RU2602280C1

RU2602280C1 - Peat alkaline drilling mud for opening producing reservoir

Info

Publication number: RU2602280C1
Application number: RU2015139662/03A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Сергеевич Леонтьев; Александр Васильевич Кустышев; Иван Сергеевич Шахматов; Игорь Александрович Кравец; Роман Сергеевич Шульга
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2016-11-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry, in particular for completion of formations-reservoirs containing oil, gas or condensate. Peat alkaline drilling mud for drilling producing reservoirs of oil and gas wells during drilling contains,%: peat 5-7; potassium-containing alkaline modifier 0.5-1.5, potassium chloride 1-3, water loss reducer and flocculant carboxymethyl cellulose 0.8-1.5; antifoaming agent MAS-200M; weighing agent IKKARB-75/150 5-30; lubricating additive IKLUB 1-10; water - balance.

EFFECT: high efficiency of drilling producing reservoirs in drilling oil and gas wells, maintaining filtration-capacitance properties of rocks.

1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности для вскрытия пластов-коллекторов, содержащих нефть, газ или конденсат.The invention relates to the oil and gas industry, in particular for opening reservoirs containing oil, gas or condensate.

Известно, что успех бурения скважин в значительной степени зависит от состава и свойств буровых растворов, которые должны обеспечивать безопасность и безаварийность ведения работ при высокой скорости и бурения и качественном вскрытии продуктивного пласта [Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. «Технология бурения нефтяных и газовых скважин». 2001 г.].It is known that the success of well drilling largely depends on the composition and properties of drilling fluids, which should ensure safety and trouble-free operation at high speed and drilling and high-quality opening of the reservoir [Basarygin Yu.M., Bulatov AI, Proselkov Yu .M. "Technology for drilling oil and gas wells." 2001].

Загрязнение продуктивных пластов при бурении - это процесс, в результате которого частично обратимо (а частично необратимо), но существенно снижается проницаемость пластов. Иногда происходит полная закупорка продуктивного пласта, и вызвать приток удается только с помощью специальных методов интенсификации. Мировой наукой и практикой установлено, что все компоненты бурового раствора (твердые и жидкие) активно взаимодействуют с продуктивным пластом.Productive formation contamination during drilling is a process that results in partially reversible (and partially irreversible), but permeability of the formation is significantly reduced. Sometimes there is a complete blockage of the reservoir, and it is possible to cause the inflow only with the help of special methods of intensification. World science and practice has established that all components of the drilling fluid (solid and liquid) actively interact with the reservoir.

Известны безглинистые буровые растворы, приготовленные путем обработки водной торфяной суспензии щелочными агентами, в качестве которых используются гидроксиды, карбонаты, силикаты щелочных металлов [Буровые растворы для осложненных условий / O.K. Ангелопуло, В.М. Подгорнов, В.Э. Аваков - М.: Недра, 1988].Known clay-free drilling fluids prepared by treating an aqueous peat suspension with alkaline agents, which are used as hydroxides, carbonates, silicates of alkali metals [Drilling fluids for difficult conditions / O.K. Angelopulo, V.M. Podgornov, V.E. Avakov - M .: Nedra, 1988].

Недостатком трехкомпонентных растворов (торф-вода-щелочной реагент) является высокая фильтрация и низкая технологичность получаемой системы, что в дальнейшем способствует высокому снижению фильтрационно-емкостных свойств пластов-коллекторов.The disadvantage of three-component solutions (peat-water-alkaline reagent) is the high filtration and low manufacturability of the resulting system, which further contributes to a high decrease in the filtration-capacity properties of reservoirs.

Известен буровой раствор, содержащий торфощелочной реагент, полиакриламид (ПАА), водорастворимый метасиликат, поверхностно-активное вещество (ПАВ) и воду, в котором с целью уменьшения структурной вязкости в качестве ПАВ используется сульфанол или ОП-10 [Патент РФ №2041907, кл. C09K 7/02. Андресон Б.А., Абдрахманов Р.Г., Бочкарев Г.П., Шарипов А.У., Рекин А.С., Лабазов А.В., 1995 г.].A well-known drilling fluid containing peat-alkaline reagent, polyacrylamide (PAA), a water-soluble metasilicate, a surfactant and water, in which sulfanol or OP-10 is used as a surfactant to reduce structural viscosity [RF Patent No. 2041907, cl. C09K 7/02. Andreson B.A., Abdrakhmanov R.G., Bochkarev G.P., Sharipov A.U., Rekin A.S., Labazov A.V., 1995].

Недостатком раствора является высокое ценообразование при приготовлении, что снижает удельный вес раствора.The disadvantage of the solution is the high pricing in the preparation, which reduces the specific gravity of the solution.

