Компоненты для приготовления рассолов плотностью 1,35─1,60 г/см3 немногочисленны. Это бромиды калия, натрия, кальция, карбонат и формиат калия, аммонизированный раствор нитрата кальция. Целый ряд специфических свойств тяжёлых рассолов диктует необходимость соблюдения жёстких правил при работе с ними. Во-первых, тяжёлые рассолы стоят кратно дороже лёгких и утяжелённых. Во-вторых, почти все они обладают повышенной или высокой коррозионной активностью, особенно при температурах выше 90°
С. В-третьих, многие из них кристаллизуются при высоких температурах. Из-за высокой концентрации солей имеются сложности при регулировании реологических и фильтрационных показателей рассолов, что приводит к поглощениям и т.д.
В таблице 1 показаны основные преимущества и недостатки используемых в настоящее время реагентов для приготовления технологических жидкостей плотностью 1,50 − 1,70 г/см3. Как видно из таблицы, наряду с положительными свойствами каждая жидкость имеет свои недостатки. Поташ (карбонат калия) сравнительно недорог, но дефицитен. Растворы на его основе имеют сильнощелочную реакцию и склонны к интенсивному осадкообразованию при контакте с хлоркальциевыми пластовыми водами. Растворы на основе бромидов очень дороги и обладают повышенной коррозионной активностью. Формиат калия из-за дефицитности применялся в единичных случаях. Аммонизированный раствор нитрата кальция весьма коррозионноактивен.
| Реагент | Преимущества | Недостатки |
| Бромид кальция | Высокая плотность | Высокая стоимость, повышенная коррозионная активность,требуется приобретение специфических ингибиторов коррозии |
| Формиат калия | Высокая стоимость, повышенная коррозионная активность,требуется приобретение специфических ингибиторов коррозии | Высокая стоимость, дефицитность |
| Карбонат калия | Недорог | Дефицитен. Растворы чрезвычайно склонны к осадкообразованиюи имеют сильнощелочную реакцию, что небезопасно для персонала |
| АРНК | Невысокая стоимость | Коррозионноактивен. Невозможно восстановить первоначальнуюплотность при разбавлении пластовой водой |
| Бромид натрия | Не образует осадков, низкая коррозионная активность | Высокая стоимость |
С учётом многолетнего производственного опыта разработки и применения рассолов лабораторией технологий и материалов для вторичного вскрытия, ремонта и освоения скважин НПО <Бурение> разработана композиция для приготовления тяжёлых технологических жидкостей без твёрдой фазы КТЖ
1600. Задачей ставилась разработка сухой композиции для приготовления технологических жидкостей без твёрдой фазы для глушения и ремонта скважин плотностью до 1600 кг/м3, которые в максимальной степени соответствовали предъявляемым к ним требованиям. Основные характеристики получаемой жидкости и её аналогов представлены в таблице 2.
| ПОКАЗАТЕЛИ | СаBr2 | КТЖ-1600 | НСООК | К2СО3 | АРНК |
NaBr |
| Плотность, r,кг/м3 | 1700 | 1600 | 1570 | 1550 | 1550 |
1500 |
| Условная вязкость, УВ700/500, с | 20-25 | 30-50 | 40−50 | 25−30 | 30−60 | 20-25 |
| Пластическая вязкость, hпл, мПа×с | 4-8 | 60−70 | 70−90 | 12−15 | 40−80 | 6−10 |
| Показатель увлажняющей способности, По, см/час | 0,08-0,09 | 0,06-0,08 | 0,06-0,08 | 0,08-0,09 | 0,05 | 0,12 |
| Показатель рН | 6-7 | 8-8,5 | 6−9 | 12−13 | 8−9 | 8−9 |
| Коэффициент восстановления проницаемости β, % | 75-80 | 88-90 | 85-90 | 70-80 | 70-80 | 70-80 |
| Скорость коррозии стали <Д> при 120º С, мм/год | 0,70 | 0,03-0,05 | ≤0,125 | ≤0,125 | 0,65 | ≤0,125 |
| Температура кристаллизации, ºС |
-18 |
-25 |
−5 | −7 | −5 | 0 |
Одним из главных преимуществ состава КТЖ-1600 (рис. 1) является его стоимость, которая в 3 раза ниже традиционно применяемых аналогов − бромидов натрия и кальция. Вторым главным преимуществом является низкая коррозионная активность технологических жидкостей на основе КТЖ-1600 по сравнению с бромидом кальция (рис. 2) Если использование импортных рассолов предполагает дополнительное приобретение дорогостоящих ингибиторов коррозии, то в состав КТЖ-1600 он уже входит.
