Обоснование химической обработки буровых растворов для предупреждения сальникообразования при разбуривании пластичных горных пород

Христенко, Алексей Витальевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование химической обработки буровых растворов для предупреждения сальникообразования при разбуривании пластичных горных пород
ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Обоснование химической обработки буровых растворов для предупреждения сальникообразования при разбуривании пластичных горных пород"

На правах рукописи

ХРИСТЕНКО АЛЕКСЕЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ САЛЬНИКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ РАЗБУРИВАНИИ ПЛАСТИЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Специальность 25.00.15 - Технология бурения и освоения скважин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ДВООЮ4*

Уфа-2010

4856164

Работа выполнена в ООО НПП «БУРИНТЕХ» и на кафедре бурения нефтяных и газовых скважин УГНТУ

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ишбаев Гиният Гарифуллович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кузнецов Владимир Григорьевич

кандидат технических наук, Четвертнёва Ирина Амировна

Ведущая организация: ООО "БашНИПИ нефть"

Защита состоится «23» декабря 2010 года в 10-00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Ученый секретарь совета

Автореферат разослан «22» ноября 2010 г.

<¿77 в.У. Ямалиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В России преобладают горные породы невысокой прочности. Большинство разрезов скважин (особенно в Западной Сибири) сложено глинистыми породами. Такие породы при бурении буровыми растворами на водной основе склонны к гидратации, прилипанию к долоту и элементам компоновки низа бурильной колонны (КНБК), что снижает скорость бурения и приводит к различным осложнениям.

Достаточно часто в практике бурения пластичных глин на современных полимерных ингибированных промывочных растворах скорость проходки падает в 2-3 раза. Анализ подобного падения механической скорости указывает в качестве наиболее влияющей причины образование сальника на долоте и КНБК. Для устранения этого осложнения при бурении пластичных пород необходимо применение технических и технологических решений. Необходима разработка профилактических мероприятий, способных повысить технико-экономические показатели бурения пластичных пород. Одним из решений является применение специальных реагентов, предотвращающих сальникообразование и улучшающих буримость пластичных горных пород.

Существующие направления решения указанной проблемы при бурении в пластичных породах связаны в основном с совершенствованием конструкции долота, улучшением качества и организации потока промывочной жидкости.

Совершенствование конструкции долота осуществляется оптимизацией профиля вооружения долота; гидравлического профиля; количества, размеров, углов атаки и формы режущих элементов; расположения и направления промывочных насадок долота.

В современной буровой технологии для безаварийной проходки пластичных пород часто применяются полимерные ингибированные промывочные жидкости. Улучшение их качества достигается введением в рецептуру дополнительных добавок, выбор которых производится на основе специальных научно-исследовательских работ.

Известные добавки к буровым промывочным жидкостям, препятствующие образованию сальников при бурении долотами режуще-скалывающего действия (РСД), не в полной мере обеспечивают высокий уровень эффективности строительства скважин. Учитывая, что более 50% разбуриваемых в России пород -глинистые, разработка таких реагентов перспективна и актуальна.

Цель работы Предупреждение осложнений, обусловленных сальникообра-зованием при разбуривании пластичных горных пород, применением промывочных растворов с улучшенными гидрофобизирующими, антифрикционными и поверхностно-активными свойствами.

Основные задачи работы

1. Обоснование методов исследований влияния технико-технологических и физико-химических факторов на адгезионное взаимодействие глинистого шлама с металлической поверхностью в среде промывочного раствора.

2. На основании результатов исследований установить возможные механизмы предотвращения сальникообразования при бурении пластичных пород.

3. Обосновать выбор компонентов нового реагента комплексного действия «ОПТИБУР» для профилактики сальникообразования и улучшения технико-экономических показателей бурения.

4. Разработать техническую документацию для промысловых испытаний комплексного реагента «ОПТИБУР» и внедрить разработанную добавку.

5. Разработать технологические рекомендации по профилактике сальникообразования.

Методы решения задач

Теоретические и экспериментальные исследования с использованием специальных методов определения: способности глинистых частиц образовывать сальник, прочности адгезионного взаимодействия глины с поверхностью металла в тестируемых растворах. Стандартные методы изучения общих технологических свойств буровых растворов. Применение методов планирования эксперимента, математического моделирования и регрессионного анализа.

Научная новизна

1. Разработан механизм образования глинистых сальников на элементах КНБК, заключающийся в адгезионном прилипании глинистой породы к металлу и аутогезионном - к слою уже прилипшей глины. При этом после выбуривания глина интенсивно впитывает влагу из промывочного раствора, а прочность её адгезионного контакта с металлической поверхностью резко увеличивается.

2. Установлены закономерности влияния различных факторов на сальнико-образование. Прочность адгезионного контакта частиц выбуренной породы с элементами КНБК возрастает при увеличении времени гидратации выбуренных частиц, предшествующего их контакту с металлом; уменьшении начальной влажности разбуриваемых горных пород; увеличении силы прижатия частиц; увеличении шероховатости поверхности металла; увеличении давления промывочной жидкости на забое.

3. Определено, что образование на поверхности частиц выбуренной породы слоев неполярных жидкостей (полиальфаолефинов и метиловых эфиров жирных кислот или биодизеля) значительно снижает адгезию и аутогезию этих частиц.

Основные защищаемые положения

1. Результаты изучения адгезионного и аутогезионного взаимодействий глинистых частиц и металла в среде промывочного раствора.

2. Представления о механизме образования глинистых сальников на элементах КНБК и методы профилактики данного осложнения.

3. Рецептура реагента комплексного действия «ОПТИБУР» и технология его применения.

Практическая ценность

1. Разработан и используется полевыми инженерами Управления по бурению «БУРИНТЕХ» регламент по оптимизации отработки долот РСД производства ООО НПП «БУРИНТЕХ» и предотвращению сальникообразования.

2. Разработан, испытан при бурении на Ново-Пурпейском месторождении и применяется при строительстве скважин с использованием собственных (ООО НПП «БУРИНТЕХ») промывочных растворов состав экологически безопасной

противоадгезионной добавки для профилактики образования глинистых сальников - «ОПТИБУР».

Апробация работы

Материалы диссертационной работы докладывались на:

- Второй Всероссийской учебно-научно-методической конференции (Уфа, УГНТУ, 2004 г.)

- 57-й Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (2006 г.)

IV Ежегодной конференции «Инновации и эффективность: развитие технологий бурения и ремонта скважин» Уфа, УГНТУ, 2008.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе четыре в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК и патент на изобретение (Пат. №2369625 РФ).

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 111 наименований, 7 приложений.

Общий объем работы - 188 страниц машинописного текста, включая 61 рисунков и 9 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, излагаются цель и задачи исследований, приведена научная новизна и практическая значимость результатов.

В первой главе выполнен литературный обзор и проведен анализ современного состояния проблемы сальникообразования при бурении долотами РСД в пластичных породах.

Образование сальников на элементах КНБК в глубоком бурении представляет одно из осложнений, препятствующих нормальной проходке скважин. Сальники создают вероятность тяжёлых прихватов бурового инструмента, не дают возможности углубления забоя, создают эффект поршневания при спускоподъем-ных операциях и вызывают ряд других негативных последствий.

Для борьбы с салышками необходимо знать причины и условия их возникновения, иметь технические и технологические средства для их предупреждения или ликвидации.

Большой вклад в исследования адгезионного взаимодействия глинистой породы (корки) с металлической поверхностью в среде бурового раствора внесли: Бабичев, A.A., Баранов, B.C., Доронов, И.П., Иванников, В.И., Кистер, Э.Г., Конесев, Г.В., Мавлютов, М.Р., Михеев, B.JL, Шерстнев, Н.М. и другие, Armagost, W.K., Azar, J.J., Bland, R., Cheatham, J., Civan, F., Darly, G., Glowka, D., Grey, J.P., Halliday, В., Illerhaus, R., Isbell, M., Knapp, R., McDonald, S., Melaugh, J.F., Ohen, H. A., Pessier, R., Smith, M., Teale, R., Warren, T.M.

