая  их водонечувствительными.

В-третьих, особое ингибирующее действие в этой системе осуществляют гуматы, растворимость  которых зависит от величины рН среды. Существуют критические значения рН (рН_кр), выше которых гуматы растворимы даже в минерализованном буровом растворе и активно действуют как в регулировании водоотдачи, так и структурно-механических свойств. При значениях рН ниже критического уровня, гуматы высаливаются и полностью теряют активность, раствор загустевает, водоотдача повышается. В калиевом растворе величина рН_кр колеблется от 8,5 до 9,5, поэтому для поддержания свойств этого раствора на заданном уровне величину рН в системе регулируют на 1-1,5 единицы выше, чем рН_кр.

Состав  раствора  ВИКР, кг/м³

Бентонит        20 - 30

NaOH                            2 - 3

ИКГУМ       40

KCl       50

ИКЛИГ-1      10

ИКДЕФОМ      0,3

ИКЛУБ      3 - 5

Свойства  раствора

Плотность, г/см³    1,06

Условная  вязкость, сек   25 - 30

Пластическая  вязкость, сПз  10 - 15

ДНС, дПа     40 - 80

СНС_0/10, дПа    15 - 30/30 - 60

Водоотдача, см³/30мин (API)  6 - 8

рН      10 - 11

рН_кр      8,5 - 9,5

Назначение  реагентов

Бентонит - структурообразователь

ИКГУМ - регулятор водоотдачи, разжижитель, ингибитор глин.

ИКЛИК - 1 - разжижитель, регулятор свойств  корки.

NaOH - регулятор рН.

KCl - ингибитор глин.

ИКЛУБ - смазывающая добавка.

ИКДЕФОМ - пеногоситель.

 

 

Ингибирующий  калиевый  буровой  раствор  ИКСИЛ

Система ИКСИЛ является ингибирующим калиевым раствором повышенной активности. Этот раствор содержит два ингибитора глин - хлористый калий и органический ингибитор ИКМАК, который усиливает ингибирующее действие калиевого раствора на 20-40%. Кроме того, ИКМАК обладает универсальным действием: являясь активным ПАВ, этот реагент гидрофобизирует стенки каналов пласта и, следовательно, повышает качество вскрытия продуктивных пластов.

ИКМАК обладает умеренным разжижающим  действием и частично снижает водоотдачу буровых растворов. Эти свойства особенно проявляются при высоких температурах, поэтому большинство рецептур термостойких растворов содержат реагент ИКМАК.

В растворе, содержащем ИКМАК, значительно  снижается наработка раствора при разбуривании глинистых пород.

В целом по эффективности воздействия  на неустойчивые глины система ИКСИЛ  приближается к растворам на нефтяной основе. При содержании реагента ИКМАК в калиевом растворе на уровне 10-20кг/м³ можно получить ствол в неустойчивых глинах, диаметром близкий к номинальному.

 

Состав  раствора, кг/м³

Бентонит     30 - 40

NaOH     1

Na₂CO₃     1

KCl      50

ИКМАК*     10 - 20

ЭКОПАК R     2

ЭКОПАК SL    8

ИКДЕФОМ     0,3

ИККАРБ-75/150    50

Свойства  раствора

Плотность, г/см³    1,08 – 1,10

Условная  вязкость, сек   30 - 40

Пластическая  вязкость, сПз  10 - 18

ДНС, дПа     60 - 100

СНС_0/10, дПа    10 - 30/20 - 60

Водоотдача, см³/30мин (API)  6 - 8

рН      9,5 – 10

Этот  раствор может быть приготовлен  и с применением других основных реагентов, например на основе комбинации лигносульфонатного реагента ИКЛИГ-2 (30-40 кг/м³) с ЭКОПАКом (3-5 кг/м³).

Вместо  бентонита в этой системе можно  использовать ХВ-Полимер в количестве 2-3кг/м³.

 

Назначение  реагентов:

Бентонит - структорообразователь, регулятор  водоотдачи.

Na₂CO₃ - реагент для связывания ионов Ca Mg.

NaOH – регулятор рН.

KCl – ингибитор глин.

ИКМАК – органический ингибитор глин, смазывающая добавка..

ЭКОПАК-R - регулятор водоотдачи и вязкости.

ЭКОПАК-SL – регулятор водоотдачи.

ИКДЕФОМ - пеногаситель.

ИККАРБ-75/150 – карбонатный утяжелитель из мрамора фракций 75 и 150мкм.

