Лекция № 10. Химические реагенты, применяемые при приготовлении буровых растворов

Известково – битумный раствор (ИБР).

ИБР – раствор на нефтяной основе, дисперсионной сре­дой которого служит дизельное топливо или нефть, а дис­персной фазой - высокоокисленный битум, гидроксид кальция, барит и небольшое количество эмульгированной воды.

ИБР является раствором специального назначения. Применя­ется при разбуривании легко набухающих, склонных к обва­лам глинистых пород, при разбуривании соленосных отложений, представленных высокорастворимыми солями (преимущественно поливалентных металлов), а также при вскры­тии продуктивных пластов с низкими коллекторскими свой­ствами. Благодаря хорошим смазочным свойствам ИБР повышает износостойкость долот. Раствор обладает высокой термостойкостью (200 – 220⁰ С). Разработан в ГАНГ им. И.М. Губкина.

Необходимое условие приготовления ИБР – возможность тщательного и интенсивного перемешивания исходных ком­понентов для равномерного распределения их в растворе, гидрофобизации твердой и эмульгирования водной фаз. Поэтому основное внимание уделяют равномерности ввода исход­ных компонентов, перемешиванию и нагреванию.

Для обеспечения необходимых технологических свойств буровые растворы обрабатывают специальными веществами, которые называются химическими реагентами.

Значительная часть реагентов неоднозначно действует в различных условиях. Так, характер действия ряда реагентов зависит от типа глин (твердой фазы), степени солености дисперсионной среды и ее состава, температуры, наличия других реагентов в составе бурового раствора и т.д.

В связи с этим реагенты классифицируют по химической природе и назначению.

По химической природе реагенты делятся на неорганические и органические.

В таблице 1 представлена классификация реагентов по назначению. По ней все реагенты делятся на 3 основные группы:

· электролиты,

· защитные коллоиды (стабилизаторы),

· вещества специального назначения (добавки).

Электролиты являются регуляторами структурно-механических свойств ГР.

Защитные коллоиды подразделяются на понизителей вязкости и СНС и понизителей водоотдачи. Но резкую границу между ними провести трудно. Многие из используемых реагентов наряду с уменьшением вязкости обеспечивают также снижение водоотдачи.

Вещества специального назначения, цель которых – придать буровым растворам специфические свойства или устранить недостатки, связанные с влиянием на них внешней среды, подразделяются на поверхностно – активные вещества (ПАВ), пеногасители, термостабилизирующие добавки, утяжелители, смазочные добавки, ингибиторы коррозии.

Таблица 1

Классификация химических реагентов по назначению

Электролиты	Защитные коллоиды	Вещества специального назначения
Пептизаторы	Коагуляторы	Понизители водоотдачи	Понизители вязкости
Кальц. сода Na2CO3, фосфаты и полифосфа-ты натрия Na3PO4, (NaPO3) Na5P3O10 Na6P4O13, реагенты «М-I-DRIL-LING SWAKO”	Каустич. сода NaOH, хлористый кальций CaCl2, жидкое стекло Na2O nSiO2, известь Ca(OH)2 хлористый натрий NaCl, бишофит MgCl2 6H2O, сульфаты Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3, CaSO4, цемент.	Гуматные реагенты УЩР, ТЩР, КССБ, КМЦ, крахмал, модифиц. Крахмал, карбофен, карбонил, ПАА, гипан, Реагенты РС-2, РС-4, К-4, К-9,метас, метасол, лакрис-20, полимеры PROMA-FOR, М-I DS, BAYER.	ССБ, ФХЛС, нитро-лигнин, окзил, ПФЛХ, фосфо-новые кислоты НТФ и ОЭДФ, дубильные экстракты: квебрахо, каштано-вый, дубовый и др.	Смазочные добавки: СМАД-1,СГ, графит, нефть, смазки «PROMAFOR», «DDF», «М-I DS». Эмульгаторы: УФЭ-8, сульфонол НП-1, дисол-ваны, реагенты «М-I DF». Пенообразователи: ОП-10, ОП-7, «Прогресс», «PROMAFOR». Пеногасители: суспензия резины (РС), суспензия полиэтилена (ПЭС), полиметилсилоксан (ПМС), соапсток, реагент Т-66, синтетические жирные кислоты. Пластифицирующие добавки: ГКЖ-10, 11, АМСР-3, петросил 2М и др. Термостабилизирующие добавки: хроматы и бихроматы – K2CrO4, Na2CrO4 и K2Cr2O7, Na2Cr2O7. Утяжелители: карбонатные, баритовые, железистые и свинцовые, «М-I DS». Наполнители: отходы произ-в, а также продукты «BAROID», «DDF», «М-I». Ингибиторы коррозии: инги-битор ДС, фенолы эстонских сланцев ФЭС, ингибитор И-1-Д, «М-I DS».

Охарактеризуем некоторые из реагентов.

РЕАГЕНТЫ «M-I DRILLING SWAKO» (США)

PHOS (ФОС) – высокоэффективный сбалансированный полифосфат. Это эффективный химический реагент для кондиционирования и разжижения систем буровых растворов с низким значением рН. Для достижения удовлетворительных результатов в регулировании реологических свойств достаточно небольшой концентрации этого реагента. Он также эффективен для обработки примесей кальция. При применении с лигнитовым материалом TANNATHIN оба реагента взаимно усиливают действие каждого при регулировании свойств бурового раствора в низкощелочном диапазоне величин рН.

TANNATHIN (ТАННАТИН) – лигнитовый разжижитель для всех типов систем буровых растворов на водной основе. При достаточной концентрации обеспечивает превосходный контроль водоотдачи в условиях высоких температур. Хорошо совместим с растворами, как на пресной, так и соленой воде и не подвергается неблагоприятному воздействию обычного загрязнения при бурении скважины.

