Раздел 7. Промывочные жидкости для строительства скважин (стр. 22 )

Модификация крахмалов осуществляется различными методами: путем декстринизации кислотой; фосфатированием; окислением; обработкой альдегидами, амидами, ферментами и т. п. В настоящее время выпускается целый ряд модифицированных крахмалов, лишенных негативных свойств исходного продукта, которые успешно используются в буровых системах и растворах при строительстве скважин.

Для безглинистых растворов в качестве понизителя фильтрации рекомендовано несколько производных крахмала выпускаемых различными зарубежными фирмами: Flogel LV, Dextrid, Stabilose, Supramyl, IDFLO-D C240, Kem-Starch-C, IKR и отечественными производителями: МК, КМК (карбоксиметилированный крахмальный реагент), ЭКР (экструзионный крахмалсодержащий реагент), 18МК-К, ПС (полисахарид + сульфацелл), РС («реабур» + сульфацелл) и т. д. Реагенты представляют собой беловатый порошок или волокнистый материал белого цвета, объемной плотностью 592 – 704 кг/м3, легко растворимы в пресной и морской воде, а также концентрированных рассолах. Поставляются в 25-кг шестислойных бумажных мешках. Импортные реагенты устойчивы в промысловых условиях примерно до 1500С.

Благодаря своей высокой растворимости смешивается быстро, со скоростью от 5 до 10 минут на мешок. Оптимальная концентрация варьируется в пределах 5,7 – 17,2 кг/м3.

Биополимеры

Биополимеры – это природные высокомолекулярные соединения, являющиеся структурной основой всех живых организмов, они обеспечивают их нормальную деятельность, выполняя разнообразные биологические функции. К биополимерам относят белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды; известны также смешанные биополимеры, например липопротеиды (комплексы, содержащие белки и липиды), гликопротеины (соединения в молекулах которых олиго - и полисахаридные цепи ковалентно связаны с пептидными цепями белка), липополисахариды (соединения молекулы которых построены из липида, олиго - и полисахарида).

В качестве реагентов-биополимеров применяют сочетание простых сахаридов и бактерий Xantomonas Campestris. В настоящее время биополимеры выпускаются различными зарубежными фирмами (M-I Drilling Fluids, Clearwater. Inc, International Kasp Fluids, Kem Tron. Inc и т. д.) наиболее распространенными являются: Kem X, Кем XD, Kelzan, Xanthan Gum, XC, XCD, XB-полимер, родопол, flo-viz. Отличия заключаются в разном сочетании компонентов. Биополимеры представляют собой сильно разветвленный анионный полиэлектролит. Отличительной особенностью растворов на их основе является ярко выраженная псевдопластичность.

В основном, реагент представляет собой порошок от кремового до бронзового цвета, объемной плотностью 0,6 – 0,8 г/см3, легко растворим в пресной и морской воде, а также в насыщенных рассолах. Поставляется в 25-кг бумажных мешках с внутренним полиэтиленовым покрытием.

Полимер смолы ксантана является продуктом ферментации встречающегося в природе растительного микроорганизма. Ксантановая смола извлекается путем осаждения с изопропиловым спиртом и, затем, высушивается и измельчается. Основной функцией смолы ксантана является увеличение вязкости при низких скоростях сдвига. Снижение сдвиговых усилий позволяет свести к минимуму потери давления и давление в стояке внутри бурильной колонны и на долоте, для оптимизации гидравлики и максимальных скоростей проходки. Кроме того, биополимеры предназначены для ингибирования глинистых отложений, создания структуры в водном растворе и снижения фильтрации. Оптимальные добавки ксантановой смолы составляют от 0,71 – 5,7 кг/м3, для приготовления высоковязких систем может потребоваться более высокое содержание биополимера (вплоть до 11,4кг/м3).

Эффективен в широком диапазоне рН, от 3 до 12, однако, ионы хрома и железа могут вызвать осаждение полимера и потерю вязкости, при более высоких значениях рН и высоком содержании ионов кальция возможно разжижение раствора.

ХВ-полимер и КЕМ Х представляют собой биополимерный структурообразователь на основе ксантана, применяются в различных системах буровых растворов и используются в процессе бурения, капитального ремонта и заканчивания скважин. Реагенты в минимальной степени ухудшают коллекторские свойства пласта и полностью разлагаются под воздействием кислоты или окисляющих реагентов. Стабильны в соленасыщенных растворах, в том числе с высокой жесткостью.

Для предотвращения образования комков и минимизирования потерь реагента следует медленно и равномерно добавлять в приемный желоб через воронку со скоростью 20 – 30 минут на мешок. В пресных и слабосоленых буровых растворах оптимальная концентрация реагента 0,6 – 1,4 кг/м3, в соленасыщенных и минерализованных (CaCl2), соответственно, 1,4 – 2,9 кг/м3 и 2,9 – 5,8 кг/м3. При обработке растворов биополимерами требуется биоцид, т. к. возможно бактериальное разрушение. Для улучшения несущей и удерживающей способности промывочных жидкостей на неводной основе можно использовать олигомер жирной кислоты.

Полиакриламид (ПАА)

Полиакриламид - представляет собой продукт полимеризации акриламида, высокомолекулярные вещества с молекуляр­ной массой от 30000 до 6000000. Технический ПАА выпускается в виде гранул или гелеобразного продукта, хорошо растворимого в воде. Гелеобразный продукт получают известковым или аммиачным способом (ТУ 6-01-1049-81). Сухой гранулированный ПАА белого или слабо-коричневого цвета влажностью до 20%, трудно растворяется в воде (при тем­пературе 40...50 0С в течение 48 ч. Водный раствор ПАА представляет собой гель светло-желтого цвета обыч­но 8%-ной концентрации плотностью 1160…1180 кг/м3.

