В целях сохранения коллекторских свойств пластов и предупреждения осложнений при бурении в неустойчивых разрезах в последние десятиле­тия были разработаны и стали применяться в промышленных масштабах буровые растворы на нефтяной основе. Они предназначены для вскрытия и освоения продуктивных пластов и бурения соляных отложений с пропла-стками калийно-магниевых солей.

Степень гидратации глин зависит от активности водной фазы в рас­творе и косвенно ее оценивают по давлению водяных паров.

Как показывают результаты исследований ВолгоградНИПИнефти, процесс гидратации глин можно частично снизить или полностью приоста­новить, повысив концентрацию электролита в водной фазе инвертной эмульсии.

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

Известково-битумный раствор (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 имеет высокую термостойкость (200 — 220 °С). Разра­ботан в ГАНГ им. И.М. Губкина.

Содержание компонентов в 1 м3
ИБР различной степени утяжеления приведено в табл. 7.5.

Учитывая непостоянство состава и свойств большинства исходных ма­териалов, используемых для приготовления ИБР, указанный в табл. 7.10 компонентный состав в каждом конкретном случае уточняют в лаборато­рии. При этом оптимальное соотношение извести и битума должно варьи­ровать от 1:1 до 2:1.

В настоящее время промышленностью используются две рецептуры ИБР, разработанные ВНИИКРнефтью совместно с ГАНГ им. И.М. Губкина: ÈÁÐ-2 è ÈÁÐ-4.

ИБР-4 разработан специально для бурения в условиях высокой глини­стости разреза, наличия солей и рапопроявления, а также проявления се­роводорода.

Составы ИБР-2 и ИБР-4 различной плотности приведены в табл. 7.5, а показатели их свойств — в табл. 7.6.

Для ИБР характерны нулевая или близкая к ней фильтрация и содер­жание воды, не превышающее 2 —3 %.

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.

Эмульсионный известково-битумный раствор (ЭИБР)   —   инвертная

Таблица  7.5

Состав известково-битумных растворов (кг на 1 м3 раствора)

ТСпМТТПТТРТТТ	Плотность, г/см3
1 WJiyLLlXJ £1×2 Г11	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	2,1	2,2	2,3
					ИБР
Дизельное топливо марки ДЛ	563	546	529	512	495	478	461	444	427	410	393	376
Битум с температурой размягчения 120—155 °С (по	155	145	135	125	145	105	95	85	75	65	55	45
методам К и Ш)
Негашеная известь (СаО)	310	290	270	250	230	0150	1090	150	150	130	110	90
Вода	60	56	52	48	44	40	36	32	28	24	20	16
Сульфонол НП-3 или НП-1	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23
Барит влажностью менее 2 %	100	250	400	550	700	850	100250	1750	1300	160	1600	1750
					ИБР-2
Дизельное топливо	569	552	535	518	501	484	467	450	433	416	399	382
Битум	98	92	86	80	74	80	62	56	50	44	38	32
Известь (в расчете на ее активность, составляющую	147	138	129	120	111	102	93	84	75	66	57	48
60 % ïî ÑàÎ)
Бентонит	64	60	56	52	48	44	40	36	32	28	24	20
Вода	32	30	28	26	24	22	20	18	16	14	12	И
Сульфонол	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23
СМАД-1	10	10	10	10	10	10	15	15	15	15	15	15
Эмультал	1	1	1	1	1	1	2	2	2	2	2	2
Барит + ЖС-7	267	404	541	678	806	952	1083	1220	1357	1494	1630	1747
					ИБР-4
Дизельное топливо	597	580	583	546	527	509	493	474	456	438	421	403
Битум	98	92	86	80	74	68	62	56	50	44	38	32
Известь (в расчете на ее активность, составляющую	196	183	169	156	142	129	115	102	88	75	61	48
60 % ïî ÑàÎ)
Вода	40	37	34	32	29	26	23	21	18	15	12	10
Бентонит	53	50	47	44	41	38	35	32	29	26	23	20
Кр1	12	13	14	16	18	20	22	24	26	28	30	32
Барит + ЖСК-7	204	345	487	626	796	910	1050	113331	1333	1474	1614	1755

1 Кр на 1 м3: 400 л
сульфонола НП-3 (40%-ный раствор); 40 кг СаС12; 195 л СМАД-1; 195 л ИКБ-4 «Н»; 195 л дизельного топлива.

