Состав, свойства и регулирование параметров слабо, средне и высокоминерализованных глинистых растворов.
Дисперсионной средой этих глинистых растворов является вода, дисперсной фазой – глина. Слабо-, средне- и высокоминеразованными считаются растворы с содержанием NaCl 1 – 3%, 3 – 10% и более 10% соответственно. Используется вода из ближайших наземных и подземных источников, при необходимости повышения минерализации на стадии приготовления растворов в них вводится соль. Свойства глинистых растворов в большой мере определяются типом глин и качеством глинопорошков.
Особенности регулирования слабо-, средне- и высокоминерализованных глинистых растворов заключаются в следующем: 1. Для регулирования свойств слабоминерализованных глинистых растворов можно использовать те же реагенты, что и для пресных растворов, однако концентрацию их необходимо повышать. 2. Для регулирования свойств среднеминерализованных глинистых растворов необходимо использовать реагенты, солестойкие при содержании NaCl до 10%, например, лигносульфонаты, КМЦ, акрилаты и др. 3. Для регулирования свойств высокоминерализованных глинистых растворов необходимо использовать комплексную обработку с учетом индивидуальных особенностей реагентов. В высокоминерализованных глинистых растворах, например: – КМЦ хорошо снижает вязкость, резко снижает СНС, слабо снижает ПФ; – крахмальные реагенты хорошо снижают ПФ, повышают вязкость и мало влияют на СНС, устойчивы к Ca2+ + Mg2+ ; – ГПАА и гипан хорошо снижают ПФ, повышают вязкость и снижают СНС, неустойчивы к Ca2+ + Mg2+ ; – КССБ слабо снижает ПФ, повышает вязкость и СНС, устойчива к Ca2+ + Mg2+.
|
|
|
Ниже приведена характеристика некоторых глинистых растворов. Гуматные растворы. К этому виду относится глинистый раствор, стабилизированный углещелочным реагентом (УЩР). Применяют такой раствор при бурении в сравнительно устойчивом разрезе, в котором отсутствуют набухающие и диспергирующиеся глинистые породы. Допустимая минерализация для гуматных растворов не более 3%, Лигносульфонатные растворы. Лигносульфонатные растворы – буровые глинистые растворы, стабилизированные лигносульфонатными реагентами (иногда в сочетании с УЩР). Используются при разбуривании глинистых отложений, гипсов, ангидритов и карбонатных пород. Главной функцией лигносульфонатных реагентов является понижение вязкости, основанное на сочетании стабилизирующего и ингибирующего эффектов. Ингибирующее действие кальциевой ССБ в пресных растворах мягче, чем действие извести. Хромлигносульфонатные растворы. Это глинистые растворы, стабилизированные хромлигносульфонатными (феррохромлигносульфонатными) реагентами: окзил, ФХЛС, КССБ-4 или указанными реагентами в сочетании с полимерами КМЦ, М-14, метас, гипан. Они предназначены для разбуривания глинистых и аргиллитоподобных пород при высоких забойных температурах. Отличаются более высокой по сравнению с гуматными и лигносульфонатными растворами устойчивостью к загущающему действию глин и более высокой термостойкостью (до 180°С). Полимерные недиспергирующие промывочные растворы. Это водные растворы высокомолекулярных полимеров (акрилатов, полисаха-ридов), структурированные малыми добавками бентонита, или без него. Эти растворы предупреждают диспергирование разбуриваемых пород и повышение содержания твердой, в т.ч. и глинистой фаз в растворе. Характеризуются низким содержанием глинистой фазы, что способствует улучшению показателей бурения (повышению механической скорости проходки и проходки на долото). Полимерные недиспергирующие растворы предназначены для массового бурения эксплуатационных и разведочных скважин в отложениях, характеризующихся высоким содержанием глин, в том числе высококоллоидальных и потенциально неустойчивых, и в крепких, устойчивых карбонатно-глинистых разрезах, а также для вскрытия продуктивных пластов.
|
|
|
Цели и сущность ингибирования глинистых растворов. Ингибиторы. Обязательные компоненты в ингибированных глинистых растворах.
