авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Разработка составов утяжеленных буровых растворов на основе шлаковых отходов для бурения и заканчивания скважин с аномально высокими пластовыми давлениями

-- [ Страница 2 ] --

Анализ зависимостей технологических свойств от концентрации биополимера в растворе позволяет выделить границу, соответствующую 0,5% (масс.). Увеличение концентрации приводит к резкому возрастанию вязкости, структурно-реологических свойств. Раствор с содержанием Робуса 0,1-0,2% (масс.) близок по вязкости и структурно-реологическим свойствам воде. Таким образом, оптимальная концентрация биополимера Робус в буровом растворе при первичной обработке составляет 0,3-0,5% (масс.).

По результатам исследования реагентов, снижающих водоотдачу и стабилизирующих свойства растворов, подобрана оптимальная концентрация карбоксиметиллированного крахмала. Из рис. 2 видно, что по мере увеличения концентрации КМК водоотдача растворов заметно снижается. В 0,3% растворе Робуса фильтрация уменьшается с 14 до 9,6 см3 при введении 6% крахмала. В растворе с концентрацией биополимера 0,4% фильтрация снижается до 7,8 см3, а при концентрации 0,5% до 6 см3 соответственно. Однако при концентрациях КМК 5-6% существенно растет вязкость, раствор загущается и, несмотря на снижение фильтрации, оптимальная концентрация реагента составляет 3-4%. Введение карбоксиметиллированного крахмала в этих концентрациях позволяет снизить водоотдачу на 30%.

Рис. 2 Зависимость водоотдачи растворов от концентрации биополимера и КМК

Особенностью применения полисахаридов в буровых растворах является изменение их свойств вследствие ферментативного разложения. На рис. 3 и 4 представлены зависимости изменения водоотдачи и статического напряжения сдвига во времени. Результаты исследования технологических параметров биополимерных растворов с течением времени показали потерю свойств на 5-6 сутки.

 зменение водоотдачи растворов во времени зменение СНС растворов во-8

Рис. 3 Изменение водоотдачи растворов во времени

 зменение СНС растворов во времени Так, водоотдача увеличивается на 20%, а СНС-9

Рис. 4 Изменение СНС растворов во времени

Так, водоотдача увеличивается на 20%, а СНС снижается на более чем на 30%. В связи с этим необходимо использование бактерицидов, препятствующих биологическому разложению полисахаридов. Введение в раствор 0,3% алкилдиметилбензиламмония хлорида (катамина) позволяет эффективно бороться с ферментативным разложением в течение 7-8 дней (рис. 5 и 6).

 зменение водоотдачи растворов во времени в присутствии катамина -10

Рис. 5 Изменение водоотдачи растворов во времени в присутствии катамина

 зменение СНС растворов во времени в присутствии катамина Анализ зависимостей-11

Рис. 6 Изменение СНС растворов во времени в присутствии катамина

Анализ зависимостей на рис.5 и рис.6 показывает, что введение в состав раствора 0,3% Катамина позволяет сохранить водоотдачу практически неизменной в течение семи суток после приготовления бурового раствора. Затем наблюдается повышение показателей фильтрации до 40%. Такая же картина имеет место со структурными свойствами. Значения статического напряжения сдвига начинают плавно снижаться на 7 сут., а на 9 день этот показатель снижается более чем на 30%. Это связано с интенсивным протеканием процессов разрушения структурных звеньев полисахаридов.

Важными характеристиками бурового раствора, влияющими на фильтрационно-емкостные свойства продуктивных пластов при заканчивании скважин, являются ингибирование глинистых частиц, находящихся в породах-коллекторах и снижение поверхностного натяжения на границе фильтрат-нефть. Буровые растворы, содержащие полисахариды, обладают высокой ингибирующей способностью за счет адсорбции на глинистых частицах и образования защитной пленки, препятствующей их гидратации. Результаты исследования влияния различных сред на набухаемость бентонитовых глин представлены в табл. 3.

Таблица 3

Набухание бентонита в различных средах

Состав раствора, % масс. Относительное набухание, %
Вода дистиллированная 100
0,5%Робус +2%KСl 29,8
0,5%Робус +3%KСl 16,9
0,5%Робус +4%KСl 15,3
0,5%Робус +5%KСl 15
0,5%Робус +6%KСl 14,8
0,5%Робус +26%NaCl 12,8
0,5%Робус +40%HCOONa 10,7

Анализ полученных результатов показывает, что с увеличением содержания хлористого калия, хлорида и формиата натрия в растворах гидрофильность глинистых частиц снижается. Набухание глины при концентрации в буровом растворе 4-5% КСl и 0,5% Робуса уменьшается более чем в 6 раз, по сравнению с набуханием в дистиллированной воде, причем дальнейшее увеличение концентрации КCl не дает ощутимого результата. Таким образом, введение хлористого калия в количестве 4-5% позволяет снижать негативное влияние биополимерного бурового раствора на фильтрационно-емкостные свойства продуктивных пластов.