В результате обзора исследовательских работ сделаны некоторые обобщения. С целью снижения вероятности салышкообразования на долоте РСД необходимо обеспечить достаточный объем открытого очистного пространства и площади межлопастных отверстий в долоте для выноса бурового шлама, оптимизировать размещение насадок и обеспечить достаточную гидравлическую мощность.

Снижение непроизводительного времени из-за образования сальников на элементах КНБК может быть достигнуто ограничением механической скорости бурения в пластичных породах, использованием ингибирующих водных промывочных жидкостей со специальными добавками или растворов на углеводородной основе (РУО), снижением концентрации выбуренной породы в растворе и др.

Выделяют три основные проблемы при бурении пластичных глинистых пород: измельчение шлама, неустойчивость ствола скважины и сальникообразова-ние на долоте. Данные проблемы решаются сходными приёмами: ингибировани-ем и инкапсулированием глин; уменьшением их гидратации путем повышения вязкости фильтрата, блокированием пор или стимуляцией осмотического перетока порового флюида в промывочный раствор и т.п.

В решении проблемы сальникообразования есть и некоторые особенности. Сальник образуется сразу после попадания выбуренных глинистых частиц в промывочный раствор. Его появление сопряжено с дополнительными прижимающими нагрузками на выбуренные частицы и с образованием адгезионного контакта. Адгезионный контакт глинистой частицы и твёрдой поверхности в основном происходит под влиянием молекулярных сил притяжения и механического зацепле-

ния. Внешнее прижатие частиц шлама к элементам КНБК происходит из-за относительно малого зазора между долотом и стенками скважины и вращения долота.

Впитывая воду, частица шлама может прилипать к смоченному водой долоту и к другой частице. Глины характеризуются небольшими силами внутреннего сцепления. Прилипание зависит от разности адгезионных и когезионных сил. Если силы когезии малы, а силы адгезии значительны, то происходит прилипание материала к твёрдой поверхности.

Когезионные силы внутри глинистой частицы ослабевают при впитывании ею влаги из раствора. Одновременно увеличивается пластичность глинистого материала, зависящая в свою очередь от содержания воды и глины (рисунок 1).

«Сухая» Пластичная Зона повышен-

Зона зона ной пластично-

Рисунок 1 - Влияние влажности глины на образование сальников /Эрик Ван Оорт/

Глинистые частицы, состояние которых соответствует пластичной зоне (рисунок 1) имеют склонность к образованию сальника на долоте и КНБК, чем вызывают вышеописанные проблемы.

В первоначально сухой глине материал слишком сух, чтобы иметь значительную склонность к прилипанию. Однако при увеличении содержания воды пластичность глины повышается, и увеличивается склонность к прилипанию. При дальнейшем увеличении содержания воды в глине она становится настолько пластичной и слабо связанной, что легко диспергируется. Такой слабосвязанный материал легко смывается струями промывочного раствора. Таким образом, из графика видно, что существует зона повышенного риска образования сальника, от-

носящаяся к пластичному состоянию разбуриваемой глинистой породы, в котором слабы когезионные силы. Положение этой зоны будет зависеть от типа сланца, вида и содержания в нём глинистых минералов и его давления набухания.

Если разбуриваются сланцы, склонные к образованию сальника (попадают в среднюю зону), избежать проблем можно следующим образом:

1. Дегидратация шлама с целью его перехода из пластичной зоны в «сухую». Она может быть достигнута использованием промывочного раствора, способного образовывать мембрану на поверхности глинистой частицы и осмотически (из-за разности концентраций солей в растворе и в порах) дегидратировать глинистую породу. Этот способ также осуществляется применением РУО или раствора с активностью водной фазы ниже активности воды в разбуриваемых глинах.

2. Гидратация шлама до его перехода в зону текучести: шлам диспергируется и легко смывается с поверхности долота. Достигается использованием диспергирующих промывочных растворов. Однако применение таких промывочных растворов может вызвать проблемы с устойчивостью ствола скважины и с ухудшением реологии раствора из-за повышенной наработки твёрдой фазы.

3. Образование на частицах шлама граничного слоя (например, липофили-зация поверхности с помощью ПАВ) для предотвращения адгезии глинистых частиц между собой и с поверхностью долота.

Первый и второй подходы применимы только в случае, если содержание воды в глинистой породе и её склонность к прилипанию известны заранее. То есть, можно было бы применить эту стратегию, если есть очевидная проблема сальникообразования и известно, что разбуриваемая порода находится в пластичной зоне.

В противном случае шлам, первоначально находящийся в «сухой» зоне, можно увлажнить до пластичного состояния, создав тем самым проблему образования сальника там, где её не было. Эта ситуация может встретиться при разбури-вании хорошо уплотнённых глинистых сланцев с низкой реакционной способностью на диспергирующем растворе. Также существует вероятность осушить глинистый шлам, находящийся в зоне поьышенной пластичности, и снова увеличить опасность сальникообразования. Такая ситуация может встречаться при бурении

молодых глинистых сланцев с высокой реакционной способностью на ингиби-рующем растворе или растворе со способностью к сильной осмотической дегидратации.

Руководствуясь описанными способами предотвращения образования глинистых сальников, можно выдвинуть гипотезу о том, что наиболее эффективным и универсальным способом предотвращения сальникообразования является формирование граничных слоев на поверхности частиц шлама, предотвращающих их слипание между собой и с поверхностью бурильного инструмента.

Во второй главе обоснован выбор методик экспериментальных исследований, которые использовались при выполнении диссертационной работы.

Для достижения поставленных целей необходимо оценить: способность глинистых частиц образовывать сальник в растворах тестируемых химических реагентов; силу адгезионного взаимодействия глинистого шлама с поверхностью металла в среде промывочных жидкостей; влияние добавок к промывочным жидкостям на их диспергирующую активность; влияние компонентов промывочного раствора на гидрофобизацию поверхности металла и поверхностное натяжение воды; смазочную и пенообразующую способности компонентов разрабатываемой добавки; влияние разрабатываемой добавки на ингибиругощую способность и общие технологические параметры промывочных жидкостей.

Для проведения экспериментов по изучению влияния свойств промывочных растворов на процесс сальникообразования была сконструирована экспериментальная установка (рисунок 2).

1 - вращающаяся с определённой частотой ячейка, способная выдерживать заданные температуру и давление до 7 МПа; 2 - металлический стержень (<1=23мм, Ь=150 мм); 3 тестируемый буровой раствор; 4 - металлические вращающиеся валы, передающие вращательное движение цилиндрической ячейке с тестируемым раствором; 5 - глинистый шлам; б - термостатируемый шкаф.

п=г&5од/я#

Рисунок 2 - Принципиальная схема экспериментальной установки для тестирования противоадгезионных свойств раствора (Образование сальника на вращающемся металлическом стержне)

50 г шлама равномерно размещается вокруг стержня, погруженного в тестируемый раствор. Ячейка с раствором закрывается и помещается в роллерную печь. По истечении заданного времени вращения стержень с образовавшимся сальником высушивается. Высохший шлам удаляется со стержня и взвешивается (т). Удельная масса сальника на металлическом стержне (г/см2) рассчитывается по формуле: тсуд = т/108,33.

Методика достаточно хорошо воспроизводит процесс сальникообразования на элементах КНБК и позволяет оценить влияние компонентов промывочной жидкости на прилипание глинистого шлама к металлу в среде бурового раствора при динамических условиях.

Для определения силы адгезии к металлу и аутогезии частиц выбуренного глинистого шлама друг к другу была сконструирована экспериментальная установка, принципиальная схема которой изображена на рисунке 3. Принцип работы установки заимствован у одноимённого прибора, предназначенного для измерения и контроля адгезионной прочности покрытия на различных конструкциях. Результаты, полученные с помощью данной экспериментальной установки, позволяют оценить влияние различных добавок к промывочному раствору на силу адгезии спрессованного глинистого материала с металлической поверхностью в

1 - металлический цилиндр; 2' и 2" - цилиндрический образец из спрессованного глинистого сланца или 2" - из металла; 3 - направляющий металлический обод, предотвращающий перекосы между контактирующими плоскостями во время прижатия или отрыва; 4 - промывочный раствор; 5 - сила прижатия создаётся, гидравлическим прессом; 6 - механический привод; 7 - электронный динамометр; 8 - видеокамера; 9 -компьютер", 10 - основание; 11 — железная дужка для отрыва образцов.

