Растворы на нефтяной основе

Сюда относятся гидрофобно-эмульсионные и известково-битумные (ИБР) растворы.

Гидрофобно-эмульсионные растворы представляют собой эмульсии II рода. Они используются при бурении в соленосных и неустойчивых глиносодержащих породах, легко переходящих в промывочную жидкость, в многолетнемерзлых породах, а также при борьбе с поглощениями.

Высокая дисперсность, надежная стабилизация водной фазы в углеводородной среде позволяют им обеспечить все преиму­щества углеводородных растворов при более низкой стоимости и сравнительной простоте приготовления и обработки. Зна­чительные преимущества гидрофобных эмульсий — это повы­шенная вязкость, пониженная плотность, нейтральное отноше­ние к солям, возможность регулирования вязкости в широких пределах.

Агрегативная устойчивость гидрофобно-эмульсионных раст­воров зависит от стабилизирующих свойств ПАВ, поэтому они обязательно должны содержать ПАВ-стабилизатор.

Известна гидрофобная эмульсия с соляровым маслом (ке­росином) и нетоксичных стабилизаторов-алкилоламидов синте­тических жирных кислот фракции C₁₀—C₁₆. Состав эмульсии: 10% солярового масла, 89% воды, 1% эмульгатора. Плотность такой эмульсии 0,95—0,98 г/см³, вязкость 350 с, статическое на­пряжение сдвига 7 Па. Структурно-механические параметры ее зависят от соотношения гидрофобной жидкости и воды и воз­растают с увеличением количества воды, чем и вызван эффект предотвращения поглощения промывочной жидкости при буре­нии. При контакте с пластовыми водами в трещинах горных пород вязкость эмульсии резко увеличивается, что предупреж­дает поглощение.

Диспергирование глинистых пород в эмульсии происходит медленно, вязкость эмульсий при этом уменьшается.

При бурении в отложениях ангидрита и соли, а также в по­родах с высоким содержанием кальция применяются нефтеэмульсионные растворы, эмульгатором и стабилизатором кото­рых служит крахмал. Один из составов такого раствора следу­ющий: 76% воды, 20% нефти, 4% крахмала, 0,5% каустической соды (от массы крахмала). Вода может быть насыщена NaCl. Эмульсия имеет плотность около 1 г/см³; вязкость 30 с, водо­отдачу 2 см³. Готовят нефтеэмульсионный гидрофобный раствор в глиномешалке путем размешивания в воде крахмального реагента с последующим введением нефти. Общее время при­готовления эмульсии 20—30 мин.

Известково-битумные растворы применяются для вскрытия продуктивных горизонтов с сохранением естественной прони­цаемости, а также для бурения в особо неустойчивых глинис­тых соленосных отложениях. В таких растворах дисперсионная среда представлена дизельным топливом, а дисперсная фаза — тонкоразмолотым окисленным битумом. Частицы битума обла­дают слабой способностью образовывать связнодисперсные си­стемы, поэтому в растворы на нефтяной основе добавляют не­большое количество структурообразователей; окиси кальция, мыл жирных кислот, катионоактивных ПАВ.

Растворы на нефтяной основе готовят из порошкообразных концентратов, получаемых на нефтеперерабатывающих заводах или специальных установках. Концентрат содержит окислен­ный битум и негашеную известь с активностью не менее 60% в соотношении от 1:1 до 1:2. На приготовление 1 м³ известково-битумного раствора требуется 0,65 м³ дизельного топлива и 0,5 т известково-битумного порошка (1:1). Раствор получа­ют перемешиванием в глиномешалке исходных компонентов.

Известь в этой рецептуре выполняет следующие функции: диспергирует битум, усиливая его коллоидную активность, об­разует соли и мыла, взаимодействуя с жирными нафтеновыми кислотами, является структурообразующим и утяжеляющим ма­териалом.

При отсутствии готовых концентратов используют их компо­ненты с добавкой до 1 % сульфонола. Последовательность при­готовления: дизельное топливо — негашеная известь — вода с сульфонолом, После разогрева смеси до 60—65 °С вводят би­тум. Время приготовления 3—3,5 ч. Растворы на нефтяной ос­нове можно утяжелять, реологические их свойства регулируют­ся введением нефти или смад-1 (до 2%). Фильтрация таких ра­створов практически равна 0. Вязкость и статическое напряже­ние сдвига зависят от концентрации извести и битума.

Растворы на нефтяной основе дороги, пожароопасны, ус­ложняют выполнение спуско-подъемных и вспомогательных операций, разрушают резиновые сальники и шланги. Однако, наряду с обеспечением устойчивости проходимых пород и со­хранением проницаемости продуктивных пластов, они уменьша­ют износ бурильного инструмента, снижают затраты мощности на вращение колонны бурильных труб. Кроме того, при прекра­щении циркуляции в зимнее время растворы на нефтяной ос­нове не замерзают.

Пены

Простейшая пена представляет собой дисперсию воды в воздухе. Она получается путем нагнетания в скважину смеси воды и сжатого воздуха через специальный смеситель или пеногенератор. Такая пена грубодисперсна, неустойчива.

Большее распространение получили так называемые ста­бильные пены. Дисперсная фаза такой промывочной системы представляет собой либо смесь воды с ПАВ, либо промывочную жидкость с высокодисперсной твердой фазой (может быть с добавкой ПАВ). Чаще всего используется бентонитовый раст­вор. Пены с мелкодиспергированной твердой фазой эффектив­но закрепляют стенки скважины.

Пена обладает более высокой несущей способностью, чем любая другая промывочная среда (считается, что по выносной способности пена превосходит воду в 10 раз), имеет хорошую охлаждающую способность, создает небольшое гидростатичес­кое давление, препятствует образованию сальников, снижает из­нос породоразрушающего инструмента. Пена временно прони­кает в трещины и поры горных пород, стабилизируя стенки и препятствуя уходу промывочной среды в поглощающие пласты. Использование ее приводит к росту технико-экономических по­казателей бурения, и в первую очередь к повышению механи­ческой скорости.

При бурении с применением пены на стенках скважины не остается фильтрационной корки, а в интервалах многолетнемерзлых пород и в геотермальных скважинах она служит изо­лятором. При правильном приготовлении стабильной пены пу­зырек удерживается в ней во время всего цикла циркуляции, а водоотдача при этом равна нулю.

В качестве ПАВ в пенах используются сульфонол, диталан, ОП-7, ОП-10 и др. Концентрация ПАВ в жидкой среде состав­ляет 1—2%. Для предупреждения замерзания в дисперсную фазу пены вводят хлористый натрий.

Свойства пен в процессе приготовления и использования не контролируются. Считается, что высокая степень аэрации и со­ответствующий состав дисперсной фазы обеспечат необходимое количество пены и эффективность применения. В разведочном бурении используются пены со степенью аэрации 50—150 и даже более.

Применяются пены при разбуривании наносов, пучащих по­род, чувствительных к воде, многолетнемерзлых пород, а также в других сложных условиях. Возможно применение пены в ус­ловиях, где использование воды обходится дорого.

Дата добавления: 2015-07-15