Значение нефти и газа в народном хозяйстве РФ

РАСТВОРЫ  НА НЕВОДНОЙ ОСНОВЕ

К ним относятся растворы на нефтяной основе (РНО). Даже при больших давлениях растворы на неводной основе не фильтруются в стенки скв., что позволяет оптимально сохранить коллекторские свойства продуктивного пласта. Т.о. данные растворы не влияют на коллекторские свойства пласта. Кроме того в жидкостях на неводной основе практически не диспергируются глиносодержащие породы. (диспергирование – измельчение) ствол скважины будет без каверн. Чем проще состав раствора, тем более он стабильный, надёжнее его технические свойства.

Растворы на нефтяной основе взрывоопасны, пожароопасны, они более дорогие, загрязняют окружающую среду (по линии Манифольда происходит утечка раствора в среду). Для их применения должно быть получено разрешение на их использование (от горбезопасности и экологического совета). Эти растворы чувствительны к температуре, так как составные имеют различную температуру кипения. Нужно тщательно подбирать их состав. При использовании таких растворов будут затруднены электро-каратажные работы, так как эти жидкости диэлектрики, и данные по электро-каратажным работам будут искажены.(!)

ВЯЗКОСТЬ

Вязкость – свойство жидкости и газа оказывать сопротивление  перемещению одной части относительно другой. Вязкость или внутренние трение, возникающее при движении глинистого раствора, суммируется из трения между молекулами физически связанной воды и глинистыми частицами. Наименьшее трение - между молекулами физически связанной воды. Повышение ее содержания приводит к уменьшению, а увеличение глинистой фазы приводит к увеличению вязкости глинистого раствора. Кроме того, к увеличению вязкости приводит увеличение дисперсности глины. На вязкость раствора влияет химическая обработка глинистого раствора и действие минеральных солей, находящихся в растворе воды. При бурении в пористых, трещиноватых породах с малой величиной пластового давления, поглощающих промывочную жидкость, высокая вязкость способствует закупорке пор и каналов в пласте. При бурении в пластах, содержащих газ, необходимо уменьшить вязкость раствора для лучшего прохождения пузырьков газа через столб жидкости.

ФИЛЬТРООТДАЧА.

Фильтроотдача – способность  раствора при определенных условиях отдавать воду породам. При бурении  скважин глинистый раствор под  действием давления проникает в  породу и закупоривает поры и трещины  породы, образуется глинистая корка, которая препятствует проникновению в пласт малых частиц глины, но при этом не задерживает воду. Если глинистый раствор низкого качества, то на стенках скважины образуется толстая корка, через которую в пласт отфильтровывается вода. Образование такой корки приводит к сужению ствола скважины, в результате чего могут возникнуть осложнения (прихват буровой колонны). Проникновение отфильтрованной воды в породы может вызвать их набухание и обвал, поэтому всегда стремятся снизить вязкость глинистого раствора.

 

ХИМ. РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГЛИНИСТЫХ  БУР.Р-ОВ.

Параметры раствора изменяются под действием температуры, давления, пластовой воды и частиц выбуренной породы. Чтобы поддержать параметры  раствора на должном уровне, в раствор  добавляют химические реагенты. Их условно делят на 3 группы: 1)понизители водоотдачи; 2)понизители вязкости; 3)реагенты спец. назначения.

К понизителям водоотдачи относятся: 1)углещелочной реагент (УЩР); 2)сульфидно-спиртовая база (ССБ); 3)карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ).

УЩР получается из бурого угля и каустической соли. В результате реакции, которую образуют Na и соли гуминовых кислот, образуются гуманы натрия. Избыток NaOH расщепляет глинистые частицы. В растворе всегда есть физически связанная вода, которая расходуется на обволакивание вновь образующихся частиц и утолщение существующих гидратных оболочек, что приводит к снижению водоотдачи. Одновременно с этим на поверхности глинистых частиц адсорбируются гуматы натрия, что приводит к интенсивному утолщению гидратных оболочек. В результате этого способность глинистых частиц к слиянию резко падает, статическое напряжение сдвига уменьшается. Глинистый раствор, чрезвычайно обработанный УЩР, в связи с высокой дисперсностью частиц, становится вязким, но безструктурным. УЩР применяют до температуры 140⁰С.

ССБ – отход целлюлозной промышленности, содержащиеся в нем лигносульфоновые кислоты и их соли уменьшают водоотдачу глинистых растворов, подвергшихся воздействию минерализованной воды. Активность ССБ как понизителя водоотдачи пропорциональна количеству ее в растворе. Действие ССБ на глинистый раствор, не содержащий минерализованную воду, менее эффективно. В последнее время широко используется КССБ (концентрированная ССБ) – продукт конденсации ССБ, формалина, фенола, хромата, серной кислоты с последующей нейтрализацией NaOH. КССБ применяется для уменьшения водоотдачи, одновременно уменьшения вязкости в пресных и неминерализованных растворах. Применяется при температуре 130 – 180⁰С.