Рисунок 3 - Принципиальная схема экспериментальной установки для тестирования проти-воадгезионньгх свойств раствора (Тест на «Адгезиометре»)

среде раствора.

С помощью установки можно оценить кинетику изменения силы адгезии между контактирующими поверхностями после начального момента (t=0 мин) попадания частицы шлама в промывочный раствор. Исследуемые поверхности прижимаются друг к другу с определённой удельной нагрузкой, после чего производится отрыв, и измеряется усилие, требующееся для отрыва образца глины от металла. Это усилие используется для расчета сил адгезии либо аутогезии (в зависимости от того, где произошёл отрыв):

F = F -G

адг! аутог отр цип+ofip 9

где Faflr/ayXor - сила адгезии либо аутогезии, Н;

Fotp - сила отрыва тестируемых образцов друг от друга, Н;

Сция+обр - собственный вес верхнего цилиндра и запрессованного в него образца глинистого сланца, Н.

Рассчитывается удельная сила отрыва глинистого сланца от металла:

Г?отр _ аде!аутог

>>д ~" S '

образца

где F™p - удельная сила отрыва глинистого сланца от металла, Н/см2;

Sобразца - площадь контакта глинистого образца (2') с нижним металлическим цилиндром (2").

Рассмотрен способ оценки температурного диспергирования глинистого шлама в среде промывочного раствора в динамических условиях, который позволяет делать заключение о влиянии добавок к буровому раствору на сохранение целостности глинистых частиц. Метод основан на взвешивании не перешедших в тонкодисперсное состояние частиц шлама после их пребывания в промывочном растворе.

Также приведены методики определения межфазного поверхностного натяжения, краевого угла смачивания металлической поверхности из водного раствора, коэффициента трения пары «металл-металл» на машине трения LUBRICITY TESTER «OFITE», пенообразующей и эмульгирующей способности водорастворимых ПАВ, ингибирующей способности промывочных растворов на тестере линейного расширения глинистых сланцев «OFITE», и др.

В третьей главе приведены результаты всесторонних исследований процесса образования адгезионного взаимодействия глинистых частиц с металличе-

ской поверхностью в среде промывочного раствора. Обоснована рецептура про-тнвоадгезионной добавки «ОПТИБУР», а также изучено её влияние на параметры промывочного раствора.

Для установления влияния полимеров, применяемых для регулирования свойств промывочных жидкостей, на адгезию шлама к металлу исследовалось сальникообразование на металлическом стержне при постоянной концентрации исследуемог о полимера и увеличивающейся концентрации глины в буровом растворе. Эксперимент (образование сальника на вращающемся металлическом стержне) моделирует естественную наработку глинистой фазы в буровом растворе в присутствии исследуемого полимера (таблица 1).

Глинистый раствор по пункту 3 в таблице содержит только необработанный бентонитовый порошок ПБН (Альметьевский завод глинопорошков) в разных концентрациях и является базовым для сравнения. Остальные строки таблицы отображают изменение удельной массы сальника на стержне при увеличении концентрации бентонитового порошка ПБН в водных растворах различных полимеров.

По результатам исследований сделаны некоторые заключения. Добавление изучаемых анионных и неионогенных полимеров в рабочих концентрациях в глинистый раствор приводит к увеличению удельной массы сальника на металлическом стержне, а значит к увеличению прочности адгезионного контакта глинистого шлама с металлической поверхностью.

Увеличение концентрации полимера или глины в полимер-глинистом растворе приводит к увеличению вероятности образования сальника.

Наименьшее образование сальника получено в растворах частично гидроли-зованного полиакриламида (ЧГПА) высокой молекулярной массы (пункт 4 таблицы 1).

Добавление в раствор полимера с большой молекулярной массой приводит к большему увеличению удельной массы сальника в сравнении с низкомолекулярным.

Неионогенные полимеры полиэтиленоксид и поливинилпирролидон (ПЭО и ПВП) сравнительно слабо увеличивают удельную массу сальника на металлическом стержне.

Таблица 1 - Влияние полимеров на образование сальника.

Водный раствор исследуемого полимера шсуд, г/см2 при массовой концентрации БП (ПБН) в растворе Средняя удельная масса сальника на стержне, г/см2

0% 5% 10% 15%

1 ДВ+0,03% ЧГПАН 0,00 0,00 0,00 0,06 0,02

2 ДВ+0,2% ВПК-402 0,00 0,00 0,00 0,07 0,02

3 ДВ+ БП (ПБН) 0,00 0,00 0,02 0,12 0,03

4 ДВ+0,01% ЧГПА 0,00 0,00 0,06 0,13 0,05

5 0,05% ПЭО 0,00 0,05 0,14 0,14 0,08

б ДВ+0,05% ЧГПА 0,00 0,05 0,13 0,19 0,09

7 0,2% ПВП 0,01 0,05 0,14 0,21 0,10

8 ДВ+0,1% XantanGum(Hayhua) 0,02 0,08 0,28 0,18 0,14

9 ДВ+0,2% XantanGum(Hayhua) 0,11 0,22 0,25 0,08 0,16

10 ДВ+0,5% CMC-LV 0,04 0,08 0,20 0,35 0,17

11 ДВ+0,2% ЧГПАН 0,09 0,21 0,26 0,16 0,18

12 ДВ+0,5% Aquapac-LV 0,10 0,15 0,26 0,24 0,19

13 ДВ+0,2% CMC-HV 0,08 0,34 0,21 0,15 0,19

14 ДВ+0,2% Сайпан 0,12 0,19 0,28 0,35 0,23

15 ДВ+0,2% Aquapac-HV 0,10 0,27 0,32 0,28 0,24

Примечание: тсуд, - удельная масса сальника на стержне, г/см2; ДВ - дистиллированная вода; БП - бентонитовый порошок; CMC LV, CMC HV - карбоксиметилцеллюлоза низкой и высокой молекулярной массы соответственно; Aquapac-LV и Aquapac-HV полианионные целлюлозы низкой и высокой молекулярной массы соответственно; XantanGum(Hayhua) - ксантановая смола; ВПК-402 — низкомолекулярный катионный полимер, коагулянт, электролит полидиаллилдиметиламмоний хлорид Сайпан - сополимер акриламида и акрилата натрия.

Тестирование низкомолекулярных полимеров, как катионного (ВПК-402), так и анионного частично гидролизованного полиакрилонитрила (41 ] 1 АН) при малых концентрациях показало, что их применение приводит к практически 100%-му предотвращению образования сальника на металлическом стержне.

Таким образом, некоторые полимеры способны снижать силы сцепления глинистого шлама с поверхностью металла, однако использование только вышеупомянутых полимеров не всегда обеспечивает выполнение всех требований, предъявляемых к промывочным растворам. Это приводит к необходимости применения полимеров - понизителей фильтрации и регуляторов реологии буровых растворов, что ухудшает противоадгезионные свойства раствора и требует его дополнительной обработки реагентами, предотвращающими образование глинистого сальника на элементах КНБК.

Также изучено влияние различных ингибиторов набухания глин и смазочных добавок на образование сальников. Добавление одних ингибиторов и смазочных добавок приводит к снижению удельной массы сальника на металлическом стержне, других - к увеличению. Однако изучаемые реагенты не приводят к предотвращению образования сальников. Требуется дополнительная обработка промывочной жидкости реагентом, снижающим адгезию глинистых частиц к металлической поверхности.

Для профилактики сальникообразования и повышения эффективности бурения пластичных горных пород нами разработан реагент комплексного действия - «ОПТИБУР».

Согласно выдвинутой ранее гипотезе, для профилактики сальникообразования при бурении пластичных пород в промывочную жидкость необходимо добавлять комплексный реагент, содержащий в своем составе неполярную жидкость и ПАВ.

