ВВЕДЕНИЕ 4
1 Анализ механизма формирования свойств горных пород в условиях образования скважин 5
1.1 Литология Ванкорского месторождения 5
1.2 Механизм формирования свойств глинистых пород в условиях
уплотнения образования скважины 10
2. Минералогия глин 13
2.1 Особенности структуры глинистых минералов 13
2.2 Описание основных глинистых минералов Ванкорского месторождения 15
3. Ионный обмен 22
3.1 Способность глин к ионному обмену 22
3.2 Положение обмениваемых катионов 28
3.3 Скорость обменных реакций 28
3.4 Отношение к температуре 29
4. Процесс взаимодействия глинистых горных пород с водной средой 31
4.1. Система глина-вода 31
4.2 Природа адсорбированной воды 31
4.3 Состояние и свойства глинистых пород при взаимодействии с водной
средой 34
4.4 Характер набухания и изменение прочности глинистых пород при
взаимодействии с водой 36
5. Взаимодействие ингибирующих буровых растворов с глинистой горной
породой 41
5.1 Мероприятия по борьбе с неустойчивостью глинистых горных пород в
процессе бурения 42
5.2 Современные буровые растворы, предлагаемые для бурения в
неустойчивых глинистых горных породах 44
5.3 Калиевый буровой раствор 48
5.3.1 Ингибирущий калиевый раствор на основе лигносульфонатов 49
5.3.2 Высокоингибирующий калиевый раствор на основе гуматов 50
5.4 Хлоркальциевый раствор 51
5.4.1 Хромовые соли 53
5.5 Полимерные недиспергирующие буровые растворы 55
5.6 Промывочные жидкости на углеводородной основе 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
75 % геологического разреза Ванкорского нефтегазоносного месторождения слагают глинистые минералы, такие как каолинит, хлорит и гидрослюда [1]. Как известно, эти глинистые минералы менее опасны, чем например, монтмориллонит. Емкость поглощения этих минералов не высокая, но, тем не менее, гидратация все же имеет место быть. При проводке скважин возникают набухание глин, закупорка коллектора. Следовательно, взаимодействие ошибочно подобранного бурового раствора с глинистыми горными породами при бурении на Ванкорском месторождении не только увеличивает вероятность появления технологических осложнений, но и уменьшает нефтеотдачу пласта. Чтобы решить проблемы, возникающие при взаимодействии системы глина - буровой раствор на Ванкорском месторождении, нужно основательно разобрать теоретическую основу гидратации глинистых минералов.
Состав и реологические свойства буровых промывочных жидкостей существенно влияют как на устойчивость стенок скважин, сложенных глинистыми частицами, так и на процесс бурения в целом. В связи с этим, целью моей работы является точный анализ теоретической базы глинистых горных пород, изучение взаимодействия существующих буровых растворов с глинистыми частицами для предотвращения появлений технологических осложнений на основе данных Ванкорского месторождения.
Состав буровых промывочных жидкостях, применяемых при бурении на Ванкорском месторождении, практически не изменился за несколько лет. Технологические осложнения, такие как прихват бурильной колонны, обвалы стенок скважины, кавернообразования на сегодняшний день имеют место быть.
В настоящее время установлено, что все системы буровых растворов способствуют в некоторой мере гидратации, набуханию и разупрочнению глинистых сланцев, что вызывает нарушение их прочности и потерю устойчивости на стенках скважины. Существующие буровые промывочные жидкости, предлагаемые различными компаниями, не описывают, для бурения в каких глинах они предназначены.
Таким образом, проанализировав теоретические основы глинистых минералов, присутствующих на Ванкорском месторождении, целью моей дальнейшей работы будет разработка буровых промывочных жидкостей для бурения скважин в глинистых горных породах Ванкорского месторождения, обеспечивающих устойчивость ствола скважины.
Анализ изложенного материала показывает, что для стабилизации стенок скважин, сложенных глинистыми минералами, необходимо продолжить лабораторные исследования, направленные на разработку силикатных растворов без добавок солей, что позволит получать на контакте нерастворимый силикат кальция или магния.
Постановка задач для исследования и разработки буровых промывочных жидкостей на водной основе для бурения скважин в глинистых горных породах, обеспечивающих устойчивость ствола скважины:
1) Исследование гидратации глинистых минералов в водных растворах:
- простых солей; акриловых полимеров с различной молекулярной массой и степенью заряда; полисахаридов; полимерсолевых; силикатных.
2) Исследование гидратации глинистых минералов в растворах на нефтяной основе.
3) Исследование реологических свойств водных растворов и растворов на нефтяной основе.
4) Исследование фильтрационных характеристик буровых растворов на тестере проницаемости при давлениях и температурах, максимально приближенных к реальным условиям.
5) По физико-химическим критериям разработать состав и исследовать свойства ингибирующих растворов.
6) Разработка рекомендаций по приготовлению и применению разработанных буровых растворов.