КМЦ – натриевая соль целлюлозно-глилевой кислоты, полученной при переработке древесины. КМЦ уменьшает водоотдачу и увеличивает вязкость пресных растворов. Чем больше степень минерализации растворов, тем больше следует добавить реагента. КМЦ – универсальный реагент, улучшающий почти все параметры глинистого р-ра. Р-р, обработанный КМЦ, сохраняет свои свойства в условиях про-должительного влияния темп-р 160 – 180⁰С.

Понизители  вязкости:

1)окзил; 2)нитролегнин; 3)сунил. 

Окзил – продукт взаимодействия в кислой среде ССБ с хромпиком, высоко октановый понизитель вязкости в пресных и минерализованных растворах, эффективен при применении в глинах, гипсах, ангидритах и аргелитах. Хорошо сочетается со всеми понизителями вязкости, устойчив до температуры 200⁰С.

Нитролегнин – получается окислением гидролизного легнина азотной кислотой, уменьшает вязкость минерализованных растворов.

Сунил – продукт восстановления нитролегнина с солями серной кислоты. Хорошо растворим в воде, уменьшает вязкость как пресных так и минерализованных растворов.

Реагенты  специального назначения. Каустическая сода NaOH используется для приготовления УЩР, ССБ и нитролегнина. Кальцинированная сода Na₂CO₃ применяют для улучшения диспергирования глин при приготовлении глинистого раствора. Уменьшает вязкость, водоотдачу, СНС. Жидкое стекло Na₂SiO₃ нужно добавлять не больше 0,75% к объему глинистого раствора; 2 – 3% в растворе делает его высоко вязким с большим СНС. Хлорид натрия NaCl значительно увеличивает СНС пересыщенных УЩР. Известь гашеная даже при небольших добавках (до 5%) вызывает резкое повышение вязкости и водоотдачи. Хроматы и бихроматы служат для повышения стойкости глинистого раствора к воздействию температур, предотвращают загустевание и значительно разжижают глинистый раствор, особенно при температуре 150 – 200⁰С. Обязательным условием применения этого реагента является содержание в обработанном растворе достаточного количества УЩР, ССБ, КССБ, гепан и др. 

 

Эмульсионные  глинистые растворы (ЭГР).Основным компонентом ЭГР является глинистый раствор, обработанный реагентами, понизителем водоотдачи и вязкости, и содержащие нефть или дизельное топливо в количестве 8 – 15% от объема глинистого раствора. При интенсивном перемешивании такого раствора образуется эмульсия, в которой роль эмульгатора выполняют глинистые частицы и содержащиеся в глинистом растворе реагенты КССБ, КМЦ, УЩР. Нефть или дизельное топливо добавляются в приемные емкости в буровых насосах, содержащих глинистый раствор. Хорошее перемешивание смеси достигается после 2-3 циклов прокачивания ее по циркуляционной системе. Бурение с промывкой эмульсионным раствором позволяет уменьшить толщину и липкость глинистой корки, создает благоприятные условия для работы долота на забое, что способствует сокращению числа долот на скважине и увеличивает скорость бурения.

 Недостатки этих растворов: 1)высокая стоимость; 2)разрушение резиновых деталей турбобура и насоса; 3)отрицательное воздействие на отборный керн; 4)пожароопасность; 5)загрязнение буровой.    

 

ОБОРУДОВАНИЕ  ДЛЯ ПРОМЫВКИ СКВ.

Буровые насосы (2 насоса – рабочий и резервный): БР подаётся по наземной линии Манифольда в стояк (вертикально-установленый отрезок бурильной трубы), на стояк надевается бурильный шланг, другой конец одевается на вертлюг, вертлюг на бурильную колонну.

Буровые насосы бывают горизонтальные, поршневые, двух- и трёхцилиндровые. БР готовится непосредственно на скв. в глиномешалку на 2/3 объёма заливается вода, затем туда засыпается необходимое количество глинопорошка, которое обеспечивает необходимую плотность приготовляемого БР. Глиномешалка может быть гидравлического действия; электрическая или механическая. В глиномешалке вода тщательно перемешивается с глинопорошком. Для получения раствора с нужными параметрами (водоотдачи, вязкости, удельного веса, плотности) в глинистую суспензию добавляют необходимое количество химических реагентов (для придания раствору нужных технологических параметров. После приготовления БР, его перекачивают в  приёмные ёмкости – запас БР на поверхности. (приёмные ёмкости на поверхности с запасом БР на случай ГРП)

Буровыми  насосами закачивают в скв раствор, затем его очистка от выбуренной породы, на ситах. Следят за изменением использованного БР, изменением его технологических параметров с глубиной. По мере смешивания раствора со шламом, с глубиной его плотность растёт. Вязкость раствора увеличивается, раствор становится густой. Температура изменяется с глубиной, следовательно, необходимо следить за тем, чтобы термические свойства компонентов раствора оставались пригодными термическим условиям. Глины диспергируются в буровом растворе и в результате, его плотность растёт, сам БР нарабатывается.

Самозамес или  наработка БР- обогащение БР выбуренными частицами.

Глиносодержащие породы бывают разных типов.