Таблица  7.6

Показатели свойств ИБР-2 и ИБР-4

 

Показатели	Предел изменения
ИБР-2	ИБР-4
	1	2	3
Плотность, г/см3	1,05-2,3	1,1-1,5	1,5-1,9	1,9-2,3
Условная вязкость,  с,  при истече-	9-20	15-25	16-30	18-40
нии  100 см3 раствора из залитого
200 ñì3 (ïðè 46 °Ñ)
Статическое    напряжение    сдвига
(ïðè 46 °Ñ), äÏà:
сне.	0-50	6-20	24-40	30-50
СНС,о	6-100	12-40	40-90	60-120
Пластическая вязкость (при 46 °С),	< 100	50-70	60-80	70-90
мПа-с
Динамическое  напряжение   сдвига (ïðè 46 °Ñ), äÏà Фильтрация, см3/30 мин	< 100	30-60	50-100	70-120
0-1,5	0,5-1,5	0,5-1,5	0,5-2
Содержание  водной  фазы  (допус-	<10	<20	<20	<20
тимое), %

Примечания: 1. Электростабильность 600 В. 2. Для ИБР-4 цифры 1, 2, 3 обозначают номера рецептур.

эмульсия (эмульсия II рода) на основе известково-битумного раствора, со­держащая в качестве дисперсной фазы минерализованную воду и твердые компоненты ИБР (битум, известь, барит).

ЭИБР по свойствам близок к ИБР, но имеет и некоторые отличия, обу­словленные высоким содержанием воды. В частности, ЭИБР имеет более высокую фильтрацию и пониженный по сравнению с ИБР предел термо­стойкости (180-190 °Ñ).

Ниже приведены показатели качества ЭИБР (помимо технологических свойств, общепринятых для буровых растворов).

Электростабильность (напряжение электропробоя), В…………………………………………………. 250 — 300

Глиноемкость (максимальная добавка бентонита, которая не приводит к сниже­
нию ýëåêòðîñòàáèëüíîñòè), %………………………………………………………………………………………… 20

Показатель ôèëüòðàöèè, ñì3/30 ìèí…………………………………………………………………………………. 1

Наличие âîäû â ôèëüòðàòå…………………………………………………………………………………………….. Íåò

Свойства ЭИБР регулируют аналогично регулированию свойств ИБР. Высококонцентрированный инвертный эмульсионный раствор (ВИЭР)

разработан во ВНИИБТ и относится к системам на нефтяной основе, полу­чаемым с помощью специального эмульгатора — эмультала. ВИЭР предна­значен для применения при бурении скважин с забойной температурой, не превышающей 70 °С. В указанных условиях ВИЭР устойчив при наличии большого количества выбуренной породы и отличается высокой стабильно­стью свойств.

Состав ВИЭР в расчете на 1 м3: дизельное топливо или нефть 450 л; водный раствор соли МдС12, СаС12 или NaCl2 450 л, СМАД 30 — 40 л; эмуль­гатор (эмультал) 15 — 20 л; бентонит 10—15 кг, барит — до получения необ­ходимой плотности раствора.

Термостойкость ВИЭР на основе эмультала можно повысить введени­ем в его состав окисленного битума в виде 15 —20%-ного битумного кон­центрата.

При температуре до 100 °С концентрация битума должна составлять 1 % (10 кг на 1 м3), при 100-120 °С — 2 % (20 кг
на 1 м3), при более высо­кой òåìïåðàòóðå (140- 150 °Ñ) — 3 % (30 êã íà 1 ì3).

Помимо основных технологических свойств, характерных для буровых растворов и измеряемых общепринятыми методами, для ВИЭР характерны следующие показатели.