Результаты исследований поверхностного натяжения разработанного состава представлены на рис. 7. Для сравнения были выбраны несколько систем буровых растворов, применяемых как для бурения, так и для первичного вскрытия продуктивных пластов. Наилучшие результаты показал разработанный состав биополимерного бурового раствора (0,4%Робус+4%КМК+ 5%КСl +0,7%Na2CO3+0,06% Пента+0,3%Катамин). Поверхностное натяжение на границе «фильтрат – нефть» уменьшается в 3 раза по сравнению с водой, в 2 раза меньше по сравнению с полимерным раствором, более чем в 2 раза ниже по сравнению с глинистым и раствором на основе формиата натрия.

 оверхностное натяжение растворов на границе «фильтрат-нефть» Одним из-12

Рис. 7 Поверхностное натяжение растворов на границе «фильтрат-нефть»

Одним из важнейших показателей утяжеленных буровых растворов является стабильность системы. Утяжеление дисперсионной среды солями хлорида и формиата натрия совместно с последующим введением шлака позволяет снизить содержание твердой фазы в промывочной жидкости, что положительно влияет на механическую скорость бурения, а также минимизирует отрицательное влияние раствора на фильтрационно-емкостные характеристики продуктивных пластов с аномально высокими пластовыми давлениями. На рис. 8 представлены зависимости свойств утяжеленного раствора с хлоридом натрия.

Рис. 8 Зависимость параметров биополимерного утяжеленного раствора с хлоридом натрия от концентрации шлака:

1-0,4% Робус+4% КМК+26% NaCl+0,7% Na2CO3+5% KCl;

2-0,5% Робус+4% КМК+26% NaCl+0,7% Na2CO3+5% KCl

Из рис. 8 видно, что с увеличением количества шлака со 150 до 650 г (11-36% (масс.)) происходит возрастание плотности раствора с 1270 до 1550 кг/м3. После введения 31% (масс.) утяжелителя стабильность ухудшается как для растворов с 0,4% Робуса, так и с 0,5% (масс.), однако остается удовлетворительной (до 25 кг/м3). Значение фильтрации растворов не превысило 6 см3 за 30 мин. При дальнейшем увеличении концентрации шлака до 39% (масс.) раствор потерял стабильность (С=29 кг/м3). Таким образом, предел утяжеления данной системы равен 36% (масс.).

При разработке составов биополимерных утяжеленных растворов с формиатом натрия использовалась та же базовая система, что и с хлоридом натрия, но с содержанием биополимера Робус 0,5% (масс.). Плотность раствора без введения шлака при растворении 40 % формиата натрия составила 1410 кг/м3, условная вязкость 51 с, СНС1/10 =45/51 дПа соответственно, фильтрация 4 см3 за 30 мин. Шлак вводился теми же концентрациями, что и в раствор с хлоридом натрия. При введении в раствор 32% шлака по массе показатель стабильности составил 24 кг/м3, что является достаточным условием сохранения структурных свойств при плотности утяжеленного раствора 1770 кг/м3. Дальнейшее утяжеление раствора приводит к потере стабильности системы.

Известно, что в процессе вскрытия продуктивных пластов происходит снижение фильтрационно-емкостных свойств коллектора. Лабораторные исследования процесса загрязнения воздействием бурового раствора моделей, имитирующих нефтенасыщенный коллектор, проводились с помощью установки ТВР-804 Coretest Systems. Результаты экспериментов показали, что после воздействия разработанных составов утяжеленных биополимерных буровых растворов коэффициент восстановления проницаемости достигает 87%, в то время как, для полимерглинистого утяжеленного раствора это значение составляет 45%.

Таким образом, использование ферромолибденового шлака совместно с солями хлорида и формиата натрия позволяет получить стабильные растворы с приемлемыми технологическими параметрами и плотностью до 1770 кг/м3, снижающие их отрицательное влияние на фильтрационно-емкостные характеристики коллекторов.

В пятой главе приведена технико-экономическая оценка эффективности применения утяжеленных буровых растворов на основе шлаковых отходов.

Оценка экономической эффективности использования в качестве утяжелителя шлака, образующегося при выплавке ферромолибдена, вместо традиционного барита показала, что можно добиться снижения стоимости 1м3 утяжеленного глинистого раствора с 3646,4 до 2050,1 руб. (на 44%), а так же утяжеленного биополимерного раствора с 6512,69 до 4910,09 руб. (на 25%).

Опробование разработанной композиции биополимерного утяжеленного бурового раствора проводилось на скважине №32488 Алькеевской площади Ромашкинского месторождения. За время бурения раствор имел стабильные показатели свойств. Расход химических реагентов и материалов не превышал расчетной нормы. Приготовление бурового раствора в условиях буровой не потребовало дополнительного специального оборудования и не вызывало технологических трудностей.