В качестве прототипа взят торфощелочной раствор [Патент РФ №2550704, 2015 г.], содержащий торф, калийносодержащий щелочной модификатор, ингибитор - хлористый калий, понизитель водоотдачи - полимерный флокулянт, пеногаситель и воду.As a prototype, a peat-alkaline solution was taken [RF Patent No. 2550704, 2015], containing peat, a potassium-containing alkaline modifier, an inhibitor — potassium chloride, a fluid loss reducer — a polymer flocculant, antifoam, and water.

Недостатком указанного раствора является низкая эффективность при вскрытии продуктивных пластов, а также низкая плотность. Такой раствор целесообразно применять при бурении интервалов, сложенных глинистыми породами.The disadvantage of this solution is the low efficiency at the opening of reservoirs, as well as low density. Such a solution is advisable to apply when drilling intervals composed of clay rocks.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности вскрытия продуктивных пластов в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.The task of the invention is to increase the efficiency of opening productive formations in the process of drilling oil and gas wells.

Технический результат при создании изобретения заключается в разработке торфощелочного бурового раствора для вскрытия продуктивных горизонтов в процессе бурения нефтяных и газовых скважин, обеспечивающего сохранение фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов.The technical result when creating the invention consists in the development of peat-alkaline drilling fluid for opening productive horizons in the process of drilling oil and gas wells, ensuring the preservation of the filtration-capacitive properties of reservoir rocks.

Поставленная задача и технический результат достигается тем, что в отличие от известного торфощелочного бурового раствора, взятого за прототип, предлагаемый раствор дополнительно содержит утяжелитель - ИККАРБ-75/150, смазывающую добавку - ИКЛУБ, а в качестве понизителя водоотдачи и флокулянта - карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) при следующем соотношении компонентов, %:The task and technical result is achieved by the fact that, in contrast to the well-known peat-alkaline drilling fluid, taken as a prototype, the proposed solution additionally contains a weighting agent - IKKARB-75/150, a lubricating additive - IKLUB, and carboxymethyl cellulose (CMC) as a fluid loss and flocculant reducer. in the following ratio of components,%:

ТорфPeat 5-75-7 Калийносодержащий щелочной модификаторPotassium alkaline modifier 0,5-1,50.5-1.5 Хлористый калийPotassium chloride 1-31-3 Полимер КМЦKMC polymer 0,8-1,50.8-1.5 Пеногаситель МАС-200МDefoamer MAS-200M 1-31-3 Утяжелитель ИККАРБ-75/150Weighting compound IKKARB-75/150 5-305-30 Смазывающая добавка ИКЛУБICLUB lubricant 1-101-10 ВодаWater ОстальноеRest

ИККАРБ-75/150 - карбонатный утяжелитель из мрамора фракций 75 и 150 мкм.IKKARB-75/150 - carbonate weighting agent made of marble fractions of 75 and 150 microns.

В системе ИККАРБ используются или кислоторастворимые карбонат кальция или карбонат железа для достижения корректной плотности бурового раствора и для обеспечения закупоривающей твердой фазой.The ICCARB system uses either acid-soluble calcium carbonate or iron carbonate to achieve the correct mud density and to provide a plugging solid phase.

После завершения бурения и заканчивания скважины обычная кислотная обработка будет удалять фильтрационную корку и всю твердую фазу, вторгнувшуюся в пласт. Однако в практике применения ИККАРБ кислотная обработка обычно не требуется. Это связано с тем, что система имеет врожденное свойство не нарушать коллекторских свойств пласта.After completion of the drilling and completion of the well, the usual acid treatment will remove the filter cake and all the solid phase that has invaded the formation. However, in practice, the use of ICCARB acid treatment is usually not required. This is due to the fact that the system has an innate property not to violate the reservoir properties of the formation.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) применяется как стабилизатор консистенции, загуститель. Отличительной особенностью карбоксиметилцеллюлозы является способность к формированию очень вязкого коллоидного раствора, который стабильно сохраняет вязкость в течение длительного времени. По химической природе представляет собой высокополимерный ионный электролит в нейтральном или слабом щелочном эфире целлюлозы.Carboxymethyl cellulose (CMC) is used as a stabilizer, a thickener. A distinctive feature of carboxymethyl cellulose is the ability to form a very viscous colloidal solution that stably maintains viscosity for a long time. By chemical nature, it is a high polymer ionic electrolyte in a neutral or weak alkaline cellulose ether.

Калийносодержащий реагент служит для модификации торфяного структурообразователя. При таком условии одновременно происходит омыление частиц торфа и обогащение водной фазы раствора ионами калия. Дополнительное обогащение торфогуматного раствора калий-ионами происходит при введении хлористого калия.The potassium-containing reagent serves to modify the peat builder. Under this condition, saponification of peat particles and enrichment of the aqueous phase of the solution with potassium ions occur simultaneously. Additional enrichment of the peat solution with potassium ions occurs with the introduction of potassium chloride.