К–17 – диспергирующий реагент, представляющий собой видоизмененный лигнит и используемый в буровых растворах на водной основе. К-17 используется в калиевых растворах для получения дополнительной концентрации калия.

ТACKLE (ТЭКЛ) -концентрированная жидкость со специально подобранным молекулярным весом компонентов для дефлокуляции широкого диапазона буровых растворов на водной основе. Его часто используют в качестве низкотемпературного разжижителя в неглубоких скважинах для сбивания пены с поверхности бурового раствора. Он эффективен при температурах 260⁰С и более, может использоваться с утяжеленными и неутяжеленными растворами, и совместим со всеми существующими разжижителями и реагентами контроля водоотдачи.

PAC-R (ПАК Р) – полианионная целлюлоза с высоким молекулярным весом предназначена для снижения водоотдачи и повышения вязкости буровых растворов на водной основе. Основное назначение этого реагента сводится к: контролю скорости фильтрации (водоотдачи), замедлению набухания глинистых сланцев и их расслаивания, созданию дополнительной вязкости растворов на основе пресной и морской воды и солевых растворов. Представляет собой белый или желтоватый порошок. Обладает следующими преимуществами: эффективен в пресной, морской воде и солевых растворах; стабилен при t до 149⁰С; эффективен в системах с умеренной до высокой рН; не токсичен; не требует бактерицидов. Рекомендуемые добавки реагента в раствор – 1.43–5.71 кг/м³.

DRISPAC PLUS (ДРИСПАК ПЛАС) – белый порошок, применяемый как добавка для снижения водоотдачи и повышения вязкости бурового раствора и стабилизации глинистых сланцев в скважине. В отличие от других КМЦ, DRISPAC PLUS также эффективен в насыщенных солевых растворах. Реагент не вызывает контролируемую флокуляцию бурового шлама, продлевая срок службы бентонитового раствора. Концентрация реагента зависит от содержания твердых частиц в растворе и, как следствие этого, от адсорбции реагента на поверхности частиц. Рекомендуемая добавка в пределах 0.3–5.7 кг/м³. Регент требует тщательного перемешивания, чтобы разбить гелеобразные частицы. Одно из главных достоинств реагента – экологичность, а также не подверженность брожению. Существует несколько модификаций или названий этого реагента: DRISPAC, DRISPAC PLUS, DRISPAC PLUS REGULAR, DRISPAC PLUS SUPERLO.

EZ MUD (ИЗИ МАД) – белая жидкая анионная полимерная эмульсия (частично гидролизованный полиакриламид), легко растворимая в пресной или солоноватой воде. Может применяться для приготовления буровых растворов, не содержащих твердых частиц, с исключительными стабилизационными свойствами или для улучшения свойств растворов бентонитовых порошков с низким содержанием твердой фазы и в пенистых нагнетаемых агентах. Реагент используется для стабилизации водочувствительных пород, разбухающих, обваливающихся или разрушающихся в обычных буровых растворах. Он предотвращает образование сальника из налипшего шлама на коронке, а также снижает крутящий момент на вращение колонны бурильных труб и давление насоса. EZ MUD способствует быстрому оседанию шлама, предотвращает повторную циркуляцию шлама. Не токсичен, не подвержен брожению, желаемый результат достигается небольшим количеством продукта. Рекомендуемые добавки к пресной воде: для стабилизации водочувствительных пород – 2.5 л/м³; для прекращения вибрации труб, уменьшения крутящего момента и давления, а также увеличения стабильности скважины – 3.75 л/м³ . Этот реагент выпускается также в виде сухого белого порошка под маркой EZ MUD DP, упакованного в полиэтиленовые мешки по 25 кг. Фирмой DDF (Desert Drilling Fluids) реагент EZ MUD выпускается под маркой INTERVIS.

CAUSTI LIG (КАУСТИ ЛИГ) – реагент уникальный по своей способности регулировать реологию и водоотдачу, расширять предел допустимых температур, эмульгировать нефть, уменьшать флокуляцию и стабилизировать буровые растворы на водной основе. Он находит применение в системах на пресной морской воде, с лигносульфонатом и полимерным материалом. Обеспечивает образование низкопроницаемой тонкой корки на стенках скважины, сопровождаемое понижением водоотдачи. Также этот реагент является превосходным эмульгатором для эмульсий типа «нефть в воде» и вторичным дефлокулянтом.

SPERSENE (СПЕРСЕН) – реагент, контролирующий водоотдачу бурового раствора. Представляет собой химически видоизмененный лигносульфонат и разработанный для использования во всех системах буровых растворов на водной основе. SPERSENE эффективен в широком щелочном диапазоне рН, хорошо растворим в пресной или соленой воде. В достаточных концентрациях он ингибирует гидратацию активных частиц разбуренных глин и привносит высокотемпературную стабилизацию в буровые растворы. SPERSENE не подвержен неблагоприятному воздействию обычного загрязнения при бурении скважин.

ХР-20 – химически модифицированная лигнитовая смесь, обычно используемая вместе с лигносульфонатами для достижения более высокой эффективности применения за счет взаимного усиления действия каждого из реагентов. Это превосходный высокотемпературный стабилизатор реологических свойств раствора. В достаточных концентрациях обладает стабилизирующим воздействием на чувствительные к воде формации глинистых сланцев.

POLYPAC (ПОЛИПАК) - полианионный полимер целлюлозы. Его можно использовать в водных буровых растворах, где соленость изменяется в широких пределах: от слабоминерализованного до насыщенного солями раствора. POLYPAC не подвержен быстрой бактериологической деградации.

Дата добавления: 2014-01-03