Вскрытие продуктивных пластов является важнейшим этапом строительства нефтегазовых скважин от которой зависит ее дебит.
Очевидно, что буровые растворы для вскрытия продуктивных пластов должны оказывать минимальное отрицательное воздействие на продуктивный пласт, иметь высокую взвешивающую и несущую способность для предотвращения накопления шлама в скважине, обладать повышенными смазочными свойствами.
Буровые растворы на водной основе, применяемые для проходки основного ствола скважины, не удовлетворяют указанным требованиям. При контакте таких растворов с углеводородными пластовыми флюидами и содержащей их пористой средой происходит необратимое снижение естественной проницаемости призабойной зоны скважины. Данное обстоятельство влечет за собой уменьшение, нередко кратное, фактической продуктивности скважины в сравнении с ее потенциальной продуктивностью и увеличение сроков освоения скважин. Кроме того, буровые растворы на водной основе вызывают коррозию промыслового оборудования, повышают его абразивный износ и развивают нежелательные микробиологические процессы.
Требованиям, обеспечивающим высокое качество вскрытия продуктивных пластов, удовлетворяют растворы на углеводородной основе (РУО). Использование РУО позволяет практически полностью исключить снижение нефтепроницаемости призабойной зоны скважины. Несущей средой этих растворов является углеводородная, по физико-химическим свойствам родственная углеводородному флюиду, насыщающему продуктивный пласт, и, следовательно, не образующая при их взаимодействии малоподвижных смесей, блокирующих поровое пространство призабойной зоны скважины.
Помимо качественного вскрытия продуктивных пластов РУО с успехом могут использоваться в разведочном бурении для отбора керна с сохранением его естественной водонасыщенности и проницаемости, а также при бурении скважин в осложненных условиях и для подземного (капитального) ремонта нефтяных и газовых скважин.
Первые РУО изготавливались на основе нефти с использованием известково-битумных компонентов. Их эксплуатация характеризовалась высокой пожароопасностью, неудовлетворительными реологическими характеристиками, высокой стоимостью, негативным воздействием на окружающую среду. Впервые растворы на углеводородной основе в бурении были применены за рубежом, причем в качестве структурообразователя для них использовался «Бентон-34», разработанный в США в конце 40-х годов.
Однако этот материал очень дорог и не нашел применения в отечественном производстве. Качественный скачок произошел, когда впервые были разработаны и применены инвертные эмульсионные буровые растворы (ИЭР). В их состав входили дисперсионная среда (дизтопливо или нефть), дисперсная фаза (минерализованная вода), эмульгатор и, в качестве структурообразователя, окисленный петролатум. Однако и этот РУО имел существенные недостатки: низкую термостойкость (до 90°С), невысокие структурообразующие свойства.
Качественный скачок произошёл при внедрении органобентонита.
Кроме того, предлагаемые растворы имеют малокомпонентный состав, что, соответственно, также снижает их стоимость. Раствор на углеводородной основе быстро готовится в условиях буровой, легко прокачивается и очищается от выбуренной породы. Реологические параметры раствора хорошо регулируются в процессе бурения скважины. Применение органобентонита в составе РУО, кроме структурообразующих свойств, обеспечивает раствору необходимую вязкость, высокую термостойкость и электростабильность, неограниченную солестойкость, большую глиноемкость, устойчивость к С02 и H2S, полную коррозионную устойчивость, возможность утяжеления раствора до удельного веса 2,2 г/см , высокие смазочные свойства. Состав раствора уточняешься лабораторной проверкой на конкретных материалах и для конкретных горно-геологических условий. Плотность неутяжеленного раствора зависит от плотности водной фазы и соотношения водной фазы с углеводородной и может изменяться в пределах от 0,95 до 1,15 г/см3.
Исходная плотность раствора выбирается заранее и регулируется минерализацией водной фазы при необходимости утяжелителями (солями, мелом, баритом и т.д.), а также с помощью дизельного топлива. В случае значительного утяжеления РУО с помощью модифицированного барита последний обрабатывают гидрофобизатором, например имидазолинами. При использовании немодифицированного барита гидрофобизатор не требуется.
Вязкость РУО регулируется соотношением фаз и при необходимости количеством органобентонита. Увеличение вязкости достигается добавлением водной фазы, снижение вязкости — добавлением дизтоплива.