Основные выводы и рекомендации:

  1. Наиболее приемлемым утяжелителем буровых растворов, на основе отходов металлургических производств является ферромолибденовый шлак. Плотность, утяжеляющая способность, абразивность, смачиваемость и водорастворимость ферромолибденового шлака близка к аналогичным физико-механическим свойствам баритового концентрата (КБ-6).
  2. Использование в качестве утяжелителя ферромолибденового шлака позволяет получать биополимерные буровые растворы плотностью до 1770 кг/м3 и глинистые плотностью до 1500 кг/м3, не уступающие по основным технологическим свойствам растворам, утяжеленным баритовым концентратом.
  3. Разработанные утяжеленные буровые растворы являются стабильными системами. Использование комплекса полисахаридных реагентов Робус 0,3-0,5% (масс.) и карбоксиметилированного крахмала 3-4% (масс.) позволяет оптимизировать структурно-реологические и фильтрационные свойства безглинистых утяжеленных растворов.
  4. Введение алкилдиметилбензиламмония хлорида 0,3% (масс.) в биополимерный раствор позволяет эффективно бороться с ферментативным разложением в течение 7-8 дней.
  5. Разработанные утяжеленные биополимерные буровые растворы обладают низкими коэффициентами поверхностного натяжения на границе "фильтрат-нефть" (4,5 мН/м), позволяют снизить интенсивность набухания глинистых частиц в 9 раз по сравнению с набуханием в дистиллированной воде. Коэффициент восстановления проницаемости пористой среды после воздействия разработанных утяжеленных растворов достигает 87%.
  6. Утяжелитель на основе шлака, образующегося при выплавке ферромолибдена, и другие материалы, входящие в состав разработанных составов буровых растворов, являются экологически безопасными.
  7. Внедрение результатов исследования в производство позволит существенно сократить затраты на материалы для приготовления буровых растворов и повысить технико-экономическую эффективность строительства скважин. Использование в качестве утяжелителя ферромолибденового шлака вместо традиционного барита позволяет снизить стоимость 1 м3 утяжеленного глинистого раствора с 3646,4 до 2050,1 руб. (на 44%), а также утяжеленного биополимерного раствора с 6512,69 до 4910,09 руб. (на 25%) при сохранении основных технологических свойств.

Содержание диссертации отражено в следующих основных печатных работах:

  1. Вафин Р.М., Закиров А.Я. Биополимер К.К. Робус как регулятор структурно-реологических свойств промывочных жидкостей // Нефтяное хозяйство. – М., 2011. - №12. – С. 92-94.
  2. Закиров А.Я., Вафин Р.М., Леушева Е.Л. Использование промышленных технологических отходов в буровых растворах // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2011. - №8. – С. 34-36.
  3. Вафин Р.М. Повышение качества вскрытия продуктивных пластов путем комплексного использования полисахаридов // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2011. - №1. – С. 47-53.
  4. Вафин Р.М. Буровые растворы повышенной плотности для бурения скважин с аномально высокими пластовыми давлениями, а так же способ улучшения их основных технологических свойств // Проблемы геологии и освоения недр: Труды XIV Международного симпозиума имени академика М.А. Усова. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - С. 141-143.
  5. Вафин Р.М., Закиров А.Я. Предварительные результаты исследований и перспективы применения промывочных жидкостей для бурения скважин в сложных горно-геологических условиях // ХI международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2010»; ч. 4. – Ухта: УГТУ, 2010. – С.13-17.
  6. Вафин Р.М., Николаев Н.И. Перспективы применения биополимерного бурового раствора повышенной плотности и альтернативного утяжеляющего материала // Научные исследования и инновации. Т. 5, № 1. – Пермь: Изд-во Пермского государственного технического университета, 2011. – С. 44-47.
  7. Вафин Р. М. Исследование новых составов буровых растворов на основе биополимеров для бурения скважин в сложных условиях // Сб. науч. тр. Донецкого национального технического университета, серия «Горное дело и геология». – Вып. 14 (181). – Донецк, ДНВЗ «ДонНТУ», 2011. – С. 196-203.
  8. Николаев Н.И., Лю Тяньлэ, Вафин Р.М Исследование ингибирующей способности полигликолевого бурового раствора с кинетическим ингибитором при разведке газовых гидратов // Инженер-нефтяник. – М.: ООО «Ай Ди Эс Дриллинг», 2011. - №3. - С. 28-32.
  9. Николаев Н.И., Закиров А.Я., Вафин Р.М., Мелехин А.А. Утилизация отходов промышленных производств посредством использования их при строительстве скважин // Экология и развитие общества, 2011. – №1-2(1). - С. 54-58.


Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.