способ определения количества реагента-стабилизатора для обработки бурового раствора

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА РЕАГЕНТА-СТАБИЛИЗАТОРА ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА путем отбора шлама в процессе бурения, определения коэффициента активности реагента-стабилизатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, предупреждения и ликвидации осложнений при разбуривании неустойчивых глинистых пород при одновременном снижении расхода реагента-стабилизатора, дополнительно в процессе бурения определяют активность разбуриваемых пород и рассчитывают показатели скорости увлажнения породы в дистиллированной воде по формуле

V_п = V_б K_п,

где V_п - скорость увлажнения разбуриваемых пород в дистиллированной воде, м/ч;

V_б - константа, равная 0,35;

K_п - коэффициент коллоидной активности разбуриваемых пород,

а определение количества реагента-стабилизатора производят по зависимости



где C_р - оптимальное количество реагента-стабилизатора, %;

M - объемное содержание твердой фазы в буровом растворе, доли единицы;

K_р - коэффициент активности реагента-стабилизатора;

- минерализация водной фазы бурового раствора и поровой воды соответственно, моль/л;

- валентность катионов водной фазы бурового раствора и поровой воды соответственно;

C_к - объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе, %;

V₀ - требуемая скорость увлажнения разбуриваемых пород, м/ч,

при этом требуемую скорость увлажнения разбуриваемых пород определяют по формуле



где R_с - радиус ствола скважины, м;

_p - плотность бурового раствора, кг/м³;

t - время контакта разбуриваемых пород с буровым раствором, ч;

_п - величина порового давления в эквиваленте плотности, кг/м³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для приготовления буровых растворов, обрабатываемых полимерными реагентами и электролитом.

Известен способ определения концентрации реагента, согласно которому приготавливают глинистые суспензии с определенной концентрацией твердой фазы, обрабатывают их реагентом и строят графики зависимости R = f(C_p), где R - исследуемый параметр, С_р - концентрация реагента. По значению R при изменяющейся концентрации реагента С_р судят об оптимальном количестве реагента [1].

Известен способ определения количества реагента-стабилизатора, заключающийся в том, что определяют объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе С_к, коэффициент активности исследуемого реагента К_р и его оптимальную концентрацию в буровом растворе по формуле [2]:

C_р = n где С_р - количество реагента-стабилизатора, которое следует ввести в буровой раствор, %;

С_к - объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе;

К_р - коэффициент активности реагента-стабилизатора;

n - показатель, характеризующий отношение органического коллоида к неорганическому.

Недостатком известного способа является небольшая точность определения количества реагента для обработки буровых растворов, так как в данном случае не учитываются физико-химические свойства разбуриваемых пород и время их контакта с раствором.

Определение количества реагента без учета указанных факторов приводит к перерасходу химреагента или осложнениям ствола скважины (осыпям и обвалам стенок скважин) в результате недостатка реагента в буровом растворе.

Цель изобретения - повышение точности способа, предупреждение и ликвидация осложнений при разбуривании неустойчивых глинистых пород при одновременном снижении расхода реагента-стабилизатора.

Сущность способа состоит в том, что, с целью повышения точности способа, предупреждения и ликвидации осложнений при разбуривании неустойчивых глинистых пород при одновременном снижении расхода реагента-стабилизатора, дополнительно в процессе бурения определяют активность разбуриваемых пород и рассчитывают показатель скорости увлажнения породы в дистиллированной воде по формуле

V_n = V_бK_п, где V_n - скорость увлажнения разбуриваемых пород в дистиллированной воде, м/ч;

V_б - константа, равная - 0,35, характеризующая скорость увлажнения в дистиллированной воде бентонита с коэффициентом активности К_о = 1,0 м/ч;

К_п - коэффициент коллоидной активности разбуриваемых пород, а определение количества реагента-стабилизатора производят по следующей зависимости

C_р = (1-m)V_п/V_o+ CZ-C_к+ CZ где С_р - оптимальное количество реагента-стабилизатора, %;

К_р - коэффициент активности реагента-стабилизатора;

М - объемное содержание твердой фазы в буровом растворе в долях единицы;

С"_эл.i; С"_эл.i - соответственно минерализация водной фазы бурового раствора и поровой воды;

Z_i", Z_i" - соответственно валентность катионов электролитов водной фазы бурового раствора и паровой воды;

С_к - объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе, %;

V_о - требуемая скорость увлажнения разбуриваемых пород, м/ч; при этом требуемую скорость увлажнения разбуриваемых пород определяют по формуле

V_o= 198,9 где V_о - требуемая скорость увлажнения разбуриваемых пород, м/ч;

R_c - радиус ствола скважины, м;

_р- плотность бурового раствора, кг/м³;

t - время контакта разбуриваемых пород с буровым раствором, ч;

_п- величина порового давления в эквиваленте плотности, кг/м³.

