Труды всероссийской научно — практической конференции «Актуальные вопросы и инновационные решения в нефтегазовой отрасли», Самара 2020 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИК ВЫБОРА КОЛЬМАТАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЙ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Цаплин Д.В. tsaplin.daniil@gmail.com Нечаева О.А. nechaevaoa@gmail.com ФГБОУ ВО «СамГТУ», г. Самара

Аннотация.

В процессе строительства скважин возникают различного рода осложнения и аварии, которые приводят к увеличению стоимости бурения. Одной из таких аварий является потеря циркуляции бурового раствора, связанная с его поглощением в проницаемые породы. Существуют различные способы по борьбе с поглощениями, но единого решения нет. Данная статья направлена на разработку нового кольматационного состава для изоляции зон поглощений малой и средней интенсивности.
Ключевые слова: кольматационный состав, ликвидация поглощений, реология, проницаемость, эффективность, осложнения при бурении, интенсивность, пласты, изолирующий материал.
Abstract
In the process of well construction, various complications and accidents occur, which lead to an increase in the cost of drilling. One of these accidents is the loss of circulation of drilling fluid associated with its absorption into permeable rocks. There are various ways to deal with acquisitions, but there is no single solution. This article is aimed at the development of a new colmatation composition for isolation of low and medium intensity absorption zones.
Keywords: clogging composition, elimination of lost circulation, rheology, permeability, efficiency, drilling complications, intensity, formations, insulating materia.

В настоящее время ассортимент решений по борьбе с поглощениями огромен, но универсального подхода не существует. Разработка и исследование новых кольматационных составов является достаточно актуальной темой. Анализ современного состояния исследований в данной области показывает, что на сегодняшний день до 75% поглощений бурового раствора ликвидируется с помощью кольматационных материалов. Поиски новых решений по борьбе с поглощениями бурового раствора одна из приоритетных задач исследований.
Главной целью разработки является создание нового кольматационного состава, который сможет перекрывать зоны поглощения малой и средней интенсивности. Правильный подбор компонентов позволит сократить сроки проведения аварийных работ и повысить прочностные характеристики ВУС. За основу состава был взят тетраборат натрия, который, вступая в реакцию с другими компонентами, дает гелеобразование. Был проведен ряд исследований.
Состав №1 совсем не набирал структуру. После часа затвердевания не произошло. В тетраборате натрия находились частицы азотнокислого кальция (рис.1-а), но они не входили в реакцию и не образовывали твердую фазу.

kol'matatsionnye materialy

Рис.1.Состав №1

В ходе наблюдения за первым составом было принято решение повторить опыт, смешав реагенты в соотношении 1:3, чтобы добиться определённой структуры состава. Но после 40 минут перемешивания затвердевания так и не произошло, прочностными свойствами состав не обладает (рис. 1-б).
В свою очередь состав № 2 после 50 мин приобрёл прочный пробкообразный вид (рис. 2). Состав не поддается растяжению или сжатию, не разрушается со временем. Такой эффект даёт полиакриламид ПАА, но данный компонент применяется практически во всех ранее применяемых рецептурах, поэтому
принято решение для дальнейших исследований этот реагент не использовать.

poliakrilamid

Рис.2 Состав №2

Состав № 3 после 20 минут обрёл четкую форму (рис. 3), похожую на состав №2. Но данный состав легко разрушается, не обладает достаточной твердостью и пластичностью.

Рис.3 Состав №3

Состав №4 набирал структуру постепенно. После 40 минут затвердевания состав стал похож по виду на «манную кашу». Далее была стадия активного водоотделения, после которого через 60 минут у исследуемого материала появились признаки затвердевания. Силикат натрия при взаимодействии с тетраборатом натрия дают гелеобразную форму. По своим свойствам и возможности избежать добавки полиакриламида ПАА, данная композиция была выбрана в качестве дальнейших исследований.
Следующим этапом в исследовании стала подборка процентного содержания всех компонентов состава. Нужно было увеличить время набора структуры для создания возможности прокачать состав в скважину до уровня поглощающих интервалов. Полученная композиция была исследована на ротационном вискозиметре OFITE 800 для контроля динамики структурообразования. В результате, после 20 мин перемешивания состав стал не прокачиваемым. Но по своей структуре и форме (рис. 4) он способен изолировать проницаемые горизонты, что не будет приводить к поглощению бурового раствора.

Рис.4 Состав №4

Далее научным интересом стал вопрос о времени затвердевания состава. Для этого в исходную рецептуру был добавлен полиакриламид ПАА.  Для этого состава процентное содержание тетрабората натрия и силиката натрия были были уменьшены. После тщательного перемешивания исходных реагентов, состав был снова направлен на ротационный вискозиметр OFITE 800.  В ходе наблюдения было выявлено, что после 20 минут перемешивания затвердевания происходит. Было принято решение добавить ПАА в момент, когда состав проходил стадию активного водоотделения. После этого, реологические  параметры состава начали заметно возрастать. В результате, после 60 мин перемешивания, состав стал труднопрокачиваемым. Результаты измерений можно наглядно увидеть в таблице №2.

Таблица№2

Результаты измерений на ротационном вискозиметре
Результаты измерений на ротационном вискозиметре OFITE 800

На рисунке №5 представлен график, на котором чётко видно момент добавки
ПАА и изменение параметров состава после этого.
Reologicheskiye parametry sostavaРис.5 Реологические параметры состава

Исходя всего вышесказанного, можно сказать, что определение момента добавки ПАА является очень важным фактором при приготовлении состава.