Ýëåêòðîñòàáèëüíîñòü,                                                          100

Ãëèíîåìêîñòü, %                                                                  20

Показатель фильтрации, см3/30 мин                                   0,5

Наличие âîäû â ôèëüòðàòå                                                      Íåò

Термостойкий инвертно-эмульсионный раствор {ТИЭР) разработан совместно ВНИИБТ и СевКавНИПИнефтью. ТИЭР — инвертная эмульсия на основе мыльного олеогеля (наиболее жирных кислот окисленного пет-ролатума), катионоактивных ПАВ (АБДМ-хлорида) и органофильных глин, получаемых путем модификации бентонита в среде базовой эмульсии. При­меняют его при бурении скважин с забойной температурой до 200 °С.

Преимущества ТИЭР заключаются в низкой эффективной вязкости, высоких сдвиговом разжижении и выносящей способности, обеспечивае­мой быстрым восстановлением вязкости выше зоны забоя и большой ско­ростью набора прочности структуры.

Оптимальные составы базового ТИЭР с различным пределом термо­стойкости приведены в табл. 7.7, а составы утяжеленных эмульсий в зави­симости от их плотности, водомасляного отношения и концентрации орга-ноглины — в табл. 7.8.

Основные показатели, характеризующие устойчивость эмульсии для ТИЭР, должны находиться в следующих пределах.

Ýëåêòðîñòàáèëüíîñòü, Â…………………………………………..        250 — 450

Показатель фильтрации при 150 °С, см3/30 мин                 2 — 3

Наличие âîäû â ôèëüòðàòå                                                       Íåò

Общепринятые технологические показатели обычно соответствуют следующим значениям: пластическая вязкость r\m = 60+90 мПа-с, CHCi = = 12+85 дПа, СНСю = 24+110 дПа. Пластическую вязкость и статическое напряжение сдвига снижают добавкой небольших количеств дизельного топлива или неутяжеленной базовой эмульсии.

Таблица  7.7

Оптимальные составы термостойких эмульсий

 

 

Соотношение фаз (вода: масло)	Концентрация бентонитовой глины, %	Предел термо­стойкости, °С
черкасской	саригюхской	асканской
60:40 60:40 60:40 50:50 40:60	2 3	1,5 2 3 5 6	1 1,5 2 4 5	100 125 150 180 200

Примечание. Содержание мыльного эмульгатора: 4 % СМАД и 2 % СаО.

Таблица 7.8

Оптимальные составы утяжеленных ТИЭР

 

Соотношение фаз	Концентрация	Плотность эмульсии,	Предел
(вода: масло)	органоглины, %	г/см3	термостойкости, °С
60:40	3	1,25	150
50:50	3	1,5	150
40:60	3	2,6	180
30:70	4	2,25	200
20:80	5	2,5	200

Разбуриваемые глинистые породы не накапливаются в циркулирую­щей эмульсии, полностью выносятся из скважины и легко отделяются от нее с помощью вибросит, имеющих размеры ячеек не более 0,6 — 0,8 мм.

Термостойкая инвертная эмульсия на основе порошкообразного эмульгатора эмульсина ЭК-1 разработана в б. ВНИИКРнефти. Она облада­ет высокой устойчивостью к действию температур (до 200 °С) и солевой агрессии. Отсутствие в ее составе водорастворимых ПАВ обеспечивает стабильность ее свойств в процессе бурения.

Содержание хлорида кальция в водной фазе инвертной эмульсии мо­жет быть увеличено до 20 — 25 %. Это обеспечивает повышенную устойчи­вость стенок скважины в глинистых разрезах.

Показатели свойств инвертной эмульсии могут изменяться в широких пределах.

Ïëîòíîñòü, ã/ñì3……………………………………………………………………………………………           1,03 — 2,1

Условная âÿçêîñòü, ñ…………………………………………………………… 150 — 200

ÑÍÑ1/10, äÏà………………………………………………………………………….. 3-24/12-48

Показатель фильтрации, см3/30 мин…………………………………….. 3 — 6

Ýëåêòðîñòàáèëüíîñòü, Â………………………………………………………… 250 — 500

Ãëèíîåìêîñòü, ã/ë, íå ìåíåå………………………………………………… 225

Наличие âîäû â ôèëüòðàòå………………………………………………..        Íåò