Для того, чтобы неполярная жидкость перешла в объем водного раствора и распределилась на поверхностях глинистых частиц, стенок скважины и металла бурового инструмента, в композицию реагента также необходимо добавлять эмульгатор и гидрофобизатор в точно подобранных концентрациях.

В качестве эмульгатора предпочтительно использовать неионогенные ПАВ (НПАВ), не реагирующие с солями жёсткости и не загрязняющие окружающую среду. При смешивании с пластовой водой НПАВ не образуют нерастворимые осадки и не ухудшают проницаемость призабойной зоны. При этом НПАВ должны распределяться в неполярной жидкости, эмульгировать эту жидкость в воде и не препятствовать её распределению по поверхностям глины и металла. К тому же поверхностное натяжение на границе неполярная жидкость - вода не должно быть пониженным, так как это повысит работу адгезии в соответствии с известным уравнением Юнга.

Применение поверхностно-активных веществ (ПАВ) может привести к ускоренной гидратации глинистого шлама и его переходу в зону повышенной пластичности, что в свою очередь приведёт к повышенной диспергируемости шлама, и его переходу в раствор в виде коллоидной фракции. В большинстве случаев это нежелательно, поскольку возникают проблемы с реологией раствора, его стабильностью, контролем твёрдой фазы и устойчивостью стенок скважины. Таким образом, наряду с хорошей эмульгирующей способностью, НПАВ не должен приводить к повышенному диспергированию шлама.

В результате исследований

° (Синтанол АЛМ-2) = 6,1274-17,1911*1051 С(с)

^(СинтанопАЛМ-Т)- 2.7512-9,6415*1од10(с)

"(Спита олАЛМ-10) = 2,4378-7,6855-!од10(с)

"(Скита ол 6В)=4,е 85-9,С392*1од10(с)

<ЧДЭА) = -1.7021-11, 0б08*1од10(с)

"XX. Синтанол АЛМ-2

\ . □ Синтанол АЛМ-7

0 СинтанолАЛМ-10"

Синтанол Б9

13 Ж ДЭА

•

ах

—--

в ------ -----

•

по изменению поверхностного натяжения на границе керосин -вода в присутствии различных НПАВ выявлено, что всем перечисленным требованиям в той или иной степени соответствуют неионогенные ПАВ на основе ок-06 сиэтилированных жирных спиртов с различным количеством ок-

Рисунок 4 - Влияние неионогенных ПАВ

на снижение поверхностного натяжения сиэтилированных звеньев в моле-водного раствора на границе с керосином куле _ <<СинтанолЪ1)> Также изу.

чалось (рисунок 4) влияние на поверхностное натяжение воды на границе с керосином диэтаноламида жирных кислот (ДЭА). Видно, что Синтанол АЛМ-2 сни-

Концентраций ПАВ, %

жает поверхностное натяжение воды на границе с неполярной жидкостью меньше всех изучаемых неионогенных поверхностно-активных веществ.

Проведены исследования влияния НПАВ на устойчивость эмульсий и ценообразование в водных растворах (таблицы 2 и 3).

Таблица 2 - Влияние НПАВ на устойчивость эмульсий

Наименование ПАВ Время устойчивости при максимальной концентрации ПАВ, ч

Эфиры жирных кислот (биодизель) Масло И-20

АЛМ-2 >12 5

АЛМ-7 8 0,5

АЛМ-10 7 0,5

Синтанол БВ 5 <0,5

ДЭА 5 <0,5

Эмульсии минерального масла И-20 с 5% и 10% Синтанола АЛМ-2 (гидро-фильно-липофильный баланс 6^-8) сохраняли устойчивость в течение 5-ти часов, после чего расслаивались.

Как видно из таблицы 2, наиболее стабильную эмульсию, с эфирами жирных кислот, и с минеральным маслом образует Синтанол АЛМ-2.

Таблица 3 - Влия!ше НПАВ на ценообразование в водных растворах

Наименование ПАВ Плотность раствора после пенообразования, кг/м3

Базовый раствор №1 1040

№1+АЛМ-2 1030

№1+АЛМ-7 1000

№1+АЛМ-10 1020

№1+Синтанол БВ 1030

№1+ДЭА 850

По результатам исследований можно заключить, что наиболее высоким пе-нообразующим эффектом обладает ДЭА, а самым низким - Синтанол АЛМ-2.

Наилучшим из тестируемых реагентов для приготовления комплексного противоадгезионного реагента «ОПТИБУР» является Синтанол АЛМ-2.

С целью подбора гидрофобизатора изучалось изменение характера смачиваемости изначально смоченной водой поверхности металла, растворами масло-растворимых ПАВ в неполярной жидкости. В процессе испытания капли неполярной жидкости, имеющие в своем составе маслорастворимый ПАВ, всплывают

О. П-1329М Q. П-1333М Ск ГИ62-09 â Апкомон ОС-2

(П-1329М>= 97-4074+5-2222*log1G(c) (П-1333М) = 124,9375*35,3125*log10(O (ГМ52-0Э) = 132,4665«22,7972*log10(c) (Алкомон ОС-2) = 173*40-Log1 0(c)

вверх в водной среде и контактируют с поверхностью металла. В качестве объектов исследования, способных растворяться или распределяться в неполярных жидкостях и приводящих к изменению характера смачиваемости гидрофильных поверхностей из водной среды, рассматривались катионные маслорастворимые поверхностно-активные вещества (КПАВ) Алкамон ОС-2, различные имидозоли-ны и изучаемые ранее НПАВ (рисунки 5 и 6). Из результатов измерений краевого угла избирательного смачивания металлической поверхности становится видно, что самым сильным маслораствори-мым гидрофобизатором является КПАВ Алкамон ОС-2.

Далее изучались гидро-фобизирующие способности рассмотренных ранее НПАВ. В

процессе испытания капли неполярной жидкости всплывают вверх и смачивают поверхность металла из водных растворов НПАВ (рисунок 6).

В процессе испытаний выявлено, что диэтаноламид и Синтанол АЛМ-2 предпочтительно использовать в концентрациях (в водной фазе) менее 0,05%, поскольку они приводят к дополнительному распределению неполярной жидкости на заряженных поверхностях металла и глинистой породы.

Молекулы разрабатываемой добавки адсорбируются на гидрофильной поверхности

■ 0,0 . . 0,2 0,4 . O.S. 0.3 -1,0" 1.:

Концентрация ПА9 I неполярной жидкости, %

Рисунок 5 - Влияние концентраций различных маслорастворимых реагентов на изменение краевого угла избирательного смачивания металлической поверхности

• ДЗА

О Синтанол АЛМ-2 □• СУнтачслАЛМ-Я А Синтанол Б8 Ф . .Сини пап АЛМтЮ

•• • Концентрация ПАВ в полярной жидкости/% :

Рисунок 6 - Влияние концентрации НПАВ в водной среде на изменение краевого угла избирательного смачивания металлической поверхности

глинистых частиц, стенок скважины, металла и

обеспечивают образование на ней слоя неполярных жидкостей. В результате граница контакта «глинистая частица - металл» представлена слоем неполярной жидкости из добавки. Неполярные жидкости обладают низкой работой когезии, определяемой неспецифическими дисперсионными взаимодействиями. Из-за слабых молекулярных сил притяжения внутри неполярной граничной жидкости сцепление между металлом и частицами шлама легко разрушается циркулирующим раствором, и образование сальника не происходит.

В качестве основы для приготовления противоадгезионного реагента выбраны неполярные жидкости, работа когезии которых минимальна: полиальфао-лефины (ПАО) и эфиры жирных кислот (биодизель). Выбранные реагенты не наносят вред окружающей среде и разлагаются в аэробных и анаэробных условиях.