Технология  приготовления

К воде добавляются каустическая и  кальцинированная соды и бентонит. После одного часа перемешивания  добавляют KCl, через 10 минут ЭКОПАК-R(SL) со скоростью 8-10 минут/мешок. Перемешивают раствор в течение одного часа, затем вводят пеногаситель и все остальные компоненты.

 

Высокоингибирующий  буровой  раствор  ИКГЛИК

 

Буровой раствор ИКГЛИК - это новый, современный  раствор на водной основе, который  решает большинство проблем, возникающих  при бурении и связанных с  буровыми растворами.

В состав данного раствора входят гликоли, которые при сравнительно невысокой  стоимости существенно меняют технологические  свойства буровых растворов на водной основе.

Гликоли представляют собой вязкую, незамерзающую  и нетоксичную жидкость с температурой вспышки более 100^ОС.

Наименование  раствора и реагента одинаково - ИКГЛИК.

Система ИКГЛИК предназначена

• для бурения в неустойчивых глинах,
• качественного вскрытия продуктивных пластов,
• для бурения наклонных и горизонтальных стволов большой протяженности.

Система ИКГЛИК обладает высокой степенью ингибирования  водочувствительных неустойчивых глин. По эффективности эта система приближается к растворам на нефтяной основе со сбалансированной активностью водной фазы.

Благодаря применению раствора ИКГЛИК в неустойчивых глинах можно получать ствол скважины практически номинального диаметра. Для этих целей используются специально модифицированные гликоли. В обычных условиях эти соединения полностью растворимы в водной фазе любых растворов. Обладая особой химической структурой, молекулы модифицированных гликолей адсорбируются на активных участках поверхности глин. В результате особого экранирования этих участков происходит подавление процессов гидратации и набухания глинистых минералов.

Особенно эффективно ингибирующее действие гликолей в сочетании  с ионами калия, когда происходит и электростатическая нейтрализация  глин. При таком комбинированном  воздействии активные поверхности  глины слипаются, образуя устойчивые коагуляционные структуры. Вот почему гликоли чаще всего используются в системе KCl/ИКСТАБ, в которой капсулирующий агент ИКСТАБ замедляет проникновение фильтрата в микротрещины глин.

В итоге система ИКГЛИК позволяет  полностью предупредить осыпи и  обвалы неустойчивых глин.

Состав  раствора  ИКГЛИГ, кг/м³

ХВ - полимер     2 - 4

ИКГЛИК      20 - 50

KCl       50 -100

КОН (NаОН)     1 - 2

ИКСТАБ      0,2 - 2

ИКР       10 - 15

ЭКОПАК - R(SL)     2 - 4

ИКФАК      1

ИКБАК      1

ИКДЕФОМ     0,2

ИККАРБ - 75/150     50

Свойства  раствора

Плотность, г/см³    1,03 - 1,10 и более

Условная  вязкость, сек   30 - 50

Пластическая  вязкость, сПз  10 - 20

ДНС, дПа     40 - 100

СНС_0/10, дПа    10 - 20/30 - 60

Водоотдача, см³/30мин (API)  4 - 6

рН      9 - 10

Назначение  реагентов:

ХВ-Полимер  – структурообразователь.

KCl – ингибитор глин.

ИКГЛИК - органический ингибитор глин, смазывающая добавка.

KOH (NaOH) – регуляторы рН.

ИКСТАБ - флокулянт, частично гидролизованный полиакриламид.

ИКР – эффективный  регулятор водоотдачи на основе крахмала.

ЭКОПАК-R(SL) – регуляторы водоотдачи и вязкости.

ИКФАК - специальный ПАВ – гидрофобизатор стенок каналов продуктивного пласта.

ИКБАК – биоцид.

ИКДЕФОМ –  пеногаситель.

ИККАРБ-75/150 –  карбонатный утяжелитель на основе мраморной крошки фракций 75 и 150мкм.

 

С применением системы ИКГЛИК снижаются  затраты времени и средств  на решение следующих проблем:

• проработки, затяжки и прихваты из-за осыпей и обвалов глинистых пород;
• предупреждение сальникообразований, затяжек и репрессий при подъеме инструмента;
• приготовление и обработка раствора;
• технологические промывки скважины;
• при высокой степени очистки снижается темп разбавления раствора, а, следовательно, сокращается расход реагентов и материалов;
• при эффективной очистке и низком содержании твердой фазы повышаются показатели работы долот;
• в стволе номинального диаметра сокращается расход цемента;
• при отсутствии каверн повышается качество разобщения пластов;
• значительно сокращаются затраты времени на освоение скважины
• по сравнению с растворами на нефтяной основе значительно снижаются затраты на решение экологических проблем