Рис. 1. Стоимость 1 м3 жидкостей без твёрдой фазы плотностью 1,60 г/см3, тыс. руб.
Проведённые испытания жидкости на основе состава КТЖ-1600 на полигоне Астраханского газоконденсатного месторождения при температуре 100°С и при наличии во флюиде до 25% сероводорода показали, что её коррозионная активность в 3 раза ниже применяющихся на месторождении утяжелённых глинистых растворов.
Рис. 2. Сравнительная коррозионная активность технологических жидкостей плотностью 1,60 г/см3 на основе бромида кальция и состава КТЖ-1600
Третьим преимуществом преимуществом состава КТЖ-1600 является возможность доутяжеления им широко применяющихся недорогих растворов хлорида кальция плотностью 1,30−1,35 г/см3до плотности 1,60−1,65 г/см3. В результате экономятся дополнительные денежные средства.
В таблице 3 представлены данные исследований влияния технологических жидкостей плотностью 1,60 г/см3на основе КТЖ-1600 на свойства продуктивных коллекторов. Обработка проводилась традиционно применяемыми реагентами. Как видно из данных, соответствующая обработка обеспечивает сродство жидкостей на основе состава КТЖ-1600 с пластовым флюидом, снижает показатель фильтрации и межфазное натяжение на границе с углеводородом. При соответствующей обработке состав может служить основой для приготовления буровых растворов. Состав защищён патентом РФ, сертифицирован и занесён в реестр разрешённых в процессах нефтегазодобычи реагентов.
Параметры технологической жидкости на основе КТЖ-1600 плотностью 1,60 г/см3
|
ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ |
|
| Условная вязкость, Т, сек | 40─60 |
| Показатель рН | 7─8 |
| Фильтрация по АНИ, Ф30, см3/30 минпри 25°С | 3─5 |
| Фильтрация по АНИ, Ф30, см3/30 минпри 100°С | 7─8 |
|
СТРУКТУРНО-РЕОЛОГИЧЕСКИЕХАРАКТЕРИСТИКИ |
|
| Пластическая вязкость, ηпл, мПа·с | 20─30 |
| Эффективная вязкость, η600, мПа·с | 25─35 |
| Динамическое напряжение сдвига, t0, дПа | 130─180 |
| Показатель нелинейности, n | 0,35─0,45 |
| Коэффициент консистентности, К, Па·сn | 2,5─3,3 |
| Статическое напряжение сдвига, Gels10"/10^ | 20─25/20─25 |
|
ИНГИБИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА |
|
| Показатель увлажняющей способности, П0, см/час | 0,02 |
|
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ СВОЙСТВА |
|
| Поверхностное натяжение на границе с керосином, s, Н/м | 4─7 |
| Краевой угол смачивания, Q,град. | 120─140 |
В настоящее время КТЖ-1600 широко используется для приготовления жидкостей глушения высокой плотности для скважин Приобского месторождения ОАО <Юганскнефтегаз>. Жидкости глушения готовят посредством доутяжеления рассолов хлорида кальция плотностью 1,30−1,35 г/см3. Жидкость плотностью 1,56 - 1,60 г/см3на основе КТЖ-1600 была также успешно применена при глушении поисковой скважины № Д1 Центрально-Тарко-Салинского лицензионного участка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рябоконь С.А. Технологические жидкости для заканчивания и ремонта скважин. - Краснодар, 2002. - 274 с.
2. Улиг Г.Г., Реви У.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. - М.: Химия, 1988,455 с.
3. Харрис Т. Лабораторные исследования коррозии и коррозионного растрескивания при напряжении в тяжёлых рассолах // Dawell Division of Chemical, Tulusa, Oklakhoma, USA, July, 18, 1983.
(перевод №3708).
4. Sparlin D.D. "Advances in Well Completion Technology." Journal of Petroleum Technology ( January 1982) 17-18.
Автор: С.А. Рябоконь, З.А. Горлова, М.Е. Ламосов.