С целью определения оптимального состава разрабатываемой противоадге-зионной добавки к буровым растворам «ОПТИБУР» был составлен план проведения эксперимента, выбран параметр оптимизации (удельная сила отрыва глинистого образца от металла после 10-ти минут пребывания в растворе). При выполнении опытов использовался полнофакторный эксперимент типа 2К для исследования влияния трех факторов на снижение силы адгезии между поверхностями глины и металла. В качестве основных факторов, определяющих свойства реагента «ОПТИБУР» были выбраны объёмные соотношения в смеси неполярных жидкостей (биодизель и ПАО) - Х\, объёмные содержания Синтанола АЛМ-2 - х2 и Алкамона ОС-2 - В результате статистической обработки экспериментальных данных получено следующее уравнение регрессии:

у = 24,67+9,58х1+6,25х2-8,5хз+3,33х1х2+2,75х2хз+3,Пх^гхз

Рисунок 7 - Влияние на адгезию пары "глина-металл" 3% комплексного реагента «ОПТИБУР» в пресном и солёном растворе в зависимости от времени гидратации глинистой поверхности

Анализ полученного уравнения регрессии показал, что оптимальные концентрации Синтанола АЛМ-2 и Алкамона ОС-2 составляют 2% и 1% соответственно. В разрабатываемой композиции возможно разное соотношение биодизеля и ПАО в пределах интервала варьирования, однако, с учётом высокой стоимости ПАО, для эффективной работы разрабатываемой добавки достаточно добавления полиальфаолефинов в концентрации 20%.

Удельная сила отрыва глинистого образца от металла после 10-ти минут пребывания глины в растворе с добавлением 3% разработанного реагента «ОПТИБУР» составляет (рисунок 7):

- 15 Н/см2, что в 3,7 раз меньше, чем при контакте исследуемых поверхностей в среде пресного промы-

О-ОО---- - - - - --------------------------------

вочного раствора без добавки;

- 3 Н/см2, что в 17 раз меньше, чем при контакте исследуемых поверхностей в среде минерализованного промывочного раствора без добавки.

Такое снижение адгезии глины к металлу должно привести к устранению проблем со слипанием, укрупнением, накоплением на забое глинистого шлама, его прилипанием к долоту и элементам КНБК.

Установлено влияние концентрации добавки «ОПТИБУР» на смазывающую способность промывочной жидкости. При добавлении реагента в водный промывочный раствор происходит

Коннонтолиия кп\

Рисунок 8 - Снижение динамического коэффициента трения при добавлении реагента «ОПТИБУР» в промывочный раствор

-ря 1-----

-----

Базозый

№14-3%

№1+57,

N91+10%

расти ро(№1) "ОПТИБУР" "ОГПИБУР- "ОПТИБУР" "ОПТИБУР"

Рисунок 9 - Влияние концентрации комплексного реагента «ОПТИБУР» на снижение показателя фильтрации

значительное снижение коэффициента трения пары «металл - металл» (рисунок 8).

При добавлении разрабатываемого комплексного реагента в типичный полимер-глинистый раствор наблюдается снижение показателя фильтрации (рисунок 9).

Комплексная добавка «ОПТИБУР» содержит смесь безвредных для окружающей среды поверхностно-активных веществ и синтетических жидкостей.

Добавка покрывает металлическую поверхность гидрофобным слоем синтетических жидкостей (рисунок 10), что минимизирует сальникообразование и износ бурового оборудования.

0 минут 1 минута 3 минуты 5 минут 10 минут

Рисунок 10 - Образование слоя неполярной жидкости реагентом «ОПТИБУР» на металлической поверхности из водной среды

Установлено, что добавление реагента «ОПТИБУР» эффективно препятствует диспергированию глинистого шлама (рисунок 11).

При разработке добавки к промывочному раствору

«ОПТИБУР» также рассмотрено её влияние на общие технологические параметры с целью недопущения их ухудшения. Установлено, что добавление реагента

«ОПТИБУР» в промывочный раствор не влияет на его основные параметры, следовательно, его применение на практике не представляет совой никакои опасности.

В четвертой главе приведено содержание технической документации на изготовление и применение комплексного реагента «ОПТИБУР»; внедрённого

60% ------- ------ -------- -------

70%

Базовый полимвр-пынистый Базовый раствор +3%"ОПТИБУР" раствор

Рисунок 1 \ - Сохранение целостности глинистого шлама (% по массе) в растворе

регламента по оптимизации отработки долот РСД и предотвращению сальнико-образования; описаны результаты промысловых испытаний реагента «ОПТИБУР».

Для промыслового применения и производства реагента в промышленных объемах разработаны и утверждены:

1. «Технологический регламент производства добавки противоадгезионной к буровым растворам «ОПТИБУР».

2. ТУ 2458-016-50783875-2010 «Добавка противоадгезионная «ОПТИБУР».

3. РИ 38-2010 «Инструкция по применению добавки противоадгезионной к буровым растворам «ОПТИБУР».

Разработан Технико-технологический регламент по оптимизации отработки долот РСД производства ООО НПП «БУРИНТЕХ» и предотвращению сальшт-кообразования, что подтверждено справкой о внедрении от 15.06.2010. Справка утверждена заместителем генерального директора по сервису ООО НГГП «БУРИНТЕХ».

Представлены результаты внедрения разработанного реагента «ОПТИБУР» на скважине № 1038 куста № 104 Ново-Пурпейского месторождения в интервале бурения бокового ствола. Реагент в количестве 3% вводился по циклу в буровой раствор, параметры которого следующие: плотность - 1100 кг/м\ показатель фильтрации (API) - 5,9 мл/30 мин; УВ - 51 с; коэффициент трения по КТК-0,035 - 0,044; pH - 9,5. В итоге скважина пробурена без осложнений, образования сальников, затяжек и посадок при спускоподъемных операциях. Рекомендуется продолжить испытания реагента.

Основные выводы и результаты

1. На основании разработанной комплексной методики изучения адгезионного взаимодействия глинистых частиц и металла установлено влияние различных факторов на сальникообразование; уточнены требования к компонентам и свойствам промывочных жидкостей, к качеству обработки металлической поверхности элементов КНБК.

2. Установлено, что для предотвращения сальникообразования необходимо обрабатывать промывочный раствор добавкой, способной образовывать слой неполярных жидкостей на контактирующих поверхностях.

3. С помощью предложенного механизма образования глинистых сальников не элементах КНБК установлено, что прочность адгезионного контакта глинистых частиц с металлической поверхностью при их увлажнении сначала увеличивается из-за повышения пластичности сухой глины, а за тем уменьшается из-за её диспергирования и снижения прочности. Существует зона повышенного риска образования сальников, относящаяся к пластичному состоянию разбуриваемой глинистой породы. Положение этой зоны зависит от типа породы, содержания в ней глинистых минералов и влаги.

4. Разработан новый реагент комплексного действия для профилактики сальникообразования при бурении пластичных пород - «ОПТИБУР». Также разработана и утверждена техническая документация на его производство и применение.

«ОПТИБУР» успешно апробирован на скважине № 1038 куста № 104 Ново-Пурпейского месторождения. Введение реагента в буровой раствор показало его удовлетворительную совместимость с промывочной жидкостью, затяжек и прихватов бурильного инструмента не наблюдалось. Применение противоадгезион-ной добавки «ОПТИБУР» позволило пробурить скважину без образования сальников на долоте и элементах КНБК.

5. Разработан комплекс технологических рекомендаций (регламент) по профилактике сальникообразования при бурении пластичных пород.

Основное содержание работы опубликовано в 7 научных работах, в том числе 4 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ и отражено в разработанном патенте Российской Федерации в том числе:

1. Христенко, A.B. Смазочные материалы для тяжело нагруженных узлов трения бурового оборудования / P.A. Мулюков A.A. Мокроусов, В.А. Докичев, Г.В.Конесев, A.B. Христенко, А.Н. Колобов // Реализация государственных образовательных стандартов при подготовке инженеров - механиков: проблемы и пер-

спективы: Материалы II Всероссийской учебно-научно-методической конференции / Редкол.: Шаммазов A.M. и др. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004. - с. 252-256.

2. Христенко, A.B. Современные проблемы, связанные с бурением долотами PDC, решаемые буровым раствором / A.B. Христенко, Г.Г. Ишбаев, Г.В. Загидул-лина /У Материалы 57-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных: Сб. тез. докл. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. - С. 183.