|
|
|
При строительстве нефтяных и газовых скважин большой протяженности интервалы бурения приходятся на глины и глиносодержащие породы. Высокая гидрофильность глинистых пород, склонность их к набуханию и пептизации вызывают значительные трудности в процессе бурения скважин в связи с загущением промывочных жидкостей, осыпями и обвалами горных пород. Для торможения процесса пептизации глин и предупреждения указанных осложнений широкое распространение получило ингибирование промывочных жидкостей, направленное на ограничение активности глин к гидратации. Это достигается неионным и ионным ингибированием. Неионное ингибирование заключается в экранировании активных центров поверхности глин за счет образования адсорбционно-сольватных слоев полимерами и (или) реагентами гидрофобизаторами. Обволакивание глинистых частиц пленкой из полимера и гидрофобизатора (инкапсулирование) ограничивает доступ молекул воды к поверхности частиц. Сущность ионного ингибирования заключается в модифицировании поверхности глин свободными (диссоциированными) ионами среды на основе строго дозируемой степени коагуляции с целью подавления спо-собности глин к набуханию, пептизации и структурообразованию с сохранением уровня лиофильности, достаточного для обеспечения агрегативной и седиментационной устойчивости промывочной жидкости (Э.Г. Кистер). Исходя из этого определения, технология ингибирования заключается в следующем. В исходный глинистый раствор вводится ионный ингибитор – обычно это соль, растворимая в воде с той или иной степенью диссоциации на ионы. Диссоциированные ионы начинают взаимодействовать с ДЭС глинистых частиц, происходит сжатие диффузной части ДЭС, соответственно изменяется зарядовое состояние поверхности частиц, они сближаются с образованием связей, т.е. развивается процесс коагуляции (слипания частиц). Для затормаживания процесса коагуляции на определенном уровне (степени) в промывочный раствор вводится реагент, обычно это понизитель вязкости. Полученная частично коагулированная система стабилизируется вводом органических реагентов – защитных коллоидов. Ограниченная таким образом склонность поверхности глин к гидратации имеет место и в глиносодержащих породах стенок ствола скважины, при повышении их влажности ослабление связей замедляется, продолжительность периода устойчивого состояния стенок скважины возрастает. Зачастую этого бывает достаточно для завершения буровых работ по углублению забоя, креплению ствола и т.п. Поскольку ионные ингибиторы – это обычно сильные коагуляторы, то эффективность реагентов понизителей вязкости и фильтрации снижается. Для поддержания их эффективности обязательным компонентом ингибиро- ванных глинистых растворов является щелочь, повышающая ионную силу раствора, и тем самым усиливающая адсорбционные и ионообменные процессы, необходимые для эффективной работы реагентов стабилизаторов. Особенностью технологии перевода исходного глинистого раствора в ингибированный является также необходимость снижения условной вязкости до 25–35 с, чтобы избежать сильного загущения раствора при вводе ингибитора. Таким образом, обязательными компонентами ингибированного глинистого раствора являются: Исходный глинистый раствор + щелочь + ингибитор + ПВ + ПФ. Ингибированные глинистые растворы хорошо совмещаются с утяжелителями, смазочными добавками. Обычно ингибированные глинистые растворы называют по ингибитору: кальциевые (известковые, гипсовые, хлоркальциевые), калиевые, алюминизированные, силикатные и т.п.
|
|
|
Калиевые глинистые растворы.
