Система ИКФ ВТБР (Высокотемпературный бентонитовый буровой раствор)

Любые из следующих типов бурового раствора могут быть использованы как буровые растворы в условиях высоких температур и высоких давлений (т.е. как «горячие» буровые растворы):

• Бентонитовый
• Сепиолитовый
• Полимерный
• Инверторный

Проблемы высокотемпературных скважин

Высокотемпературная желатинизация

Причиной высокотемпературной желатинизации является распад глин (дезагрегация). Это увеличивает число частиц в суспензии и, также увеличивает площадь поверхности. Если увеличенная потребность в щелочи и дисперсанте не полностью удовлетворяется, то это влияет на процесс флокуляции.

«Горячая» водоотдача

С повышением температуры водоотдача увеличивается благодаря уменьшению вязкости фильтрата (или воды, нефти). Потери фильтрата во время СПО концентрируют твердую фазу в буровом растворе и помогают желатинизации.

Распад добавок к буровому раствору

Распад добавок к буровому раствору воздействует на реологические свойства и водоотдачу. Разложение — это функция температуры, времени и окружающей химической природы. Распад дисперсантов может обострить проблему желатинизации.

Высокое содержание твердой фазы

Многие высокотемпературные скважины также являются скважинами с высоким давлением. Следовательно требуются буровые растворы с высокой плотностью и имеющие высокое содержание твердой фазы. Это усугубляет проблему желатинизации.

Обсуждение системы ИКФ ВТБР

Далее следует описание состава и процедуры эксплуатации высокотемпературного бентонитового бурового раствора. Система уже была использована с большим успехом в скважинах с забойной температурой до 205 ⁰C.

Функции продуктов

• Бентонит АНИ — Монтмориллонитовая глина для обеспечения вязкости и контроля водоотдачи.
• Феррохромлигносульфонат (ФХЛС) — Дисперсант для снижения вязости с СНС.
• Хромлигнит — Раздражитель и понизитель водоотдачи.
• ИКСИН 400 Л — Нетоксичный полимерный дисперсант разработанный для предотвращения высокотемпературной желатинизации в буровых растворах на основе пресной и соленой воды.
• ИК ПОЛИ ТЕМП — Диспергирующий в воде коллоид для стабилизации осыпающихся глин и уменьшения «горячей» водоотдачи.
• PAC (XL) / ИК ПОЛИ ТЕМП — Полимерные понизители водоотдачи, которые могут быть использованы в качестве добавки к лингниту и смолистым продуктам, если требуется жесткий контроль за водоотдачей.

Типичные свойства системы (на 1 м³)

• А = Система содержащая хром.
• Б = Система, несодержащая хром
• В = Система, несодержащая хром, имеющая удельную плотность 2.28 г/см3 для применения при высоких температурах.

При увеличении температуры PAC P (XL) должен быть замещен реагентом ИК ПОЛИ ТЕМП. Он дает большую вязкость, чем PAC P (XL) и буровые растворы, в которых иcпользуется этот продукт должны быть смешаны при более низком содержании бентонита.

Бихромат натрия уже применялся в высокотемпературных бентонитовых растворах для улучшения их стабильности и показателей. Тем не менее, этот продукт является токсичным и представляет опасность для окружающей среды и его использование не рекомендуется.

Процедура приготовления

1. Наполнить емкости требуемым объемом пресной воды.
2. Обработать воду кальцинированной и/или каустической содой с тем, чтобы понизить значение общей жесткости до менее чем 150 мг/л.
3. Добавить бентонит и оставить его гидратироваться так долго, как только возможно при максимальной скорости перемешивания. (Не менее 4 часов).
4. Добавить лигносульфат и хромлигнит со скоростью 5-10 мин. на мешок и повторно отрегулировать pH до установления значения 10.0, если это необходимо. Если работает буровой раствор не содержащий хром, то нужно добавить ИК ДИСП. Эти продукты могут быть добавлены в приемный амбар бурового раствора, если это необходимо.
5. Добавить PAC P (LV) / ИК ПОЛИ ТЕМП / ИКСИН 400 Л со скоростью 5-10 мин. на мешок.
6. Добавить барит для достижения требуемой плотности.

Работает при pH 10,5-11,0. Более низкие значения pH могут служить причиной вспенивания, а также в этом случае лигнит не будет полностью растворяться.

Инженерные комментарии

1. При увеличении температуры на забое должен быть сделан постепенный переход. Система должна быть проверена на предмет определения признаков разложения. Разложение будет наиболее вероятным тогда, когда раствор остается статичным в скважине и такой, «поданный с забоя» буровой раствор должен всегда проверяться после СПО.
2. Типичными признаками разложения являются:
• а)
  Увеличение водоотдачи и соответствующее увеличение расхода реагента, понижающего водоотдачу. Фильтрат часто будет иметь характерный запах паленого.
• б)
  Необычное уменьшение значений pH и Pf. (NB: Значение pH и Pf обычно уменьшаются в «поданном с забоя» буровом растворе даже при низких температурах).
• в)
  Высокотемпературная желатинизация характеризуется низкой нагрузкой на крюк при спуске более высоким, чем обычно, давлением требуемым для прерывания циркуляции и невозможностью проведения каротажных работ на забое. «Поданный с забоя» буровой раствор будет чрезвычайно вязким.
3. Переход к высокотемпературному бентонитовому буровому раствору должен осуществляться в три стадии:
• а)
  Заместить КМЦ на лингнит и ИКСИН 400Л ( соотношение 2:1).
• б)
  Заместить ФХЛС на ИКСИН 400 Л.
• в)
  Если требуется, довасить ИК ПОЛИ ТЕМП.
4. Перед тем, как раствор становится статичным для продолжительных периодов время (каротаж / СПО) рекомендуется установить на заборе пачку раствора, содержащую 6-12 кг/м3 ИКСИН. Это будет предотвращать высокотемпературную желатинизацию.
5. Высокотемпературные буровые растворы склонны к деградации благодаря процессу выпаривания. Добавки воды должны быть сделаны после прохождения раствора через вибросито для замещения потерь. Должна быть использована буровая вода, если есть её запас.
6. Буровой раствор, фильтрующийся из этой системы, может иметь черную окраску и это будет затруднять химические анализы. Фильтрат должен быть разбавлен дистиллированной водой до такой степени, чтобы можно было наблюдать изменения в цвете у индикаторов.
7. Высокотемпературные бентонитовые буровые растворы очень чувствительны к загрязнению растворимы карбонатами. Обработка гипсом или известью может быть необходимой для регулирования СНС. Эти обработки должны быть всегда предварительно проверены пилотными тестами. (NB: Присутствие лигнитов будет препятствовать Pf/Mf титрованию).
8. ИК ДИСП-ВТ будет регулировать водоотдачу более эффективно в пресной воде (с содержанием Cl — не менее 5000 мг/л), но будет также придавать вязкость буровому раствору. При высокой минерализации продуцирцется меньшая вязкость.
9. Лучшие результаты достигаются тогда, когда значения pH регулируется в пределах 10.5 — 11.0 путем использования большего количества извести, чем каустика. Это потому, что процесс разрушения добавок к буровому раствору (особенно лигнитов) продуцирует CO2, который в отсутствие извести будет являться причиной желатинизации.