Жидкости для ремонта и заканчивания скважин

Такие определения, как «не содержащий твердой фазы» и «чистый» часто используются для описания растворов, применяемых для бурения в продуктивных зонах, установки гравийных фильтров, а также в ходе других операций по заканчиванию или капитальному ремонту скважин. Иногда, для предотвращения вероятного поглощения, в состав подобных растворов включают карбонат кальция и соль (хлорид натрия) с определенным размером частиц. В идеале, подобные рассолы не должны содержать кислотонерастворимые твердые частицы (глины, песок, барит и т.д.). Для подобного применения подходят рассолы на основе хлорида натрия, хлорида кальция, бромида натрия, бромида кальция, и, иногда, бромида цинка. Последний тип рассолов не имеет широкого применения, поскольку он обладает коррозионными свойствами и является дорогостоящим продуктом.

Рассолы обеспечивают вязкость, необходимую для проведения контроля за скважиной, и при этом в пласт не попадают твердые частицы, способные нарушить его эксплуатационные свойства. Высокая степень минерализации также подавляет набухание пластовых глин. Несмотря на то, что данные рассолы не загрязняют пласт в той степени, как это происходит при использовании пресной или морской воды, их поглощение можно регулировать. Регуляторами фильтрации для подобных систем чаще всего являются полимеры и кольматирующие материалы. Для регулирования вязкости чаще всего используют гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ).

Для регулирования вязкости и водоотдачи также используют полимеры. Кольматанты вводятся для заполнения пустот в породе в случае, если они слишком крупные и не могут быть закупорены полимерами. Компания M-I поставляет карбонат кальция (а также мрамор и известняк) различного помола для использования в качестве кольматантов. Усредненный гранулометрический состав продуктов – крупный (104 микрона), средний (43 микрона) и мелкий (13 микрон). Средний размер частиц кольматирующего материала должен быть, по крайней мере, наполовину меньше размера отверстия в пласте. Поскольку диапазон помола шире указанных усредненных значений, частиц крупного размера будет достаточно для того, чтобы инициировать процесс заполнения пустот.

 

РЕЗЮМЕ

Фильтрацию не стоит считать абсолютной величиной. Скорее, данный показатель является только признаком фильтрационных свойств раствора в скважине. Из-за того, что фильтрация зависит от многих других переменных, невозможно прогнозировать истинное значение фильтрации раствора в пласт исходя из результатов статических испытаний.

 

Отчеты с соседних скважин являются наиболее надежным источником информации при определении степени регулирования фильтрации…

 

Отчеты с соседних скважин являются наиболее надежным источником информации при определении степени регулирования фильтрации для успешного и безопасного бурения отдельной скважины. Бурение в пластах, которые не являются водочувствительными, может проводиться на растворе с фильтрацией по АНИ ≈ 20 см³. И, наоборот, при бурении водочувствительных пород, которые могут осыпаться, вспучиваться и гидратировать, может потребоваться раствор с фильтрацией по АНИ 5 см³ или менее. Для успешного проведения бурения каждой конкретной скважины с достижением необходимых результатов, инженер по растворам должен вносить рекомендации по изменению системы раствора с учетом наблюдаемых признаков, например, сужения ствола, тенденция к залипанию, осыпи глин и т.д.

Величина фильтрации, закладываемая в программу раствора, должна определяться на основе опытных данных об особенностях бурения в данной местности. Необходимо приложить максимум усилий для достижения «правильного» уровня фильтрации – такого, при котором можно будет избежать проблем при бурении или эксплуатации скважины. Более низкая, чем требуется, скорость фильтрации, может привести к увеличению стоимости раствора и снижению скорости проходки. Если же скорость фильтрации слишком высока, могут возникнуть такие осложнения, как сужение ствола, залипание инструмента, осыпание глин и многие другие.

 

По мере углубления скважины фильтрацию следует снижать…

 

Для предотвращения многих осложнений по мере углубления скважины, фильтрацию следует уменьшать. Следовательно, общепринятой практикой является бурение ствола под направление на растворе с фильтрацией 20см³, тогда как заканчивание скважины может проводиться на растворе, фильтрация которого равна 2см³. Инженеру по растворам необходимо самому ознакомиться с требованиями по фильтрации в местности, где проводится бурение. Приемлемые уровни фильтрации для разных районов могут отличаться друг от друга, и будут зависеть от таких факторов, как тип пласта, глубина бурения, значение перепада давлений, забойная температура и тип раствора.

После определения необходимой величины фильтрации, данный параметр может регулироваться посредством ранее упомянутых действий, т.е. необходимо снизить до минимума содержание в растворе выбуренной породы, оптимизировать размер коллоидных частиц и использовать подходящие добавки, регулирующие водоотдачу. Рисунки 8 и 9, в сочетании с данными Таблицы 2, могут служить хорошим вспомогательным средством при подборе реагентов-регуляторов фильтрации для конкретного применения. На основе данных таблицы можно проследить эффективность действия каждого из реагентов-регуляторов водоотдачи в различных системах бурового раствора.

Перед введением в состав раствора любой добавки для контроля водоотдачи, следует обратить внимание на такие аспекты, как:

1. Можно ли использовать данный реагент в присутствии кальция?

2. Возможно ли применение реагента в условиях высокой минерализации?

3. Необходимо ли при этом использовать консервирующее средство?

4. Будет ли он действовать при требуемой температуре?

5. Повлечет ли его применение нежелательные изменения вязкости?

6. Будет ли данный реагент поддерживать утяжелитель при минимальном содержании твердых частиц?

7. Оправдано ли применение данного реагента экономически?

8. Является ли данный реагент наиболее эффективным продуктом в сложившейся ситуации?

 

Регуляторы фильтрации, зависимость вязкости от концентрации реагента

Рис. 9. Реологические свойства и эффективность регуляторов фильтрации в составе различных обработок

 

 

Таблица 2. Эффективность действия регуляторов водоотдачи в

различных типах водных систем.

 

	POLY-SALTM	MY-LO-JELTM	КМЦ (обычн.)	КМЦ (технич.)	SP-101®	RESINEX®	POLYPAC® UL
Раствор на осно-ве пресной воды с низким рН	У	У*	О	О	О**	У	О
Раствор на осно-ве пресной воды с высоким рН	У	О	О	О	О**	У	О
Раствор на основе морской или солоноватой воды	У	У*	О	О	Н/И	О	О
Соленасыщенный раствор на основе морской воды	О	О	У	У	Н/И	Н/И	Х
Раствор, обработанный известью	О	О	Х	Х	Н/И	О	Х
Хлоркалиевый раствор	О	О*	О	О	Н/И	У	О
Гипсовый раствор	Х	У*	О	О	Н/И	О	О
О – отличные результаты Н/И – не используется Х – хорошие результаты * необходимо использование консервантов У – удовлетворительные результаты **растворимый кальций должен поддерживаться на максимально низком уровне
Примечание: При необходимости получить крайне низкую фильтрацию вместо КМЦ лучше использовать крахмал. При желании улучшить способность раствора поддерживать суспензию нужно помнить, что применение КМЦ или POLYPAC ® дает лучшие результаты по сравнению с крахмалом или SP-101®. В условиях высокой минерализации эффективнее действуют крахмал, SP-101® или POLYPAC ® UL.