Выбор бурового раствора является одним из основных факторов устойчивости ствола и продолжительности безаварийной проводки скважины. Наиболее сложными являются интервалы глинистых и аргиллитовых пород, склонных к гидратации, набуханию и осыпанию. Недостаточная ингибирующая способность раствора приводит к потере устойчивости стенок, зашламованию ствола, прихватам и увеличению сроков строительства. Поэтому совершенствование ингибированных буровых растворов остается актуальной задачей [1, 2].
Одним из вариантов решения является гипсоизвестковый раствор на формиатной основе ГИБР-3. Рассматриваемая усовершенствованная версия представляет собой безглинистую биополимерсолевую систему, разработка которой отражена в патенте [3]. В составе используются формиат натрия, гипс, гашеная известь, полимерные и крахмальные реагенты, совместно регулирующие ингибирование, фильтрационные и реологические свойства.
Формиат натрия является основным ингибитором и влияет на плотность и стабильность водной фазы. Ионы кальция из гипса и извести снижают гидратацию глинистых частиц. Полимеры формируют защитную оболочку на частицах выбуренной породы и стенках скважины, а крахмал снижает фильтрацию. Совместное действие компонентов особенно важно при длительном контакте раствора с неустойчивыми породами.
Согласно патентным данным, при приготовлении ГИБР-3 расход формиата натрия составляет 100 г/л, РЕАМИЛ — 25 г/л, Биоцидола — 1 г/л. В состав также входят низковязкая полианионная целлюлоза, гипс, феррохромлигносульфонат и гашеная известь. Параметры контролировались по ГОСТ 33213–2014. Плотность системы составляла 1190–1210 кг/м³, условная вязкость — 85–100 с, фильтрация — 1,2–2,0 см³/30 мин.
Для оценки ингибирующей способности ГИБР-3 проведено сравнение с безглинистым ингибированным раствором MudMax [4] и KCl/Полимер. Основным критерием выбрано набухание кыновских глин через 72 часа, поскольку гидратация и изменение объема породы определяют устойчивость стенок скважины.
Таблица 1
Сравнение основных параметров ингибированных буровых растворов
|
Параметр |
ГИБР-3 |
MudMax |
KCl/Полимер |
|
Плотность, кг/м³ |
1190–1210 |
1150–1500 |
1200–1300 |
|
Условная вязкость, с |
85–100 |
60–90 |
40–70 |
|
Фильтрация, см³/30 мин |
2,1–2,4 |
2,5–4,0 |
5,0–8,0 |
|
ДНС, дПа |
104–138 |
80–120 |
30–60 |
|
Набухание кыновских глин через 72 ч, % |
15,3 |
≈17–20 |
≈28–32 |
|
Температурная стабильность |
Высокая |
Высокая |
Средняя (до 90 °С) |
ГИБР-3 характеризуется сочетанием низкой фильтрации и повышенной способности противодействовать набуханию глинистой породы. Набухание кыновских глин за 72 часа составило 15,3 %, что ниже значений для MudMax и KCl/Полимер. Раствор также отличается высокой температурной стабильностью.
Практическая проверка состава проведена на трех скважинах Ромашкинского месторождения Альметьевской площади Республики Татарстан [6] при бурении девонских отложений кыновского и пашийского горизонтов. Осложнений в интервалах применения не зафиксировано, спуско-подъемные операции выполнялись без задержек, обвального шлама на виброситах не наблюдалось. Раствор обеспечивал необходимую устойчивость стенок скважины.
Вынос выбуренной породы составил 100 %, что указывает на достаточную транспортирующую способность системы. Среднее время от вскрытия кыновского горизонта до цементирования эксплуатационной колонны составило 73,3 часа, максимальное — 74,5 часа. В течение этого периода стенки сохраняли устойчивость в интервалах, склонных к обвалообразованию.
При испытаниях зафиксировано поступление пластового флюида, вызвавшее изменение отдельных структурно-реологических характеристик раствора. Основные параметры сохранялись в заданных пределах, а фильтрация снизилась до минимально допустимого значения программы промывки, что свидетельствует об устойчивой работе системы при загрязнении пластовым флюидом.
Средний коэффициент контакта с продуктивным горизонтом составил около 0,80, со стенками обсадной колонны — около 0,97. Максимальный зенитный угол при испытаниях достиг 23°.
По результатам испытаний отмечены самодостаточность системы, отсутствие избыточных компонентов и устойчивость к биоразложению. При разбавлении водной фазой до 10 % раствор сохранял стабильность, а после обработки компонентами системы исходные параметры могли быть восстановлены, что упрощает поддержание заданных свойств.
ГИБР-3 может применяться как водная альтернатива более дорогим растворам на углеводородной основе, когда требуется сочетание ингибирования глинистых пород, низкой фильтрации и устойчивости стенок. Отсутствие углеводородной основы также не влияет на оценку нефтенасыщенности керна. Экономический эффект следует определять для конкретной скважины с учетом объема раствора, расхода реагентов, обслуживания системы и стоимости предупрежденных осложнений.
Результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний показывают, что ГИБР-3 поддерживает необходимые технологические параметры при бурении неустойчивых терригенных отложений. Комплексное действие формиата натрия, кальциевых и полимерных компонентов обеспечивает ингибирование, снижение фильтрации и устойчивость ствола. Вынос породы 100 %, отсутствие осложнений и стабильная работа раствора позволяют рассматривать ГИБР-3 для дальнейшего применения и производственной апробации.
Литература:
- Бабаян Э. В., Мойса Н. Ю. Буровые растворы: учебное пособие. — Москва: Инфра-Инженерия, 2019. — 332 с.
- Пуля Ю. А., Мурадханов И. В. Буровые промывочные и тампонажные растворы: учебно-методическое пособие. — Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2014. — 106 с.
- Патент RU 2 830 707 C1. Гипсоизвестковый буровой раствор на формиате натрия; изобретатель Савельев Д. О.; патентообладатель ООО «Татбурнефть»; опубликован 25.11.2024.
- Патент RU 2 737 823 C1. Ингибированный буровой раствор MudMax; изобретатель Гайнуллина Э. Ф.; патентообладатель ООО «Татбурнефть»; опубликован 03.12.2020.