3. Христенко, A.B. Сравнительный анализ современных методик расчёта линейных потерь давления в трубе и кольцевом пространстве и его практические выводы / A.B. Христенко; Т.О. Акбулатов; Г.Г, Ишбаев; Г.В. Загидуллина // Нефтегазовое дело т.5 №1. -Уфа, 2007. - с. 29-36.

4. Пат. №236925 Российской Федерации, МПК С09К 8/12. Буровой раствор для наклонно-направленных скважин / Загидуллина Г.В., Ишбаев Г.Г., Шарафут-динов 3.3., Христенко A.B., Христенко А.Н.; опубл. 10.10.2009 Бюл. №28.

5. Христенко, A.B. Биополимерная ингибирующая система для наклонно-направленного бурения «СКИФ» производства ООО НЛП «Буршттех» / Г.Г. Ишбаев, ГБ. Загидуллина, A.B. Христенко, А.Н. Христенко // Бурение и нефть. -2008. -№3,- с. 30-31.

6. Христенко, A.B. Стабилизация глинистых отложений иа основе нанотех-нологий. Буровой раствор. / 3.3. Шарафутдинов, М.М. Гайдаров, В.И. Крылов, Р.З. Шарафутдинова, A.A. Хуббатов, A.B. Христенко // Бурение и нефть. - 2009. -№1.-с. 41-44

7. Христенко, A.B. Современные аспекты применения ПАВ для повышения эффективности алмазного бурения нефтяных и газовых скважин / Г.Г. Ишбаев, А.Н. Христенко, A.B. Христенко // Бурение и нефть 2010. - №3. - с. 34-37

Подписано к печати 19.11.2010 г. Бумага офсетная. Заказ № 234. Тираж 100 экз. Ротапринт ГУЛ «ИПТЭР», 450055, г. Уфа, проспект Октября, 144/3.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Христенко, Алексей Витальевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ САЛЬНИКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ БУРЕНИИ ДОЛОТАМИ РСД В ПЛАСТИЧНЫХ ПОРОДАХ.

1.1 Краткие сведения о долоте РСД.

1.2 Адгезионное и аутогезионное взаимодействие гидратированных глинистых частиц и металлической поверхности.

1.3 Современное состояние проблемы сальникообразования при бурении долотами РСД.

1.4 Работа долота РСД в глинистых сланцах с АВПД.

1.5 Механизмы образования сальников на долоте РСД.

1.6 Существующие антисальниковые реагенты.

1.7 Выводы к главе. Постановка цели и задач исследований.

ГЛАВА 2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Методика проведения опытов с вращающимся металлическим стержнем.

2.2 Методика проведения опытов на «Адгезиометре».

2.3 Методика оценки температурного диспергирования глинистого шлама в среде бурового раствора при динамических условиях.

2.4 Методика определения межфазного поверхностного натяжения.

2.5 Методика определения краевого угла смачивания.

2.6 Методика определения коэффициента трения пары «металл-металл»

2.7 Методика определения пенообразующей и эмульгирующей способности водорастворимых ПАВ.

2.8 Методика определения ингибирующей способности буровых растворов.

2.9 Методы контроля параметров буровых растворов.

2.10 Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ДОБАВОК К БУРОВОЙ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВ ПРОФИЛАКТИКИ САЛЬНИКООБРАЗОВАНИЯ.

3.1 Изучение влияния различных реагентов, применяемых для приготовления буровых промывочных жидкостей, на процесс сальникообразования.

3.1.1 Влияние реагентов стабилизаторов промывочных жидкостей на адгезию глинистого шлама к поверхности металла.

3.1.2 Влияние ингибиторов набухания глин на адгезию глинистого шлама к поверхности металла.

3.1.3 Влияние смазочных добавок к буровому раствору на адгезию глинистого сланца к поверхности металла.

3.2 Разработка комплексного реагента «ОПТИБУР».

3.2.1 Требования к средствам профилактики сальникообразования при бурении долотами РСД.

3.2.2 Выбор эмульгатора и его влияние на пенообразование.

3.2.3 Гидрофобизация поверхности металла из водных растворов маслорастворимыми ПАВ.

3.2.4 Подбор базового плёнкообразующего компонента.

3.2.5 Обоснование рецептуры реагента «ОПТИБУР» и её оптимизация проведением полнофакторного эксперимента.

3.2.6 Влияние реагента «ОПТИБУР» на основные свойства буровых промывочных жидкостей.

3.3 Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ И ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ.

4.1 Разработка технической документации на изготовление и применение реагента «ОПТИБУР».

4.1.1 Разработка технологического регламента производства добавки противоадгезионной к буровым растворам «ОПТИБУР».

4.1.2 Разработка ТУ 2458-016-50783875-2010 «Добавка противоадгезионная «ОПТИБУР».

4.1.3 Разработка инструкции по применению добавки противоадгезионной к буровым растворам «ОПТИБУР» и получение санитарно-эпидемиологического заключения.

4.2 Разработка рекомендаций по предупреждению сальникообразования при бурении пластичных пород долотами РСД.

4.3 Промысловые испытания реагента «ОПТИБУР» на скважине № 1038 куста № 104 Ново-Пурпейского месторождения.

4.4 Выводы к главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование химической обработки буровых растворов для предупреждения сальникообразования при разбуривании пластичных горных пород"

Актуальность работы

Известные добавки к буровым промывочным жидкостям, препятствующие образованию сальников при бурении долотами режуще-скалывающего действия (РСД), не в полной мере обеспечивают высокий уровень эффективности строительства скважин. Учитывая, что более 50% разбуриваемых в России пород - глинистые [65], разработка таких реагентов перспективна и актуальна.

Цель работы

Предупреждение осложнений, обусловленных сальникообразованием при разбуривании пластичных горных пород, применением промывочных растворов с улучшенными гидрофобизирующими, антифрикционными и поверхностно-активными свойствами.

Основные задачи работы

5. Разработать технологические рекомендации по профилактике сальникообразования.

Методы решения задач

Научная новизна

2. Установлены закономерности влияния различных факторов на сальникообразование. Прочность адгезионного контакта частиц выбуренной породы с элементами КНБК возрастает при увеличении времени гидратации выбуренных частиц, предшествующего их контакту с металлом; уменьшении начальной влажности разбуриваемых горных пород; увеличении силы прижатия частиц; увеличении шероховатости поверхности металла; увеличении давления промывочной жидкости на забое.

Основные защищаемые положения

3. Рецептура реагента комплексного действия «ОПТИБУР» и технология его применения.

Практическая ценность 1. Разработан и используется полевыми инженерами Управления по бурению «БУРИНТЕХ» регламент по оптимизации отработки долот РСД производства ООО НПП «БУРИНТЕХ» и предотвращению сальникообразования.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы докладывались на:

Второй Всероссийской учебно-научно-методической конференции (Уфа, УГНТУ, 2004 г.)

57-й Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (2006 г.)

Публикации

Структура и объем работы

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Христенко, Алексей Витальевич

Основные выводы и результаты

3. С помощью предложенного механизма образования глинистых сальников на элементах КНБК установлено, что прочность адгезионного контакта глинистых частиц с металлической поверхностью при их увлажнении сначала увеличивается из-за повышения пластичности сухой глины, а за тем уменьшается из-за её диспергирования и снижения прочности. Существует зона повышенного риска образования сальников, относящаяся к пластичному состоянию разбуриваемой глинистой породы. Положение этой зоны зависит от типа породы, содержания в ней глинистых минералов и влаги.

ОПТИБУР» успешно апробирован на скважине № 1038 куста № 104 Ново-Пурпейского месторождения. Введение реагента в буровой раствор показало его удовлетворительную совместимость с промывочной жидкостью, затяжек и прихватов бурильного инструмента не наблюдалось. Применение противоадгезионной добавки «ОПТИБУР» позволило пробурить скважину без образования сальников на долоте и элементах КНБК.

178

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Христенко, Алексей Витальевич, Уфа

1. Абрамзон A.A. Поверхностно-активные вещества: Свойства и применение. -Л.: Химия, 1981.-304 с.