Определение концентрации реагента-стабилизатора в буровом растворе осуществляют следующим образом.

В процессе бурения (промывки) скважины отбирают шлам (керн) и известным методом определяют коэффициент коллоидности разбуриваемых пород, минерализацию поровой воды, градиент поpового давления и рассчитывают скорость увлажнения разбуриваемых пород в дистиллированной воде. Затем определяют объемное содержание твердой фазы и коллоидной составляющей в буровом растворе минерализацию его водной фазы, выбирают реагент-стабилизатор для обработки бурового раствора и определяют его количество по предлагаемой формуле.

П р и м е р. Определяют оптимальное количество реагента-стабилизатора в буровом растворе при бурении скважины N 5419 (куст8^в) Суторминской площади ПО "Ноябрьскнефтегаз".

Исходные данные: глубина скважины равна 2727 м, диаметр скважины ниже кондуктора 0,214 м, общее время бурения скважины ниже кондуктора t = 456 ч. В процессе бурения определяют плотность раствора - _р= 1150 кг/м³, объемное содержание твердой фазы М = 0,0937 в долях единицы; объемное содержание коллоидной глинистой составляющей С_к = 1,82%, градиент порового давления _п= 1100 кг/см³. Отбирают шлам (керн) и по известной методике определяют минерализацию поpовой воды С_эл" (С_эл" = 0,0%) и минерализацию водной фазы бурового раствора С_эл (С_эл = 0,0). По известной методике определяют коэффициент активности разбуриваемых пород К_п, максимальный коэффициент активности (К_п = 0,4) имеют глинистые породы, залегающие в интервале 500-1300 м. Расчет требуемого количества реагента в буровом растворе проводят для вскрытия глин, имеющих максимальный коэффициент активности.

Определяют скорость увлажнения разбуриваемых пород в дистиллированной воде:

V_n = V_бК_п = 0,350,4 = 0,14 м/ч.

Определяют требуемое значение показателя скорости увлажнения разбуриваемых пород:

V_o= = = 0,048 м/ч

На данной скважине буровой раствор обрабатывается КМЦ-600, имеющий коэффициент активности - К_р = 4,32.

Определяют требуемое количество КМЦ-600 по предлагаемому способу:

Z = или 1,4 кг на 1 м³ бурового раствора.

Определяют требуемое количество КМЦ-600 по известному способу:

C_р = n = = 0,42 или 4/2 кг на 1 м³

раствора, где n = 1,0.

Как видно из вышеуказанных данных, требуемое содержание реагента в буровом растворе меньше предельного значения, определенного по известному способу

С_р< , (0,14% < 0,42%)

Определяют общее количество КМЦ-600, требуемое для бурения скважины N 5419 на Суторминской площади.

Количество КМЦ-600 для бурения скважины можно определить из зависимости

А_i = V_вС_р, где А_i -требуемый раствор реагента, кг;

V_в - объем добавляющей воды для обработки раствора, м³;

С_р - масса реагента (в нашем случае КМЦ-600) в 1 м³ бурового раствора, кг/м³.

В соответствии с регламентом на технологию регулирования содержания твердой фазы в буровых растворах на Суторминском месторождении требуемый расход воды для обработки раствора составляет V_в = 418 м³.

Определяют требуемое общее количество КМЦ-600 для бурения скважины по известному способу

А_кмц" = V_вС_р = 4184,2 = 1755,6 кг.

Определяют требуемое общее количество КМЦ-600 для бурения скважины по предлагаемому способу

А_кмц" = V_вС_р" = 4181,4 = 585,2 кг.

При бурении скважины N 5419 обработку бурового раствора КМЦ-600 осуществляют в количестве, определенном по предлагаемому способу. Скважина пробурена без осложнений. Общий расход КМЦ-600 составляет - 561 кг.

Отклонение фактического расхода КМЦ-600 от расхода, определенного по предлагаемому способу, составляет

E = 100=4,3%

Отклонение фактического расхода КМЦ-600 от расхода, определенного по известному способу, составляет

E = 100=213,0%

Определяют экономическую эффективность применения предлагаемого способа определения количества реагента при бурении рассматриваемой скважины

Э = (А_кмц - А_кмц)а = (1755,6 - 585,2).2,0=

= 2341,0 руб, где а - стоимость 1 кг КМЦ-600, а = 2,0 руб/кг.

Способ определения количества реагентов испытан при бурении ряда скважин на Суторминской площади ПО "Ноябрьскнефтегаз".

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, количество реагента в три раза меньше количества, определенного по известному способу.

Следовательно, применение предлагаемого способа позволяет повысить точность определения требуемой концентрации реагента в буровом растворе, предупредить осложнения в стволе скважины, уменьшить расход реагента и получить значительный эффект при бурении скважин.