Калиевые промывочные растворы содержат в качестве ингибирующих электролитов соединения калия. Действие калиевых растворов обусловлено насыщением ионами калия глинистых минералов благодаря малым размерам иона из-за отрицательной гидратации. Наиболее быстрое насыщение глин ионами калия происходит при рН = 9 – 10. Калиевые растворы эффективны при бурении неустойчивых глинистых сланцев. Существует ряд разновидностей калиевых растворов, отличающихся составом и некоторыми свойствами. Хлоркалиевые растворы содержат в качестве ингибирующего электролита хлорид калия, а в качестве регулятора щелочности – гидроксид калия. Раствор предназначен для эффективного повышения устойчивости стенок скважины при бурении в неустойчивых глинистых сланцах различного состава. Калиево-гипсовый раствор содержит в качестве ингибирующих электролитов соединения калия и кальция, в частности гипс. В отличие от хлоркальциевого такой раствор менее подвержен коагуляционномузагустеванию, его ингибирующее действие сильнее. Калиево-гипсовые растворы используют для разбуривания высококоллоидальных глин, когда хлоркалиевый раствор недостаточно эффективен. Термостойкость зависит от используемого защитного реагента, но не превышает 160 °С. Калиевый глинистый промывочный раствор – это наиболее простая модификация глинистого калиевого раствора, который широко применяется в массовом бурении в неустойчивых глинах. Одновременно в таком растворе выбуренная глина ингибируется, следовательно, меньше наработка раствора. Ингибирущий калиевый раствор на основе лигносульфонатов. В этом растворе в качестве основного реагента – регулятора свойств (ПФ и вязкости) - используется поликонденсированный лигносульфонатный реагент ИКЛИГ-2. Отличительная особенность этого раствора состоит в том, что реагент ИКЛИГ 2 обладает универсальным действием: умеренно разжижает раствор и снижает ПФ. Особенно эффективна комбинация ИКЛИГ-2 с полисахаридным реагентом ЭКОПАК. Глинистая корка раствора, содержащего лигносульфонатный реагент, отличается низким напряжением сдвига, что очень важно для предупреждения затяжек и прихватов, особенно в наклонных и горизонтальных стволах. Кроме того, этот раствор отличается повышенной термостойкостью (130 – 140°С) и стабильностью свойств во времени. Высокоингибирующий калиевый раствор на основе гуматов (ВИКР). Этот раствор обладает тройным ингибирующим действием: – хлорид калия как электролит при концентрации более 2% подавляет процессы набухания глин; – ионы калия, проникая в кристаллическую решетку, меняют природу глин, делая их водонечувствительными; – особое ингибирующее действие в этой системе осуществляют гуматы, растворимость которых зависит от величины рН среды. Существуют критические значения рН (рНкр), выше которых гуматы растворимы даже в минерализованном буровом растворе и активно действуют в регулировании как ПФ, так и структурно-механических свойств. При значениях рН ниже критического уровня гуматы высаливаются и полностью теряют активность, раствор загустевает, ПФ повышается. В калиевом растворе величина рНкр ко-леблется от 8,5 до 9,5, поэтому для поддержания свойств этого раствора на заданном уровне ее поддерживают на 1 – 1,5 единицы выше, чем рНкр. Ингибирующий калиевый раствор ИКСИЛ. Система ИКСИЛ является ингибирующим калиевым раствором повышенной активности. Этот раствор содержит два ингибитора глин – хлористый калий и органический ингибитор ИКМАК, который усиливает ингибирующее действие калиевого раствора на 20 – 40%. Кроме того, ИКМАК обладает универсальным действием: являясь активным ПАВ, этот реагент гидрофобизирует стенки каналов пласта и, следовательно, повышает качество вскрытия продуктивных пластов. ИКМАК является хорошей смазывающей добавкой. ИКМАК обладает умеренным разжижающим действием и частично снижает ПФ промывочных растворов. Эти свойства особенно проявляются при высоких температурах. В растворе, содержащем ИКМАК, значительно снижается наработка раствора при разбуривании глинистых пород. В целом по эффективности воздействия на неустойчивые глины система ИКСИЛ приближается к растворам на нефтяной основе. Высокоингибирующий промывочный раствор ИКГЛИК. Промывочный раствор ИКГЛИК – это новый, современный калиевый раствор на водной основе с добавлением гликолей, которые при сравнительно не- высокой стоимости существенно меняют технологические свойства промывочных растворов на водной основе. Наименование раствора и реагента одинаково – ИКГЛИК. Система ИКГЛИК обладает высокой степенью ин-гибированияводочувствительных неустойчивых глин. По эффективности эта система приближается к растворам на нефтяной основе со сбалансированной активностью водной фазы. Система ИКГЛИК предназначена для бурения в неустойчивых глинах, качественного вскрытия продуктивных пластов, бурения наклонных и горизонтальных стволов большой протяженности. Благодаря применению раствора ИКГЛИК в неустойчивых глинах можно получать ствол скважины практически номинального диаметра. Для этих целей используются специально модифицированные гликоли. В обычных условиях эти соединения полностью растворимы в водной фазе любых растворов. Обладая особой химической структурой, молекулы модифицированных гликолей адсорбируются на активных участках поверхности глин. В результате экранирования этих участков происходит подавление процессов гидратации и набухания глинистых минералов. Особенно эффективно ингибирующее действие гликолей в сочетании с ионами калия, когда происходит и электростатическая нейтрализация глин.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 569; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!