2. Агошашвили Т.Г. Эффективность разрушения упруго-пластичных пород трехшарошечными долотами. М., «Недра», 1969 (Труды ВНИИБТ, вып.21), С. 17—28.

3. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир,1979. - 568 с.

4. Ахмадеев Р.Г. Химия промывочных и тампонажных жидкостей / Р.Г. Ахмадеев, B.C. Данюшевский. -М. : Недра, 1981. 151 с.

5. Ахматов A.C. Молекулярная физика граничного трения // Исследования в области поверхностных сил. М. Изд-во АН СССР, 1964. - С. 93 - 110.

6. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии/ Пер. с англ. A.B. Белого, Н.К. Мышкина; Под ред. А.И. Свириденка. М Машиностроение, 1986. 360с.

7. Балезин А.,Парфенов Г.С. Основы физической и колло идной химии. -М.: Учпедгиз, 1959. 448 с.

8. Баранов B.C. Глинистые растворы для бурения скважин в осложнённых условиях. -М. : Гостоптехиздат, 1955. 212с.

9. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И. Проселков Ю.М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 2000. - 680с.

10. Берлин A.A., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров.-М.,"Химия",1974. -392с

11. Болынев Л.Н. Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1965. -474с.

12. Браун Т., Лепий Г.Ю. Химия в центре наук: пер. с англ. М.: Мир, 1983, - 520с.

13. Булатов А.И., Пеньков А.И., Проселков Ю.М. Справочник по промывке скважин. -М.: Недра, 1981. 317 с.

14. Бухштаб З.И., Мельник А.П., Ковалев В.М. /Технология синтетических моющих средств.//М., Легпромбытиздат., 1988, 320 с.

15. Вакула В. Л., Притыкин Л. М. Физическая химия адгезии полимеров. М.: Химия, 1984. С. 12.

16. Воюцкий С. С. // Энциклопедия полимеров. М.: Сов. энциклопедия, 1972. Т. 1.С.22.

17. Воюцкий С. Аутогезия и адгезия высокополимеров. М.: Ростехиздат, 1960.-243 с.

18. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. 2-е, перераб. и доп. М., «Химия», 1975.-512 с.

19. Глинка Н.Л. Общая химия: учебное пособие для вузов. М. Интеграл-пресс, 2000.-728с.

20. Городнов В. Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. М.: Недра. - 1984. - 229 с.

21. Грудев А. П., Зильберг Ю. В., Тилик В. Т. Трение и смазки при обработке металлов давлением. Справ, изд. — М.: Металлургия, 1982, с. 312.

22. Грунтоведение / Под ред. Е. М. Сергеева. М.: Изд-во МГУ, 1983. 389 с.

23. Дерягин Б.В. Успехи химии, 1979, т. 48, №4 с. 675 - 710

24. Дерягин Б. В., Кротова Н. А., Смилга В. П. Адгезия твердых тел. М.: Наука, 1973. С. 9-17.

25. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. — М.: Наука, 1985.-398 с.

26. Дж.Р. Грей, Г.С.Г. Дирли Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей): пер. с англ. М.:-Недра, 1985.-509 с.

27. Доронов, И.П. «Бурение скважин в пластичных глинах на прибрежной площади» Нефтяное хозяйство.-2004,-№1,-с.50-52

28. Евдокимов Ю.А., Колесников В.И., Тетерин А.И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Наука, 1980. -228 с.

29. Евсеев В.Д. Разрушение горных пород при различных напряженных состояниях: учебное пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2000. - 98 с.

30. Жидомиров Г.М., Михейкин И.Д. Кластерное приближение в квантово-химических исследованиях хемосорбции и поверхностных структур // Итоги науки. Строение молекул и хим. связь. 1984. Т. 9. С. 1-21.

31. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин.-JI.: Наука, 1985.-112 с.

32. Зарипов С.З. Лабораторный контроль при бурении нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1977. - 193с.

33. Зимон А. Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия, 1974. С. 7.

34. Иванников В.И. «Сальникообразование при бурении скважин», Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-2005.-№10.-с.44-46

35. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М.: Недра, 1972.-397с.

36. Кистер Э.Г., Михеев В.Л. Механические свойства фильтрационных глинистых корок // Химическая обработка буровых и цементных растворов: Тр. ВНИИБТ. М.: Недра, 1970. - Вып. 27. - с. 82-94

37. Клинок Э Адгезия и адгезивы: Наука и технология: Пер. С.англ. М.: Мир, 1991.-484.,ил.

38. Королев В.А. Связанная вода в горных породах: новые факты и проблемы //Соровский Образовательный Журнал. 1996. №9. с. 79-85.

39. Крагельский И.В. Трение и износ. 1985. - Т.2. - С. 201 - 212.

40. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчётов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526с.

41. Кудряшов Б.Б., Яковлев A.M. Бурение скважин в осложнённых условиях: учебное пособие для вузов . М.: Недра, 1987. - 269 с.

42. Ландау Л.Д. Квантовая механика: Нерелятивистская теория. М.: Наука, 1989.-767 с.

43. Литяева З.А. Рябченко В.И. Глинопорошки для буровых растворов. М.: Недра, 1992.-192с.

44. Лосев И. П., Тростянская Е. Б. Химия синтетических полимеров. -М., 1971.-С. 81-82.

45. Лукманов Р. Р., Бабушкин Э.В., Лухманова Р. 3. // НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.- М.:ОАО «ВНИИОЭНГ», 2005. № 9. - с. 54-58.

46. Мамаева О.Г. Улучшение технологических свойств фильтрационной корки буровых растворов применением реагентов комплексного действия. Диссер. на соиск. учён. ст. канд. техн. наук. Уфа, 2007. - 152 с.

47. Муллер В.М. Исследования в области поверхностных сил. М. Наука, 1967, с. 270-294.

48. Налимов В.В. Чернова H.A. Статические методы планирования экспериментов, М.: Наука, 1965. - 340с.

49. Неволин Ф.В, Химия и технология синтетических моющих средств. -М.: Пищепромиздат. -1971.-424 с.

50. Паус К.Ф. Буровые промывочные жидкости. М.: Недра, 1967. - 312с.

51. Писаренко А.П., Поспелова К.А., Яковлев А.Г. Курс коллоидной химии. М., 1961. 158 с.

52. Применение поверхностно-активных веществ в нефтяной промышленности//Труды третьего Всесоюзного совещания по применению поверхностноактивных веществ в нефтяной промышленности. ВНИИОЭНГ. М., 1966. 286с

53. Притыкин J1. М., Вакула В. JI. // Химическая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1988. Т. 1. С. 35-38.

54. Притыкин JI. М., Кардашов Д. А., Вакула В. JI. Мономерные клеи. М.: Химия, 1988. С. 8., 224 е., ил.

55. Пустыльник Е.И. Статические методы анализа и обработки наблюдений. -М.: Наука, 1968.288с.

56. Рубин А.Б. Биофизика: Теоретическая биофизика. М.: Книжный дом Университет, 1999. - 448 с.

57. Руководство к лабораторным занятиям по физике / Под ред. JI.JT. Гольдина. М., 1973.-688 с.

58. Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам. Оренбург: издательство «Летопись», 2005. - 664 с.

59. Самотой А.К. Предупреждение и ликвидация прихватов труб при бурении скважин. М.: Недра, 1979. 182с.

60. Самотой А.К. Прихваты колонн при бурении скважин.М.: Недра, 1984. -205с.

61. Сивухин Д.В. Курс общей физики: Электричество. М.: Наука, 1983. -687 с.

62. Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. М.: Недра, 1994. 261 е.: ил

63. Теория и практика заканчивания скважин /в 5 т./ А.И. Булатов, П.П. Макаренко, В.Ф. Будников,Ю.М. Басаргин. Под ред. .И. Булатова. М.: ОАО Издательство «Недра». 1998. Т. 4. 496 с.

64. Тэйлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985. - 272с.

65. Физический энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия, 1960. Т. 1.С. 19.

66. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. Учебник для вузов. -2-е изд., перераб. и доп. /Фролов Ю.Г. -М.:Химия,1988. -464с.: ил.

67. Фрумкин А.Н. Потенциалы нулевого заряда. М.: Наука, 1982. 260 с.

68. Хувинк Р., Ставерман А. Химия и технология полимеров. Том 1. Основы химии и физики полимеров. Под редакцией Котона М.М. M-JI Химия. 1965г.-675с.

69. Шарипов, А.У. Полимерные растворы для бурения и заканчивания глубоких скважин / А.У. Шарипов, С.И. Долганская // Обзорн. информ. / ВНИИОЭНГ. Сер. «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». М., 1992. с. 12-15.

70. Шрейнер JI.A., Павлова H.H. Экспериментальные данные по усталостному разрушению горных пород. Сб. трудов ИН АН СССР, №11, 1958 с.46-52.

71. Электрическая природа осложнений в скважинах и борьба с ними / Серяков A.C., Мухин JI.K., Лубан В.З. и др. М.:Недра, 1980. - 134с.

72. Яров А.Н.и др. Буровые растворы с улучшенными смазочными свойствами. М. Недра 1975г. 143с.

73. Пат. №236925 Российской Федерации, МПК С09К 8/12. Буровой раствор для наклонно-направленных скважин / Загидуллина Г.В., Ишбаев Г.Г., Шарафутдинов 3.3., Христенко A.B., Христенко A.A.; Заявка №2007145793 от 10.12.2007

74. Пат. №2374420 Российской Федерации, МПК С1Е 21В 10/576. Буровое лопастное долото / Ишбаев Г.Г., Балута А.Г., Шарипов А.Н.; Заявка №2008152613/03 от 29.12.2008; опубл. 27,11,2009 бюл. №33

75. Anderson A. // Surf. Sci. 1981. Vol. 105. P. 159-176.

76. Anderson S., Nyberg C., Tengstal C.G. // Chem. Phys. Lett. 1984. Vol. 104. P. 305-310.

77. Bland, R.G., Halliday, В., Ilierhaus, R., Isbell, M., McDonald, S., Pessier, R.: "Drilling Fluid and Bit Enhancements for Drilling Shales", AADE Paper presented at the 1999 Annual Technical Forum Improvements in Drilling Fluids Technology.

78. Cheatham, J.B., and Dalienls, W.H., "A Study of Factors Influencing the Drillability of Shales: Single Cutter Experiments with STRATAPAX Drill Blanks," Journal of Energy Resources Technology, September 1979, pp. 18995

79. Civan, F., "Interpretation and Correlations of Clay Swelling Measurements," Paper SPE 52134, Proceedings of the 1999 SPE Mid-Continent Operations Symposium, 28-31 March 1999, Oklahoma City, OK.

80. Civan, F., & Knapp, R. M., "Effect of Clay Swelling and Fines Migratio on Formation Permeability," SPE Paper No. 16235, Proceedings of th SPE Production Operations Symposium, OKC, 1987, pp. 475-483.

81. Civan, F., Knapp, R. M., & Ohen, H. A Fine Particle Processes," J. Petroleum Nos. 1/2, October 1989, pp. 65-79.

82. Drilling, Completion and workover Fluids Special Supplement World Oil Published in June 2008. Приложение к журналу «Нефтегазовые технологии» №11, Издательство «Топливо и энергетика», Москва, 2008. -63 с.

83. Glowka, D., "Optimization of Bit Hydraulic Configurations", Journal of the Society of Petroleum Engineers, February 1983, pp. 21-32.

84. Glowka, D.A., Sandia Natl. Laboratories 1985. Title Implications of Thermal Wear Phenomena for PDC Bit Design and Operation. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, pp. 22-26 September 1985, Las Vegas, Nevada.

85. Growcock, F.B., Sinor, L.A., Reece, A.R., Powers, J.R., Amoco Production Co. Innovative Additives Can Increase the Drilling Rates of Water-Based Muds. paper SPE 28708, 1998.

86. Hariharan and Azar, PDC bit hydraulics design, profile are key to reducing balling, Oil & Gas Journal, Dec. 9, 1996, p.58.

87. Huang, H.O., and Iversen, R.jpg., "The Positive Effects of Side Rake in Oilfield Bits Using Polycrystalline Diamond Compact Cutters," Paper 10152, SPE Annual Meeting, October 1981.

88. Ignaczak A., Gomes J.A.N.F. // J. Electroanal. Chem. 1997. Vol. 420. P. 209218.

89. Kenny, P., M. Norman, A.M. Friestad, and B. Risvik. 1996. The development and field testing of a less hazardous and technically superior oil based drilling fluid. SPE 35952. Pages 527-535 In: International Conference on Health

90. Safety and Environment. New Orleans, Louisiana, 9-12 June 1996. Society of Petroleum Engineers, Inc. Richardson, TX.

91. Krupp J., Schnabel W.J. Adhesion, 1973, v. 5, p.296

92. Ledgerwood III, L.W., Hughes Tool Co.; Salisbury, D.P., O'Brien, Goins, Simpson and Assocs. Bit Balling and Wellbore Instability of Downhole Shales. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, pp. 6-9 October 1991, Dallas, Texas.

93. Limia, J.M. 1996. Seabed surveys: the best means to assess the environmental impact of drilling fluid discharges? SPE 36048. Pages 803-813. Society of Petroleum Engineers, Inc. Richardson, TX.

94. Me laugh, J.F., and Salzer, J.A., Development of a Predictive Model for Drilling Pressurized Shale with STRATAPAX blank bits, Oil & Gas Journal, Dec. 9, 1981, p.35.

95. Palm, James D., "Polymer Mud System Maintains High ROP in Deep Well", Oil & Gas Journal, Oct. 24, 1994. pp. 92-94.

96. Q'Max Technical Bulletin #9 "Mud Rings and Bit Balling". Online version available at: http://www.qmaxsolutions.com/TechnicalBulletins.htm

97. Robert T. Fabian, Simon Johnson, ReedHycalog; Fred McDougal, Anadarko Petroleum. Enhancements in Design Technology and Performance of Stable PDC Bits Revolutionize Hard Rock Drilling in East Texas Fields; Addendum to SPE/IADC Paper No. 79797

98. Ron Bland, baker Hughes INTEQ; Rolf Pessier and Matt Isbel, Hughes Christensen, "Balling in Water-Based Muds," Paper AADE Ol-NC-HO-56 Presented at the 2001 AADE National Drilling Technical Conferense.

99. Roy, S., Cooper, G.A., 1993. Prevention of bit balling in shales preliminary results. SPEDC, 195 p. (September).

100. Smith, J.R., "Addressing the Problem of PDC Bit Performance in Deep Shales," Synopsis of SPE 47814 Sept. 7, 1998

101. Smith, M., Rate of Penetration Enhancers for Water-Based Fluids, Journal of

102. Petroleum Technology, February 1997, p. 174.

103. Teale, R., "The Concept of Specific Energy in Rock Drilling," International Journal of Mechanical and Mining Science, Pergamon Press, Vol. 2, pp. 5773, 1965.

104. Warren, T.M., and Armagost, W.K., "Laboratory Drilling Performance of PDC Bits," Paper 15617, SPE Annual Meeting, October 1986.

105. William C., Lyons; Plisga, Gary J. (2005). Standard Handbook of Petroleum and Natural Gas Engineering (2nd Edition). Elsevier. Online version availableat: http://knovel.com/web/portal/browse/display?EXTKNOVELDISPLAYbookid=1233&VerticalID=0.

106. Zijsling, D.H., and Illerhaus, R., "Eggbeater PDC DrillbitDesign Concept Eliminates Balling in Water Base Drilling Fluids," Paper 21933, SPE/IADC Annual Drilling Conference, Amsterdam, March 1991.

Информация о работе

Христенко, Алексей Витальевич
кандидата технических наук
Уфа, 2010
ВАК 25.00.15

Диссертация

Обоснование химической обработки буровых растворов для предупреждения сальникообразования при разбуривании пластичных горных пород - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы