Успешное завершение нефтяной скважины для промышленной эксплуатации при разумно оправданных затратах существенно зависит от характеристик буровых растворов. К этим жидким растворам, как рассматривается далее, предъявляются разнообразные особые требования для решения целого ряда задач.
- Обеспечение выноса бурового шлама со дна скважины на поверхность и упрощение его сепарации
- Охлаждение и очистка долота бура
- Снижение трения между колонной бурильных труб и боковыми стенками скважины Предотвращение притока пластовых флюидов, таких как нефтяные, газовые и водные массы
- Поддержание устойчивости необсаженных интервалов ствола скважины
• Формирование тонкого проницаемого слоя, именуемого «фильтровальной лепешкой», который закупоривает отверстия в пласте и предотвращает утечки жидких масс
• Упрощение сбора данных и интерпретации каротажных диаграмм Компания SNF разработала целый ряд полимеров для систем буровых растворов на водной основе. Каждая из серий полимеров SNF охватывает одно или несколько требований к буровым растворам, в том числе контроль утечки жидких масс, повышение вязкости, ингибитор глинистых сланцев и т. д.
Синтетические полимеры и добавки для буровых растворов выпускаются в широком разнообразии физических форм, молекулярных весов и химических составов в зависимости от конкретных применений. Например, один и тот же частично гидролизованный полиакриламид (PHPA) может повышать вязкость или обладать тиксотропными свойствами, обеспечивать снижение гидравлического сопротивления или утечки жидких масс для флюида.
Улучшение вязкости
Далее перечислены три основных состава, которые используются для повышения вязкости бурового раствора, обеспечивающего, в частности, эффективный вынос бурового шлама на поверхность: бентонит, частично гидролизованный полиакриламид (PHPA) и ксантановая смола.
Бентонит представляет собой филлосиликат, состоящий главным образом из монтмориллонита (бентонитовой глины). Незначительное процентное содержание воды ведет к увеличению вязкости, вызванному поглощением влаги микрокристаллическими частицами с последующим разбуханием минералов. Бентонит применяется главным образом для пресной воды.
Частично гидролизованный полиакриламид (PHPA) представляет собой растворимый в воде полимер. Взаимодействия между молекулами полимера увеличивают вязкость бурового раствора прямо пропорционально молекулярному весу состава. Полиакриламид PHPA может применяться для пресной воды, морской воды или систем NaCl и KCl. PHPA не совместим с высоким содержанием двухвалентных веществ в воде и с применениями для высоких температур. Однако термостойкость можно повысить с помощью сульфонатных сополимеров наряду с улучшением реологического профиля, причем можно использовать эти составы совместно или вместе с защитными группами для тех применений, где полиакриламид PHPA не работает.
Агент, предотвращающий набухание глин (ингибитор глинистых сланцев)
Полимер абсорбируется на поверхности бурового шлама и на стенках ствола скважины. Герметизация полимером твердых частиц бурового шлама усиливает флокуляцию и сводит к минимуму расслоение и диспергирование твердых фаз в суспензии. Такие укрупненные массы бурового шлама выносятся затем на поверхность, где с высокой эффективностью сепарируются на специальном оборудовании по контролю твердой фазы. Поглощение полимеров на стенках ствола скважины также усиливает стабильность чувствительных к воде пластов, таких как глинистые сланцы, позволяя избежать обрушения и уширения ствола скважины.
Анионные полимеры могут посредством длинной цепочки с отрицательными ионами взаимодействовать и притягиваться к положительным ионам частиц глины или к гидратной поверхности глины с помощью водородной связи. Поверхностная гидратация падает по мере того, как полимер покрывает всю поверхность глинистого слоя.
Низкокатионные полимеры также могут применяться в качестве ингибиторов глинистых сланцев. Высококатионные полимеры могут взаимодействовать с другими химикатами, используемыми в буровом растворе, поэтому их применение связано с вопросами совместимости.