Розробка гуматно-біополімерного бурового розчину з низьким вмістом твердої фази для буріння свердловин в умовах родовищ Дніпровсько-Донецької западини

Abstract

Дисертація присвячена підвищенню ефективності буріння свердловин в умовах ДДз за рахунок розробки та впровадження нових рецептур ГББР на основі синергетичних сумішей компонентів. На підставі теоретичного аналізу результатів пошукових експериментальних досліджень обґрунтовано гуматно-біополімерну синергетичну композицію як основу бурових розчинів без вмісту твердої фази. Розроблено базову рецептуру, досліджено технологічні властивості, вивчено вплив температури, лужності середовища та концентрації солей на властивості ГББР. На основі базової рецептури розроблено і досліджено мінералізований, вапняний та силікатний типи безглинистих ГББР. Вивчено вплив хімічних реагентів вітчизняного виробництва у композиції із зарубіжними реагентами на технологічні властивості ГББР. Досліджено вплив бактерицидних добавок на ферментативну стійкість мінералізованого і вапняного ГББР і визначено ефективність їх застосування. Промислові впровадження рецептур безглинистих ГББР підтвердили їх ефективність при бурінні свердловин на родовищах ДДз.

Диссертация посвящена повышению эффективности бурения скважин в условиях Днепровско-Донецкой впадины (ДДв) за счет разработки и внедрения новых рецептур гуматно-биопблимерного бурового раствора (ГББР). На основе анализа горно-геологических условий и опыта бурения скважин на месторождениях ДДв сформулированы направления совершенствования рецептур буровых растворов: повышение ингибирующих свойств для обеспечения устойчивости стенок скважины; снижение содержания твердой (глинистой) фазы; повышение термо- и солестойкости; снижение затрат на химическую обработку. В качестве объекта исследования выбрана система биополимерного бурового раствора с низким содержанием твердой фазы. Изучен механизм образования синергетической композиции на основе гуматов, линейных и разветвленных полимеров, который подтвержден лабораторными исследованиями технологических свойств композиции и методом инфракрасной спектроскопии. Установлено совместное растворение биополимера, полимера с линейной структурой и гуматов образуют комплекс, который обеспечивает: повышение устойчивости биополимеров к термо- и механодеструкции, а также влиянию щелочной среды (pH больше 12); повышение устойчивости гуматов и системы в целом к высоким концентрациям солей щелочных и щелочноземельных металлов. На основе синергетической композиции химических реагентов разработаны базовые рецептуры буровых растворов с низким содержанием твердой фазы для различных горно-геологических условий бурения скважин: пресный ГББР, который обеспечивает необходимые технологические свойства для бурения скважин в условиях ДДв, термо- и солестойкосгь, стойкость к механодеструкции, высоким концентрациям солей щелочных и щелочноземельных металлов; минерализованный ГББР для бурения в условиях солевой агрессии; ингибированный известковый и силикатный ГББР для бурения в терригенных отложениях. С помощью методик обкатки кернового материала в автоклавах и “Hot Roll” изучено ингибирующую способность хлористого калия, силиката натрия и гидрооксида кальция. Показано, что силикат натрия и гидрооксид кальция обладают наибольшими ингибирующими свойствами среди неорганических ингибиторов. Это объясняется образованием тонкого защитного слоя на поверхности глинистых частиц и на стенках скважины. Степень диспергирования глин в среде известкового бурового раствора оказалась значительно ниже, чем в среде силикатного бурового раствора. Исследованы реологические свойства предложенных рецептур буровых растворов при температурах 20 - 80 °С. Показано, что ГББР в большинстве случаев наиболее адекватно описываются реологической моделью Гершеля - Балкли. Изучено термостойкость разработанных рецептур буровых растворов по изменению структурно-реологических и фильтрационных свойств от температуры. Исследовано на приборе УИПК-1М влияние фильтратов разработанных буровых растворов на проницаемость искусственных модельных кернов и ее восстановление. Изучено возможность использования отечественных химических реагентов -понизителей фильтрации, смазочных добавок, ингибиторов и бактерицидов, что даст возможность значительно снизить стоимость 1 м3 ГББР по сравнению с зарубежными аналогами при сохранении высоких и стабильных во времени технологических свойств. Разработаны нормативные документы - стандарты предприятий Украины, регламентирующие компонентный состав и технологию применения ГББР. Промысловые испытания и внедрение рецептур безглинистых ГББР на скважинах 26, 28, 59, 66 Кобзевского, 57 Схиднополтавского, 502 Крестищенского, 100 Рымаривского, 210 и 214 Ефремовского газоконденсатных месторождений подтвердили их высокую экономическую и технологическую эффективность.

The dissertation is devoted to questions of increase of well drilling efficiency chinks in difficult geological conditions of the Dniper-Donetsk Depression due to development and introduction of new compoundings humate-biopolimer drilling fluids which are based on synergetics mixes of components. The humate-polymeric synergetics compositions are formulated on the basis of the theoretical analysis of results search experimental researches. For construction of base models of systems humate-biopolimer drilling fluids methods of planning experiments and the statistical analysis of their results are used. The inhibition properties, and degrees of salt resistance and thermostability of the drilling fluids are determined by the standard techniques. The mineralizeed, lime-based and silicate clay free humate-biopolimer drilling fluids are developed and investigated on the basis of the base composition. Industrial tests and introduction of new clay free humate-biopolimer drilling fluids are carried out with high economic and technological effects.