Монтмориллонитовые глины  сами нарабатываются в скважине, не нужно готовить на поверхности раствор. Необходимо следить за плотностью –

ρgh Р_{пластовое}.

ОЧИСТКА БУР-Х Р-ОВ

Для того чтобы осуществлять контроль за плотностью БР и поддерживать её на необходимом уровне на дневной  поверхности должны очищать БР от выбуренной породы.

В систему очистки входят желоба, в которых происходит грубая первичная очистка от самых крупных частиц и шлама. После желобов раствор поступает на вибросито (обычная металлическая сетка, которая совершает возвратно-поступательные движения вверх-вниз, вправо-влево). В результате на виброситах происходит очистка от более мелких выбуренных частиц. Затем раствор поступает на песко-илоотделители, где происходит отделение от песка, т.к. песка должно быть не более 3%. От коллоидных частиц избавляются или с помощью центрифуг или гидроциклонов. Принцип их действия одинаков, за счет разделения потоков на жидкую и твёрдую фазы, под действием центробежных сил.

Утилизация  отработанных буровых сточных вод.

I. Очищенный раствор с помощью коагулянтов обрабатывают и скидывают на рельеф, если скв. бурится не в рыбо-, водоохранной зоне.

II. закачка раствора в продуктивные пласты для обеспечения ППД (поддержания пластового давления). Во время процесса бурения ρgh > Рпластовое, при эксплуатации ρgh < Рпластовое (чтобы флюиды могли поступать в скв) (депрессия, репрессия).

III. достаточно хорошо очищеные воды можно использовать в качестве орошения.

IV. Амбарный способ утилизации буровых сточных вод.

После очистки раствор  сбрасывается в шламовый амбар (яма  в земле). Под действием сил  гравитации происходит разделение- снизу тяжелые частицы, сверху светлая часть раствора.  Данный способ не представляет опасности для экологической обстановки, происходит фильтрация раствора до хозяйственных вод. Но есть опасность что химические реагенты при взаимодействии с горной породой образуют новые соединения (могут вызвать физико-химические изменения). Так же возможно испарение светлой части раствора и его затем возвращение на поверхность с дождями(осадками). 

Безамбарное бурение 

Раствор закачивается в цистерны и перевозится на др скв. его затем забуривают в новые скв. Замкнутый цикл циркуляции. Очищеный БР снова закачивается в скв. но для закачки необходима предварительная хим. обработка раствора.

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ включает 2 этапа:

1. «Зачистка куста», т.е. уборка металлолома, хоз. мусора и т.д. Производится за счёт бурильщика.
2. «Биологическая очистка», т.е. восстановление растительного покрова. Планы и объёмы составляет арендодатель, а процесс идёт за счёт бур.предприятия.

 

ОХРАНА НЕДР.протекает в 2-х напр-ях:

1.ВХБН

2.Продуктивные горизонты

Продуктивные  горизонты . Чтобы не произошло загр.прод. пласта, буровым р-рам предъявляются след. требования.

1. Фильтраотдача (водоотдача) д.поддерживаться 4-5 см³ /30 мин. Для этого бур.р-р обрабатывают реагентами покупателями водоотдачи (КМЦ)
2. Реагенты – кальматанты для процесса кальматации (образование защитного экрана незначит.толщины, препятствующего проникновение проникновение бур.р-ра в пласт
• механическая – добавляют шелуху от риса, подсолнечника  и др.
• химическая – образ-е осадка, кот. закупоривает поры и трещины, что препятствует
3. стараются разбуривать подуктивн.пласты, чобы сократить время контакта фильтрато-бурового р-ра с продуктивным пластом.
4. Стараются разбуривать бур.пласты на равновесие, чобы не загрязнять пласт и в то же время, чобы пласт не фонтанировал.

 

ФИЗИЧЕСКИЕ  И ХИМ. МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ПЛАСТА НЕФТЕОТДАЧИ.

ГРП (физич.метод) – под боьшим давлением, жид-ть с проппантом закачивается в пласт. В рез-те происходит механич.растрещивание пласта, а чтобы вновь образовавшиеся трещины не сомкнулись, сущ-ет проппант.

СКО (химич.метод) – соляно-кислотная обработка. Зёрна песка сцементированы карбонатным типом цемента. Такой цемент растворяется в рез.чго увеличивается поровое пространство.

CaCO₃ + HCl è CaCl + H₂CO₃

Тепловое воздействие на пласт.

Вибро-акустическое воздействие на пласт. Вызывают колебание скелета пласта В рез.чего поровые флюиды увеличивают св.подвижность. ПАВ всегда стремятся к границе: «горная порода-флюид».

Пласт подвергается двойному вскрытию. Первичное вскрытие пласта происходит при непосрелственном бурении. Вторичное вскрытие продуктивного пласта – это его перфорация, т.е. проделывание перфорационных отверстий в стенке колонны, а именно в цементном камне и призабойной зоне. Получаются перфорационные каналы, чтобы соединить продуктивный пласт со скавжиной.

 

ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ  ОБСАДНЫХ КОЛОНН.