ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описание к ил № 19-030-03

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

С нарастанием глубины бурение скважины осложнено многочисленными осыпями и обвалами кристаллических пород, слагающих стенки скважины. В целях борьбы с кавернообразованиями была разработана специальная технология, позволившая продолжить углубление скважины. Данная технология заключается в установке цементных мостов на забое скважины после очередного долбления. При этом интервал установки цементного моста перекрывает пробуренный интервал. Цементирование пройденного участка позволяет укрепить стенки скважины и как следствие этого продолжить бурение без заметных осложнений.

Бурение скважины СГ-4 проводится на торфогуматном растворе (ТГР). Основой ТГР является торфогуматная паста, состоящая из водной суспензии торфа, в которую добавлены каустическая содаNaOH, жидкое стекло и КМЦ.

Во время разбуривания нескольких цементных мостов, установленных на забое глубиной 5730 м водоотдача (В) и статическое напряжение сдвига (СНС ₁ и СНС ₁₀) бурового раствора поднялись с 9,5 см ³/30 мин и 6,8/17,2 Па до 15 см ³/30 мин и 29,2/58 Па соответственно. В дальнейшем водоотдача скачкообразно поднялась с 15 до 18-20.

С целью выяснения причины резкого ухудшения структурно-реологических свойств раствора была взята проба исходного торфогуматного раствора из 1 мерника и утяжелена мелом до плотности (r) 1,18 г/см ³. Таким образом был получен рабочий буровой раствор с параметрамиr= 1,18; В = 7,5; СНС ₁ = 0,25; СНС ₁₀ = 0,25; рН = 8. В дальнейшем проба раствора была обработана 0,5 % кальцинированной соды, чтобы исключить гипотезу о влиянии добавок соды во время разбуривания цементных мостов на структурно-реологические свойства раствора. Показатели раствора составили:r= 1,18; В = 7,5; СНС ₁ = 0,75; СНС ₁₀ = 1,38; рН = 9. Как показали результаты, кальцинированная сода не оказала заметного влияния на структурно-реологические свойства бурового раствора. Далее была приготовлена проба цементного раствора с ВЦ = 0,5 (без добавок НТФ иCaCl₂) в количестве 10 % от исследуемой пробы бурового раствора. Цементный раствор был смешан с буровым и замерены показатели: В = 16; СНС ₁ = 0,75; СНС ₁₀ = 1,63; рН = 9,5. Как можно заметить, водоотдача резко выросла до 16. Структура раствора практически не изменилась. Для загустевания раствора необходимо время, которое, видимо должно быть значительно больше, чем время схватывания цементного раствора. В дальнейшем во время циркуляции была взята проба бурового раствора и замерены параметры:r= 1,17; вязкость Т = 72; В = 18,5; СНС ₁ = 29. К пробе раствора добавлено 10 % ТГР с параметрами:r= 1,04; В = 8; СНС _1/10 = 0,75/0,75; рН = 8. Получены следующие параметры:r= 1,19; Т = 51; В = 16; рН = 11,5; СНС ₁ = 10,75. Структура раствора упала в три раза, причем плотность раствора повысилась с 1,17 до 1,19. Этот парадоксальный факт позволил выдвинуть гипотезу о микропористой структуре бурового раствора: добавка ТГР в пробу бурового раствора вызвала разрушение микропористой структуры раствора.

С целью исследования причины загустевания раствора и повышения водоотдачи было замерено содержание твердой фазы рабочего раствора, которое составило 20,75% по объему. Визуальное изучение сухого остатка показало микропористость его строения. Буровой раствор в процессе цируляции приобрел микропористую структуру, что также подтвердило измерение газопоказания раствора, составившее 5,5 %. Замер СНС ₁ до снятия газопоказания показал величину 43,9; после снятия газопоказания - 23,3, что объясняется влиянием микроскопических пузырьков газа на структуру и вязкость раствора. Во время разбуривания мостов был зафиксирован провал бурового инструмента на глубину 6 м, что свидетельствовало о наличии несхватившегося цементного раствора, который при циркуляции смешался с буровым раствором и в дальнейшем повлиял на рост водоотдачи раствора. Буровой раствор обрабатывался КССБ-2, который добавлялся из глиномешалки в желобную систему по циклу. Обычно КССБ рекомендуется вводить в циркулирующий раствор в комплексе с пеногасителем, чтобы предотвратить пенообразование в приемных мерниках. Ввиду отсутствия пеногасителя этого сделано не было. Образовавшиеся при обработке раствора макропузырьки воздуха в процессе циркуляции раствора превратились в микропузырьки, невидимые невооруженным взглядом. Вследствие этого резко возросла вязкость и статическое напряжение сдвига.

Для снижения структурно-реологических показателей раствора были разработаны следующие мероприятия: в приемном мернике был заготовлен ТГР, утяжелен мелом до требуемой плотности и введен в циркуляционную систему по циклу. В дальнейшем, для стабилизации параметров раствора было рекомендовано производить обработку бурового раствора 0,5%-ным раствором КМЦ из глиномешалки по циклу, что позволило заметно снизить структуру раствора без уменьшения его водоотдачи. Дальнейшие замеры показателей бурового раствора, проведенные после выполнения данных рекомендаций показали, что вязкость и статическое напряжение сдвига были приведены в соответствие геолого-техническому наряду.

Анализ проведенных исследований позволил сделать следующие выводы:

1. Использование КССБ без пеногасителя может привести к резкому росту структурно-реологических показателей раствора с одновременным падением его плотности.

2. При отсутствии пеногасителяего его роль может с успехом выполнить КМЦ.

3. В случае отсутствия пеногасителя раствор следует обрабатывать КССБ в комплексе с КМЦ

Комплексное использование КССБ и КМЦ на сверхглубокой скважине СГ-4 позволило заметно сократить расход химреагентов для обработки бурового раствора и вывести скважину из осложнения, вызванного нетрадиционным использованием реагента-понизителя вязкости и водоотдачи.