Буровые растворы представляют собой сложные многокомпонентные системы, обеспечивающие эффективное и безопасное бурение нефтяных и газовых скважин. Они выполняют широкий спектр функций: вынос выбуренной породы, охлаждение и смазка инструмента, стабилизация стенок ствола, предотвращение поступления пластовых флюидов и защита продуктивных пластов от загрязнения. Грамотный подбор и регулирование свойств бурового раствора позволяют значительно снизить риск осложнений, к которым относятся проявления, поглощения, осыпания, обвалы и прихваты. Рассмотрены основные типы буровых растворов, их функциональные характеристики, оборудование для приготовления и очистки, а также их роль в предупреждении осложнений при строительстве скважин.
Ключевые слова : буровой раствор, осложнения, поглощения, проявления, устойчивость стенок скважины, реология, очистка.
Бурение нефтяных и газовых скважин представляет собой сложный технологический процесс, в котором буровые растворы занимают центральное место. Их значение определяется тем, что именно они обеспечивают гидравлическую связь между поверхностью и забоем скважины, создают условия для эффективного разрушения горных пород, стабилизируют стенки ствола и предотвращают возникновение осложнений. Современные требования к буровым растворам включают широкий диапазон параметров: регулируемую плотность, оптимальную вязкость, контролируемую водоотдачу, термостойкость, ингибирующую способность и экологическую безопасность. От соответствия этих характеристик горно-геологическим условиям зависит успешность строительства скважины, а также её дальнейшая эксплуатация [1].
Функции бурового раствора разнообразны и взаимосвязаны. К числу основных задач относятся: вынос выбуренной породы на поверхность и её транспортировка через циркуляционную систему; охлаждение и смазка долота и бурильной колонны; предотвращение поступления пластовых флюидов в скважину за счёт создания гидростатического давления столба жидкости; стабилизация стенок ствола и предупреждение их осыпания; формирование фильтрационной корки для защиты продуктивных пластов от загрязнения. Дополнительно буровой раствор участвует в передаче гидравлической энергии для работы забойных двигателей и турбобуров, а также служит средой для передачи данных при использовании систем телеметрии.
По составу буровые растворы подразделяются на несколько основных групп. Наиболее распространёнными являются растворы на водной основе, которые включают глинистые системы, растворы с полимерными добавками, ингибированные составы и растворы с пониженной водоотдачей. Они применяются в большинстве геолого-технических условий благодаря относительной дешевизне, простоте приготовления и возможности регулирования параметров с помощью химических реагентов. Другую большую группу составляют растворы на углеводородной основе, обладающие высокой термостабильностью и низкой фильтрацией [2]. Они применяются при бурении глубоких и сверхглубоких скважин, а также в условиях высоких пластовых температур и давлений. Особое место занимают эмульсионные системы, представляющие собой смеси воды и нефти, которые позволяют совмещать преимущества водных и углеводородных растворов.
На рисунке 1 представлена классификация буровых растворов в зависимости от их основы и области применения.
Рис.1. Классификация буровых растворов
Современное развитие технологий бурения невозможно представить без применения специализированных реагентов, способных не только обеспечивать стабильность циркуляционной системы, но и выполнять функции блокировки осложнённых зон, предупреждения поглощений и селективной изоляции пластов. К числу таких современных средств относится эмульсионный блокирующий состав «Эксимол», представляющий собой инновационный продукт для приготовления инвертных эмульсий с регулируемыми параметрами [3]. Данный реагент выпускается в виде однородной вязкой жидкости от светло-коричневого до тёмно-коричневого цвета с плотностью в диапазоне 0,80–1,02 г/см³ и температурой застывания порядка −40 °С, что делает его пригодным для эксплуатации в широком спектре климатических условий, включая районы Крайнего Севера и Арктики.
