Біополімер-силікатний буровий розчин для буріння горизонтальних свердловин

Abstract

Розглядається питання підвищення техніко-економічних показників буріння горизонтальних свердловин за рахунок вибору типу та оптимальної рецептури бурового розчину. Для якісного очищення горизонтальної ділянки стовбура свердловини запропоновано використання біополімер-силікатного бурового розчину. Проаналізовано основні проблеми промивання горизонтальної частини свердловин та бурові розчини, які застосовуються на родовищах України для вирішення цих проблем. За методом латинських планів експерименту за допомогою програми «Експериментатор» було здійснено вибір рецептури біополімер-силікатного бурового розчину і після проведених досліджень властивостей отримано оптимальну рецептуру розчину. Для побудови моделей залежно від діапазонів концентрації реагентів були використані повний факторний експеримент, дробово-факторний експеримент і центральні композиційні плани. Дані ротаційної віскози- метрії оброблялись у пакетному режимі із використанням програми «Rheometry». Встановлено, що найбільш адекватною для плану експерименту є модель Гершеля-Балклі. За результатами отриманих даних встановлено поліноміальні залежності впливу концентрацій деяких хімічних реагентів на реологічні властивості біополімер-силікатного бурового розчину. Встановлено, що використання силікату натрію як наповнювача у біополімер-силікатному розчині дозволяє підвищити стійкість стінок горизонтальної ділянки свердловини та покращити її очищення.

Рассматривается вопрос повышения технико-экономических показателей бурения горизонтальных скважин за счет выбора типа и оптимальной рецептуры бурового раствора. Для качественной очистки горизонтального участка ствола скважины предложено использование биополимер-силикатного бурового раствора. Проанализированы основные проблемы промывки горизонтальной части скважин и буровые растворы, которые применяются на месторождениях Украины для решения этих проблем. По методу латинских планов эксперимента с помощью программы «Экспериментатор» был осуществлен выбор рецептуры биополимер-силикатного бурового раствора и после проведенных исследований свойств получено оптимальную рецептуру раствора. Для построения моделей в зависимости от диапазонов концентрации реагентов были использованы полный факторный эксперимент, дробно факторный эксперимент и центральные композиционные планы. Обработка данных ротационной вискозиметрии выполнялась в пакетном режиме с использованием программы «Rheometry» и установлено, что наиболее адекватной для плана эксперимента является модель Гершеля-Балкли. По результатам полученных данных установлены полиномиаль- ные зависимости влияния концентраций некоторых химических реагентов на реологические свойства биополимер-силикатного бурового раствора. Установлено, что силикат натрия в качестве наполнителя в биополимер-силикатном растворе позволяет повысить устойчивость стенок горизонтального участка скважины и улучшает ее очистку в целом.

The article deals with the increasing the technical and economical indexes of the horizontal wells drilling as a result of choosing the proper type and optimal drilling mud composition. The use of biopolymer silicate drilling mud is proposed to clean up the wellbore horizontal area. The main problems of wellbore horizontal area washout and drilling muds that are used at oil and gas fields of Ukraine have been analyzed. The biopolymer silicate drilling mud composition has been selected by means of the method of experiment Latin plans of the Experimentator Program. The optimal drilling mud composition has been obtained after the conducted research of its properties. To build the designs based on range of agents’ concentration, the full factorial experiment, fractional factorial experiment and central composite design have been applied. The data processing of rotational viscometry has been carried out in the batch mode with using the Rheometry program. It has been defined that the most appropriate for the experiment plan is the Herschel-Buckley model. Due to the results of obtained data, polynominal concentration influence dependences of some chemical agents on the biopolymer silicate mud flow characteristics have been established. It has been discovered that the sodium silicate acting as filler in the biopolymer silicate mud allows increasing the strength of the horizontal area walls and improves its cleaning.