Определение термической устойчивости буровых растворов на углеводородной основе

Москва, 30 авг - ИА Neftegaz.RU. В последние годы отечественные буровые компании стали более широко использовать буровые растворы на углеводородной основе (далее PYO). Несмотря на то, что стоимость PYO выше растворов на водной основе, их использование дает ряд преимуществ, таких, как:

• отсутствие вредного влияния на продуктивные нефтегазовые горизонты;
• инертность в отношении глин, аргелитов и солей;
• хорошие триботехнические и антикоррозионные свойства;
• возможность утяжеления с использованием любых стандартных утяжелителей;
• возможность длительного хранения и многократного использования.

Развитию применения PYO в нашей стране способствует и тот факт, что и наличие всех необходимых компонентов для таких систем имеется в России и их производство наращивается и развивается. При этом важно отметить, что имеется наработанный опыт эксплуатации углеводородных буровых растворов малой и средней плотности, осваиваются и утяжеленные PYO, и сверхтяжелые.

Несомненно, важны знания о реологическом поведении PYO, так как на основании этой информации проводятся расчеты гидравлических потерь при промывке скважин и другие параметры. Однако следует отметить, что некоторые аспекты реологических характеристик PYO пока еще мало изучены.

Важнейшей характеристикой PYO является термостабильность. Как правило, испытание на термостабильность проводят в вальцовой печи при температуре 85^оC в течение 16 часов, т.е. происходит однократная термообработка. На практике буровой раствор испытывает многократную термообработку, т.к. при прокачке по бурильной колонне к забою температура раствора повышается и приближается к забойной, а при выносе раствора на устье и последующей очистке его температура падает до температуры окружающей среды. Таким образом, в реальных условиях происходит термоциклическая обработка бурового раствора, влияние такой термообработки на PYO практически не изучено.

В качестве исследуемого раствора нами была выбрана основа бурового PYO EWO Drill используемого при строительстве скважин Вынгапуровского месторождения, расположенного в Ямало-Ненецком автономном округе. Раствор EWO Drill приготовлен на основе маловязкого полусинтетического масла.

В качестве испытательного оборудования [1] нами были выбраны:

• Вальцовая печь OFITE для нагрева и термообработки образцов,
• Плотность определялась на рычажных весах Fann model 140,
• Напряжение электропробоя измерялось прибором Fann model 23D,
• Вискозиметр OFITE 900 использовался для определения реологических характеристик.

Температура при измерениях поддерживалась 25^оC +-3^оС.
В ходе исследования приготовленный раствор помещался в вальцовую печь и выдерживался в ней 16 часов при температуре 85^оC +-3^оС. После извлечения исследуемого бурового раствора он остывал при комнатной температуре не менее 8 часов. Затем выполнялись необходимые измерения. Было выполнено 5 циклов термообработки по 16 часов каждый.

Плотность исследуемого PYO в ходе испытаний не изменилась, таким образом, была подтверждена хорошая термостабильность PYO EWO Drill.
Напряжение электропробоя резко снижается со значения в 881 В после первых двух циклов термообработки, далее изменяется незначительно вблизи значения в 552 В (см. рисунок 1).


Более подробно было изучено изменение реологических характеристик PYO EWO Drill при термоциклической обработке. Реологические зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига хорошо описываются уравнением Гершеля-Балкли [2], т.е. степенной зависимостью с начальным напряжением сдвига. Обработанные кривые течения позволили установить, как зависят от количества циклов и времени термообработки начальное напряжение сдвига, пластическая вязкость и показатель поведения в Сравнении Гершеля-Балкли (см. рисунки 2,3 и 4).


Значительные изменения реологических параметров происходят уже после 2 циклов термообработки, так же как и снижение напряжение электропробоя. При этом начальное напряжение сдвига значительно снижается уже после первого цикла термообработка и далее меняется не значительно. Однако пластическая вязкость существенно снижается в течение 2 циклов термообработки, а далее начинает расти. Похожую картину демонстрирует и показатель поведения, только он в течение 2 циклов термообработки растет, а затем начинает уменьшаться. Если обратить внимание на поведение зависимости напряжения электропробоя от числа циклов термообработки, то поле третьего цикла напряжение электропробоя незначительно увеличивается. Такое поведение показателей бурового раствора можно объяснить изменением его структуры.

Таким образом, при термоциклической обработке PYO значительные изменения показателей происходят уже после двух циклов термообработки, при следующих циклах изменения небольшие. Следует заметить, что на третьем цикле термообработки возможно происходит изменение структуры PYO.

Авторы

Гаджиев С.Г., Андрианов А.В., Гуськов П.О., Елисеев Н.Ю., Лосев А.П.


Литература

1. ГОСТ 33697-2015 (ISO 10414-2:2011). Растворы буровые на углеводородной основе. Контроль параметров в промысловых условиях. - М.: Стандартинформ, 2016. - 130 с.
2. Гаджиев С.Г., Евдокимов И.Н., Елисеев Н.Ю., Лосев А.П. Обоснование реологической модели утяжеленных буровых растворов на углеводородной основе для гидравлических расчетов. Бурение и нефть, № 07-08, Июль—Август, 2017. - С. 66-71.

Автор: А. Иванова