Состав «Эксимол» нашёл применение при проведении глушения скважин, временной изоляции зон поглощения, ликвидации водопритоков и в ремонтно-изоляционных работах. Его уникальной особенностью является способность к селективному действию: при контакте с водой эмульсия резко увеличивает вязкость, образуя надёжный барьер и препятствуя дальнейшему проникновению флюида в ствол скважины, в то время как при взаимодействии с углеводородами сохраняется текучесть, что позволяет не нарушать коллекторские свойства продуктивных пластов. Такая селективность крайне важна при работах в нефтегазоносных коллекторах, где требуется ограничить водоприток, сохранив при этом проницаемость для нефти и газа.
На рис. 2 представлена схема применения эмульсионного блокирующего состава «Эксимол» при ликвидации заколонных перетоков и водопритоков: процесс включает перфорацию и стимуляцию специальных отверстий, закачку состава в проблемную зону и закрепление полученного барьера с использованием смолы.
Рис. 2. Технологическая схема применения эмульсионного блокирующего состава для изоляции водопритоков и заколонных перетоков
Практика применения «Эксимола» показала его эффективность в зонах с трещиноватыми и кавернозными породами, где традиционные глинистые или цементные составы не обеспечивали достаточной изоляции. Благодаря высокой вязкости и возможности регулирования параметров, эмульсионный блокирующий состав равномерно распределяется в зоне трещиноватости, формирует прочную фильтрационную корку и снижает приёмистость пласта. При этом наблюдается значительное уменьшение объёмов потерь бурового раствора и повышение общей устойчивости циркуляционной системы.
Кроме изоляционных функций, «Эксимол» используется в качестве жидкости глушения с блокирующим действием. Это особенно важно при необходимости краткосрочной приостановки работ или при возникновении осложнений, связанных с поступлением пластовых флюидов. Эмульсии на основе «Эксимола» способны выполнять функции динамического тампонирования: они вводятся в циркуляционный контур и под контролируемым давлением распределяются в проблемной зоне, обеспечивая равномерное перекрытие каналов поглощения. Такой метод позволяет сократить непроизводительное время и избежать дорогостоящих остановок бурения [4].
Отдельного внимания заслуживает возможность применения «Эксимола» в составе буровых растворов на углеводородной основе. В этом случае он играет роль не только блокирующего агента, но и компонента, улучшающего устойчивость и регулируемость свойств раствора. Низкая водоотдача и стабильность при высоких температурах позволяют использовать данный состав при бурении глубоких и сверхглубоких скважин, где традиционные водные системы теряют свои эксплуатационные качества.
Результаты опытно-промышленных работ показали, что использование «Эксимола» позволяет снизить объём кольматирующих материалов в 2–3 раза по сравнению с традиционными системами, а также повысить коэффициент успешной изоляции водопритоков до 85–90 % против 60–65 % при применении классических составов. Это подтверждает его экономическую эффективность и целесообразность внедрения в практику. Дополнительным преимуществом является широкий диапазон рабочих плотностей и возможность их регулирования в зависимости от условий конкретного месторождения.
Таким образом, эмульсионный блокирующий состав «Эксимол» можно рассматривать как современное решение для бурения и ремонтно-изоляционных работ, обеспечивающее высокую эффективность блокировки осложнённых зон, сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов и снижение непроизводительного времени. Его внедрение в систему буровых растворов позволяет значительно расширить возможности бурения в сложных геолого-технических условиях, повысить надёжность проводки скважин и сократить затраты на ликвидацию осложнений.
Литература:
- Булатов А. И., Аветисов А. Г. Справочник инженера по бурению. — М.: Недра, 1995.
- Калинин А. Г., Ганджумян Р. А., Мессер А. Г. Справочник инженера-технолога по бурению глубоких скважин. — М.: Недра, 2005.
- Михеев В. Л. Технологические свойства буровых растворов. — М.: Недра, 1979. — 264 с.
- Бабаян Э. В., Мойса Н. Ю. Буровые растворы: учебное пособие. — Уфа: УГНТУ, 2014. — 152 с.
