RU2616634C1

RU2616634C1 - Polymer peat alkaline drilling mud

Info

Publication number: RU2616634C1
Application number: RU2015157268A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Сергеевич Леонтьев; Евгений Федорович Долгих; Василий Павлович Овчинников
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2017-04-18

Abstract

FIELD: petroleum industry.

SUBSTANCE: invention refers to the well-drilling. Polymer peat alkaline drilling mud for drilling in production shelves of oil and gas wells during the drilling process contains, %: peat - 5-8; potassium-containing alkaline modifier - 0,5-1,5; foam suppressant MAC-200M - 1-3; Barite loading material - 10-40; lubricant - sapropel - 1-10; fluid loss reducing agent and flocculant - polymer DK DRILL - 0,3-1,4; water - the rest.

EFFECT: revelation of production horizons during the drilling process with preservation of permeability and porosity properties of reservoirs rocks.

2 tbl

Description

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам получения буровых технологических жидкостей.The invention relates to the drilling of oil and gas wells, and in particular to methods for producing drilling process fluids.

Успешность бурения нефтяных и газовых скважин в значительной степени зависит от состава и реологических свойств применяемых буровых растворов, которые должны обеспечивать безопасность и безаварийность ведения работ при высокой скорости и бурения и качественном вскрытии продуктивного пласта [Я.А. Рязанов. Энциклопедия по буровым растворам. - Оренбург: издательство «Летопись», 2005. - 664 с.].The success of drilling oil and gas wells largely depends on the composition and rheological properties of the used drilling fluids, which should ensure the safety and trouble-free operation at high speed and drilling and high-quality opening of the reservoir [Y.A. Ryazanov. Encyclopedia of drilling fluids. - Orenburg: publishing house "Chronicle", 2005. - 664 p.].

Кольматация продуктивных пластов в процессе бурения - это процесс, в результате которого частично обратимо (а частично и необратимо), но существенно снижается проницаемость продуктивных пластов-коллекторов. Нередко происходит полная закупорка продуктивного пласта, и вызвать приток удается только с помощью специальных методов интенсификации, таких как гидравлический разрыв пласта, кислотная обработка, глубоко проникающая перфорация и др. Наукой и практикой установлено, что все компоненты бурового раствора (дисперсная фаза и дисперсная среда) активно взаимодействуют с продуктивным пластом.Mudding of productive formations during drilling is a process that results in partially reversible (and partially and irreversible), but permeability of productive reservoirs is significantly reduced. Often there is a complete blockage of the productive formation, and it is possible to cause the inflow only with the help of special intensification methods, such as hydraulic fracturing, acid treatment, deep penetrating perforation, etc. It has been established by science and practice that all components of the drilling fluid (dispersed phase and dispersed medium) 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, приготовление которого включает смешивание сапропеля с водным щелочным раствором и модифицирующей добавкой. Перед смешиванием с сапропелем в водный щелочной раствор вводят модифицирующую добавку, при этом в качестве модифицирующей добавки используют углеводородную жидкость в количестве не менее 0,1% объема щелочного раствора, а в качестве водного щелочного раствора используют водный раствор щелочного агента с концентрацией 0,15-1,20 мас. %, причем сапропель и водный щелочной раствор используют при соотношении 3-50 мас. ч. водного щелочного раствора на 1 мас.ч. сапропеля [патент РФ №2055089 от 27.02.1996 г.].Known drilling fluid, the preparation of which involves mixing sapropel with an aqueous alkaline solution and a modifying additive. Before mixing with sapropel, a modifying additive is introduced into an aqueous alkaline solution, while a hydrocarbon liquid in an amount of not less than 0.1% of the volume of an alkaline solution is used as a modifying additive, and an aqueous solution of an alkaline agent with a concentration of 0.15- is used as an aqueous alkaline solution 1.20 wt. %, with sapropel and an aqueous alkaline solution used at a ratio of 3-50 wt. including an aqueous alkaline solution per 1 wt.h. sapropel [RF patent No. 2055089 of 02.27.1996].

К недостаткам следует отнести низкие технологические свойства приготавливаемого бурового раствора, ограничения по срокам хранения сапропеля.The disadvantages include low technological properties of the prepared drilling fluid, limitations on the shelf life of sapropel.

В качестве прототипа взят торфощелочной раствор [Патент РФ №2550704, 2015 г.], содержащий торф, калийносодержащий щелочной модификатор, ингибитор - хлористый калий, понизитель водоотдачи - полимерный флоккулянт, 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 и многолетнемерзлых пород.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 use when drilling intervals, composed of clay rocks and permafrost.