Структурная формула полиакриламида имеет вид:

é СН2 - СН - ù

ê ½ ê

ë ОСNН2 û n

Он имеет обычно нейтральную или слабо щелочную реакцию (рН не бо­лее 8,5). Полиакриламид предназначен для снижения фильтрации пресных и слабоминерализованных растворов с низким содержанием твердой фазы, а также в качестве селективного флокулянта тонкодисперсной фазы.

В буровых растворах используются модификации гидролизованного полиакриламида:

- для пресных и слабоминерализованных растворов до температуры 1300С - 10 частей 8%-ного ПАА и 1,5 частей NaOH; или 4 части 8%-ного ПАА и 6 частей кремнийорганической жидкости ГКЖ-10,11;

-для пресных растворов до температуры 800С - 10 частей 8%-ного ПАА, 1 часть NaOH и 1 часть триполифосфата натрия;

- для минерализованных (10-15% NaCl и 0,2% CaCl2) до температуры 1200С - 10 частей 8%-ного ПАА, 1,5 части NaОН, 1 часть Na2CO3.

Полиакриламид-гель хранится в закрытых складских помещениях при температуре не выше 350С в закрытой таре во избежание его высыхания. Срок гарантийного хранения гранулированного ПАА - 12 мес, а гелеобразного - 4 мес со дня изготовления. ПАА-гель технический относится к малотоксичным продуктам. Токсикологическая характеристика обусловлена наличием остаточного мономера - акриламида (АА).

В последнее время для обработки буровых растворов широко применяют импортные разновидности ПАА: DK-Drll, Cypan, Cy-Drll, IDBOND, Polykem D, Smectex, Kem Pas, Ez-Mud DP, New Drill HP и другие, различающиеся степенью гидролиза (З...30г) и содержанием основного вещества (90...98%).

TYLOSE (концерн Hoechst)

Tylose - техническая Na-карбоксиметилцеллюлоза высокой вязкости, представляет собой гранулы белого цвета, влажностью до 5% и плотностью 1,6 г/см3. Водородный показатель 5%-ного водного раствора Tylose равен 11. термоустойчива до 1500С, устойчива к воздействию микроорганизмов, стабилизирует кальциевые и натриевые системы и эффективна в диапазоне рН от 6 до 14.

Tylose VHR предназначена для управления вязкостными и фильтрационными свойствами бурового раствора. Действует как стабилизирующий агент и защитный коллоид в любых растворах на водной основе. Кинематическая вязкость 1% водного раствора реагента 17 сПз.

Tylose ЕС7 техническая Na-карбоксиметилцеллюлоза сверхвысокой вязкости. Кинематическая вязкость 1% водного раствора реагента 42 сПз.

Tylose ЕСН полианионная карбоксиметилцеллюлоза высокой вязкости. Предназначена для регулирования вязкости и фильтрации безглинистых буровых растворов и растворов с низким содержанием твердой фазы, эффективна при содержании хлористого натрия, вплоть до насыщения.

Оптимальная добавка Tylose VHR (ЕС7) в буровой раствор составляет 0,2-0,25%, Tylose ЕСН 0,1 – 0,2%.

Обработка Tylose осуществляется путем введения реагента в циркулирующий раствор либо в сухом виде через гидросмеситель, либо в виде предварительно приготовленного 8-10%-ного водного раствора. Лучший эффект снижения водоотдачи наблюдается при добавке реагента в сухом виде.

Tylose упаковывается в полиэтиленовые мешки по 25 кг, хранить необходимо в сухом закрытом помещении, исключающем попадание влаги.

GABROSA / GABROYL (фирма AKZO)

Gabrosa - карбоксиметилцеллюлоза средней вязкости, представляет собой гранулярное вещество белого цвета с влажностью 6%. Содержание основного вещества не менее 52%. Водородный показатель 1% водного раствора Gabrosa изменяется в пределах 7-10. Предназначена для управления вязкостными и фильтрационными свойствами буровых растворов.

Gabroyl – полианионная целлюлоза высокой вязкости, регулятор фильтрации во всех видах буровых растворов на водной основе без повышения вязкости, включая растворы с гипсовой и KCl основами.

Оптимальная добавка Gabrosa в раствор составляет 0,1-0,25%, Gabroyl – 0,05 – 0,75%.

Обработка растворов осуществляется путем добавки реагентов в циркулирующий раствор либо в сухом виде через гидросмеситель, либо в виде предварительно приготовленного 8-10%-ного водного раствора. Лучший эффект снижения водоотдачи наблюдается при добавке в сухом виде.

Реагенты упаковываются в многослойные бумажные мешки, ламинированные полиэтиленом, массой по 25 кг. Транспортирование разрешается любым видом крытого транспорта, предохраняющим его от действия влаги.

DEXTRID (Baroid Limited)

Dextrid – органический полимер, модифицированный полисахарид, представляет собой хорошо растворимый в воде порошок белого цвета с термостойкостью до 1500С. Ферментативно устойчив. Предназначен для снижения фильтрации пресных и слабоминерализованных глинистых растворов, оптимальное содержание в буровом растворе 0,3 – 0,5%.

Stabilose (AVEBE) – производные крахмала