Сочетание калийсодержащего щелочного модификатора с хлористым калием приводит к обогащению фильтрата торфогуматного раствора ионами калия, активно способствующими подавлению процесса набухания и гидратации глинистых пород.The combination of a potassium-containing alkaline modifier with potassium chloride leads to the enrichment of the filtrate of the peat-humate solution with potassium ions, which actively contribute to suppressing the process of swelling and hydration of clay rocks.

Стоит отметить, что при добавлении гидроксида калия в растворе происходит расщепление частиц торфа, в результате чего коллоидная фракция составляет менее 0,1 мм.It is worth noting that when potassium hydroxide is added to the solution, peat particles are split, resulting in a colloidal fraction of less than 0.1 mm.

ИКЛУБ представляет собой смазывающую добавку для буровых растворов, улучшающую их характеристики. Продукт применяется в различных системах буровых растворов на водной основе.ICLUB is a lubricant for drilling fluids that improves their performance. The product is used in various water-based drilling fluid systems.

ИКЛУБ адсорбируется на металлических поверхностях, образуя прочную смазывающую пленку. Снижает изнашивание материала при трении и продлевает срок эксплуатации оборудования. Наиболее целесообразно применение ИКЛУБ в сильно отклоненных от вертикали скважинах для снижения моментных нагрузок на бурильную колонну и сопротивления срезывающему усилию. Значительно уменьшает вероятность дифференциального прихвата.ICLUB is adsorbed on metal surfaces, forming a strong lubricating film. Reduces material wear due to friction and extends equipment life. The most appropriate use of ICLUB in highly deviated wells from the vertical to reduce torque loads on the drill string and resistance to shear stress. Significantly reduces the likelihood of differential sticking.

Для оценки эффективности разрабатываемых составов торфощелочного бурового раствора проведены исследования на определение степени воздействия торфощелочного бурового раствора на фильтрационно-емкостные свойства пород коллекторов (на примере одного из месторождений Западной Сибири) в условиях, моделирующих пластовые. Исследования проводились на установке «Model FDS-350».To assess the effectiveness of the developed compositions of peat-alkaline drilling fluid, studies were conducted to determine the degree of influence of peat-alkaline drilling fluid on the reservoir properties of reservoir rocks (using the example of one of the deposits in Western Siberia) under conditions simulating reservoir formations. Research was carried out on the Model FDS-350.

Эксперимент проводился при следующих условиях: температура 70°С, горное давление - 60,60 МПа, пластовое давление - 24,50 МПа, эффективное давление 36,10 МПа.The experiment was carried out under the following conditions: temperature 70 ° C, rock pressure - 60.60 MPa, reservoir pressure - 24.50 MPa, effective pressure 36.10 MPa.

Характеристики керна представлены в таблице 1.The core characteristics are presented in table 1.

Результаты определения степени воздействия торфощелочного бурового раствора на фильтрационно-емкостные свойства керна представлены в таблице 2.The results of determining the degree of impact of peat-alkaline drilling fluid on the reservoir properties of the core are presented in table 2.

Необходимо отметить, что при увеличении концентрации КМЦ свыше 1,5% образуется непрокачивамый раствор, при концентрации <0,8% получается состав с низкими структурно-механическими свойствами.It should be noted that with an increase in the concentration of CMC over 1.5%, a non-pumpable solution is formed, at a concentration of <0.8%, a composition with low structural and mechanical properties is obtained.

Концентрация утяжелителя зависит от геологических условий, а точнее от пластового давления.The concentration of the weighting agent depends on geological conditions, and more specifically on reservoir pressure.

Таким образом, такой торфощелочной буровой раствор можно рекомендовать для вскрытия продуктивных пластов, так как и торф и нефть имеют органическое происхождение.Thus, such a peat-alkaline drilling fluid can be recommended for opening productive formations, since both peat and oil are of organic origin.

При определении степени воздействия торфощелочного бурового раствора на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов очевидно, что проницаемость после воздействия раствора уменьшилась незначительно. Давление срыва корки произошло при перепаде давления 784 кПа (7,84 атм).When determining the degree of impact of peat-alkaline drilling fluid on the reservoir properties of reservoir rocks, it is obvious that the permeability after exposure to the fluid decreased slightly. The pressure of the crust breakdown occurred at a pressure drop of 784 kPa (7.84 atm).

Claims

Peat-alkaline drilling fluid for opening productive formations of oil and gas wells during drilling, containing peat, an alkaline modifier, an inhibitor, antifoam, a polymer, a weighting agent, a lubricating additive and water, characterized in that it contains an IKKARB-75/150 weighting agent, a lubricating additive - ICLUB , and as a loss of fluid loss and flocculant - carboxymethyl cellulose (CMC) in the following ratio of components,%:
Peat 5-7 Potassium alkaline modifier 0.5-1.5 Potassium chloride 1-3 KMC polymer 0.8-1.5 Defoamer MAS-200M 1-3 Weighting compound IKKARB-75/150 5-30 Lubricating Additive - ICLUB 1-10 Water Rest