Ключевые слова: буровой раствор, бурение, нефть и газ, месторождение.
Развитию нефтяной и газовой промышленности постоянно уделяется большое внимание, т. к. нефть и газ играют большую роль в развитие экономики стран. Эффективная эксплуатация залежей нефти и газа обусловлена не только способом добычи, но и состоянием коллектора, сформировавшегося в процессе бурения, а именно при первичном вскрытии продуктивного пласта.
Под первичным вскрытием понимается комплекс работ, проводимых в скважине при разбуривании нефтяных горизонтов. Основная задача первичного вскрытия — сохранение коллекторских свойств пласта. Наибольшее влияние на призабойную зону пласта (ПЗП) оказывает буровой раствор (БР). Проникновение в эту зону промывочной жидкости или ее фильтрата вызывает ухудшение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) продуктивного пласта, в результате возникает понижение естественной проницаемости. Поэтому одной из главных задач по сохранению ФЕС пласта является подбор оптимального бурового раствора для вскрытия.
Буровой раствор выполняет ряд важных функций: очищает забой скважины от шлама и транспортирует его на поверхность, охлаждает породоразрушающий инструмент, передает энергию от насосов к гидравлическому забойному двигателю, и многие другие. Также буровой раствор должен выполнять следующие требования:
– Фильтрат бурового раствора не должен способствовать набуханию глин, увеличению гидрофильности породы;
– Фильтрат должен соответствовать составу флюида, чтобы при проникновении фильтрата не происходили физические и химические взаимодействия, после которых возможны образования нерастворимых осадков;
– Соленость и солевой состав фильтрата должен соответствовать солености и солевому составу пластовой воды;
– Фильтрат промывочной жидкости должен уменьшать поверхностное натяжение на границе фильтрат-нефть;
– Водоотдача БР в забойных условиях должна быть минимальной;
– Плотность БР должна быть такой, чтобы разница между пластовым и забойным давлением была близким к нулю, или если вскрывается пласт с аномально низким давлением, меньше нуля.
Выполнение этих функций и требований осложняется различными геолого-физическими условиями, при которых вскрывается пласт. Многие месторождения Западной Сибири являются сложнопостроенными и характеризуются многопластовостью, высокой неоднородностью, низкопроницаемостью, а также наличием аномально-низких пластовых давлений (АНПД) и аномально-высоких пластовых давлений (АВПД). В таких условиях правильный подбор бурового раствора крайне необходим.
Основными буровыми растворами являются растворы на водной и углеводородной основе (РУО). Основа БР для первичного вскрытия является определяющим фактором в сохранении фильтрационно-емкостных свойств для пластов. Результаты по определению относительных фазовых проницаемостей по нефти и воде показывают, что даже незначительное увеличение водонасыщенности призабойной зоны (на 10–20 %) приводит к резкому снижению проницаемости по нефти (более 80 %). В случае использования растворов на углеводородной, где фильтрат бурового раствора представлен углеводородной основой, снижение относительной проницаемости по нефти должно быть минимальным. Однако в тех случаях, где требования по охране окружающей среды разрешают использовать растворы только на водной основе, возможно использования раствора Kla-Shield.
Высокопроизводительная система Kla-Shield представляет собой усовершенствованную полимерную систему бурового раствора на водной основе, которая задейcтвует широкий спектр полиаминов.
Обычные системы на водной основе не обладают высокими ингибирующими свойствами системы Kla-Shield, вследствие чего возможно набухание глин и их обрушение, что может привести к прихвату труб и размыванию ствола скважины. Первой характерной чертой тройного ингибирования системы Kla-Shield является ее способность ингибирования наиболее активных глин и обеспечения отличной устойчивости ствола скважины, даже в зонах самых активных глин.
Входящие в состав Kla-Shield полиамины повышают стабильность ксантановой смолы Flo-vis, биополимера Duo-vis, модифицированных крахмалов и полианионной целлюлозы (ПАЦ), которые используются в данных системах. Эти полиамины также улучшают реологические свойства полимеров Flo-vis при низких скоростях сдвига и температуре выше 120 °C.
Особенности бурового раствора:
– Высокая устойчивость в трещиноватых глинистых породах;
– Повышенная устойчивость к загрязнению выбуренной твердой фазой;
– Пониженное диспергирование и гидратация глин;
– Повышенная экологическая безопасность по сравнению с системами на основе хлорида калия;
При использовании обычных систем наблюдается увеличение времени бурения, выработка более мелкого шлама и не такой высокий уровень ингибирования. Часто частицы шлама разламываются и диспергируют, образуя коллоидные частицы, в результате чего требуется разбавление раствора. Кроме того, эти частицы могут оседать в скважине и закупоривать долото. Другие частицы набухают и образуют большие массы, которые прилипают к долоту, бурильной трубе и КНБК. Второй отличительной чертой ингибирования системы Kla-Shield является способ инкапсуляции бурового шлама тонким полимерным покрытием, которое позволяет практически избежать диспергирования глинистых частиц в растворе. Это, в свою очередь, снижает потребность в разбавлении и утилизации больших объемов жидкости. Высокая эффективность данной системы позволяет вести бурение при более высокой механической скорости проходки, вырабатывая шлам более крупных размеров, который попадает на вибросита в твердом и неповрежденном виде.
Новый буровой уже был использован на Южно-Приобском месторождении. Основные горные породы встречающиеся на месторождении это глины, а в активных глинистых пластах наиболее важен контроль за устойчивостью ствола скважины. Так же на Приобском месторождении имеется большое количество скважин с большим отходом от вертикали, т. е. большим зенитным углом. В сумме из этих двух особенностей напрашивалось применение высокоэффективного бурового раствора, который позволил бы качественно проводить работы по заканчиванию скважин, и не препятствовал дальнейшей эксплуатации.
Благодаря использованию раствора Kla-Shield получилось сократить объем приготовления жидкости на 20 %, что привело к снижению затрат на утилизацию отходов, по сравнению с традиционным полимерным БР. Также удалось увеличить скорость бурения и в результате срок строительств скважины был сокращен на 10 %.
На основании опыта применения бурового раствора Kla-Shield на Южно-Приобском месторождении можно сделать вывод о его эффективности. Применение данного раствора в скважинах с протяженными глинистыми участками и в условиях, где применение РУО не является актуальным, может улучшить показатели при первичном вскрытии пласта.
Литература:
- «Газпромнефть-Хантос» применяет новые эффективные растворы при бурении скважин // gazprom-neft. URL: http://hm.gazprom-neft.ru/press-center/news/17879/?sphrase_id=10704681 (дата обращения: 16.05.2018).
- Городнов В. Д. Буровые растворы: Учебник для техникумов. М.: Недра, 1985, 206 с.
- Овчинников В. П., Кузнецов В. Г., Нагарев О. В., Ованесянц Т. А. Заканчивание скважин. — Тюмень: Экспресс, 2008. — 347 с.