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 полимерторфощелочного 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 polymer-fluorine-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 - Барит, сапропель в качестве смазывающей добавки, а в качестве понизителя водоотдачи и флоккулянта - полимер DK DRILL 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 - Barite, sapropel as a lubricating additive, and DK DRILL polymer as a water loss reducer and flocculant in the following ratio of components %:

ТорфPeat 5-85-8 Калийносодержащий щелочной модификаторPotassium alkaline modifier 0,5-1,50.5-1.5 Полимер DK DRILLDK DRILL polymer 0,3-1,40.3-1.4 Пеногаситель МАС-200МDefoamer MAS-200M 1-31-3 Утяжелитель БаритBarite Weighting Agent 10-4010-40 СапропельSapropel 1-101-10 ВодаWater ОстальноеRest

Баритовый утяжелитель используется для приготовления утяжеленных буровых растворов, тампонажных цементов.Barite weighting agent is used for the preparation of weighted drilling fluids, grouting cements.

Баритовый концентрат представляет собой мелкий порошок белого цвета, обладающий высоким удельным весом. Его качественные характеристики устанавливаются ГОСТ 4682-84 (Концентрат баритовый. Технические условия).Barite concentrate is a fine white powder with a high specific gravity. Its qualitative characteristics are established by GOST 4682-84 (Barite concentrate. Technical conditions).

DK DRILL действует как загуститель, уменьшает водоотдачу и позволяет проводить процесс бурения более плавно. DK DRILL хорошо проявляет свои свойства в разных видах глины, включающих свежую воду, морскую воду, насыщенный NaCl, и др. и обладает хорошими характеристиками контроля гидротации глинистых сланцев и уменьшения обезвоживания.DK DRILL acts as a thickener, reduces water loss and allows for a smoother drilling process. DK DRILL shows its properties well in various types of clay, including fresh water, seawater saturated with NaCl, and others. It has good characteristics of controlling shale hydration and reducing dehydration.

Исследования по применению гуматов (солей гуминовых кислот, получаемых в процессе обработки сапропеля) в буровых растворах показывают целесообразность введения их в буровые составы с целью уменьшения показателя фильтрации, улучшения реологических свойств и смазывающих способностей.Studies on the use of humates (salts of humic acids obtained during the processing of sapropel) in drilling fluids show the feasibility of introducing them into drilling compositions in order to reduce the rate of filtration, improve rheological properties and lubricity.

При добавлении гидроксида калия (калийносодержащего щелочного модификатора) в растворе происходит расщепление частиц торфа, в результате чего коллоидная фракция составляет менее 0,1 мм.When potassium hydroxide (potassium-containing alkaline modifier) is added in the solution, peat particles are broken down, as a result of which the colloidal fraction is less than 0.1 mm.

Для оценки эффективности разрабатываемых составов полимерторфощелочного бурового раствора проведены исследования на определение степени воздействия полимерторфощелочного 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 polymer-fluorine-alkaline drilling fluid, studies were conducted to determine the degree of impact of polymer-fluorine-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°C, 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 DK DRILL свыше 1,4% образуется непрокачивамый раствор, при концентрации <0,3% получается состав с низкими структурно-механическими свойствами.It should be noted that with an increase in the concentration of DK DRILL over 1.4%, a non-permeable solution forms, at a concentration of <0.3% 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 полимерторфощелочной буровой раствор можно рекомендовать для вскрытия продуктивных пластов, так как и торф, сапропель и нефть имеют органическое происхождение.Thus, such a polymer fluorine-alkaline drilling fluid can be recommended for opening productive formations, since peat, sapropel and oil are of organic origin.

При определении степени воздействия полимерторфощелочного бурового раствора на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов очевидно, что проницаемость после воздействия раствора уменьшилась незначительно. Давление срыва корки произошло при перепаде давления 970 кПа (9,7 атм).When determining the degree of impact of polymer-fluorine-alkaline drilling fluid on the filtration-capacitive properties of reservoir rocks, it is obvious that the permeability after exposure to the fluid decreased slightly. The pressure of the breakdown of the crust occurred at a pressure drop of 970 kPa (9.7 atm).

Claims

Polymer fluorine-alkaline drilling fluid for opening productive formations of oil and gas wells during drilling, containing peat, an alkaline modifier, an antifoam, a polymer, a weighting agent, sapropel and water, characterized in that it additionally contains a weighting agent, sapropel as a lubricating additive, and as a loss factor and flocculant polymer, in the following ratio of components,%:

Peat 5-8 Potassium alkaline modifier 0.5-1.5 DK DRILL polymer 0.3-1.4 Defoamer MAS-200M 1-3 Barite Weighting Agent 10-40 Sapropel 1-10 Water Rest