Лекция № 9. Эмульсионные буровые растворы. Растворы на углеводородной (нефтяной) основе

Калиевые растворы

Калиевые растворы содержат в качестве ингибирующих электролитов соединения калия. Действие калиевых раство­ров обусловлено насыщением ионами калия глинистых мине­ралов. Наиболее быстрое насыщение глин ионами калия происходит при рН = 9 – 10.

Калиевые растворы эффективны при бурении неустойчи­вых глинистых сланцев. Существует ряд разновидностей ка­лиевых растворов, отличающихся составом - и некоторыми свойствами – это хлоркалиевые (содержат хлорид калия), калиево – гипсовый и др.

Добавка нефтепродуктов применяется для улучшения качества БР, предупреждения или ликвидации различных осложнений в скважине.

Существуют эмульсии первого рода, в которых нефть в водной среде находится в виде мельчайших частиц - глобул, и эмульсии второго рода, когда частицы воды распределены в нефтяной среде. Эмульсии второго рода называются также инвертными эмульсиями.

Нефтяная добавка придает раствору новые свойства, благодаря которым повышается качество бурового раствора, улучшаются его водоотдача и вязкость, а также буримость пород, предупреждается сальникообразование, уменьшаются затяжки и прихваты бурильной колонны, снижается гидравлическое сопротивление при прокачке раствора.

Основным показателем качества эмульсий является их устойчивость, которая определяется по отстою нефти. Для придания эмульсии устойчивости применяются специальные реагенты – эмульгаторы, хотя глина и защитные химические реагенты типа УЩР, КМЦ, крахмала и другие также обладают эмульгирующим свойством.

Эмульсионные растворы хорошо совместимы с различными ви­дами химической обработки, поэтому любой буровой раствор можно сделать эмульсионным. К ним можно отнести также буровые рас­творы со смазочными добавками.

Благодаря многочисленным преимуществам эмульсионные буровые растворы получили широкое распространение, однако с внедрением смазочных добавок несколько сократился объем их использования.

Растворы на нефтяной основе очень сложны по составу, более дорогие, чем буро­вые растворы на водной основе, поэтому они используются там, где промывка скважин растворами на водной основе не обеспечивает нормальной проходки скважин. Кроме того, эти растворы приме­няются для вскрытия продуктивных пластов с целью сохранения их естественной проницаемости.

Компонентами растворов на нефтяной основе являются: нефтяная среда, структурообразователь в виде коллоидной фазы, стабилизи­рующие вещества и при необходимости утяжелитель. В широко ис­пользуемой в нашей стране рецептуре растворов на нефтяной основе в качестве нефтяной среды используется дизельное топливо, в качестве структурообразователя и коркообразующего компонента – высоко­окисленный битум. Фильтрация регулируется введением недоста­ющих количеств битума и эмульгаторов. Вязкость раствора сни­жается разбавлением его дизельным топливом, уменьшением содержания битума, удалением эмульгированной воды. Предельное статическое напряжение сдвига регулируется с помощью ПАВ. Устойчивость битумных растворов, особенно при повышенных темпе­ратурах, обеспечивается введением реагентов – стабилизаторов (мыла на основе жирных кислот, окисленного петролатума, нафтеновых сульфокислот, НЧК и др.).

Состав типового битумного раствора: 70 – 85% дизельного топ­лива, 15 – 20% порошкообразного окисленного битума, 1 % окислен­ного парафина и 1% каустика.

Инвертные эмульсии.

Эти эмульсии еще называют обратными, или эмульсиями второго рода, когда вода в виде мельчайших частиц распределена в нефти. Инвертные эмульсионные БР значительно дешевле растворов на нефтяной основе, менее чувствительны к попадающей в них в процессе бурения воде.

Свойства этих эмульсий легко регулируются, однако трудностью в использовании их является загустевание от избытка воды, а также обратимость при недостаточной стабилизации, т. е. превращение эмульсии второго рода в эмульсию первого рода.

Существует ряд рецептур инвертных эмульсионных буровых рас­творов с содержанием воды от 15 до 95 %. Одна из рецептур с высоким содержанием воды основана на применении высокоэффективного эмульгатора на основе таллового масла (эмультала). Состав такой эмульсии следующий: воды 70 – 95 %, эмультала 0,5 – 1,5 %, твердой фазы (окисленный петролатум или глина) 2 – 3 %, нефтяной фазы 5 – 30 %.

Растворы на нефтяной основе и инвертные эмульсии обладают инертностью к неустойчивым породам: они не растворяют пластовую соль, в них не размокает глина. Эти растворы имеют технологические преимущества перед буровыми растворами на водной основе, особенно при проходке неустойчивых солевых и глинистых пород. При использовании их практически не происходит размыва стенок скважины в процессе бурения мощных пластов соли, отсутствует кавернообра­зование, не набухают и не обрушиваются глинистые породы.

Кроме того, с применением растворов на нефтяной основе и ин­вертных эмульсий повышается скорость бурения, предупреждаются прихваты бурильной колонны. Особенно эффективно применение этих растворов при вскрытии и освоении продуктивных пластов. При этом сохраняется естественная проницаемость коллекторов, снижается время освоения скважин, повышается их дебит.

Инвертные эмульсии отличаются высокой стабильностью свойств. Они устойчивы при большом количестве выбуренной породы.

Дата добавления: 2014-01-03