Бурение горизонтальных участков скважин с применением бурового раствора на основе прямой эмульсии с добавлением товарной нефти взамен минерального масла

Буровые растворы – это промывочные жидкости, которые используются для бурения скважин. Функция бурового раствора – очистка шлама из забоя скважины, поддержание противодавления на пласт, удержание частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии, поддержание тонкой фильтрационной корки во время бурения, контроль и поддержание репрессии или депрессии на пласт, предотвращения загрязнения продуктивного пласта, предотвращение газонефтеводопроявлений.

Наиболее распространенными являются водные буровые растворы, а также обратно-эмульсионные растворы на основе минеральных масел, дизельного топлива и сырой нефти, но одним из наиболее перспективных является использование прямых эмульсий [1, с. 142],

В настоящее время большинство месторождений Западной Сибири относятся к категории зрелых со значительным снижением пластового давления. Это существенно осложняет бурение горизонтальных скважин на этих месторождениях. В таких условиях существенно возрастает роль качества и требования к буровым растворам. Стандартные буровые растворы зачастую не обеспечивают достижения целей бурения из-за значительной перегрузки пластов. Для решения этой проблемы на основе геологической информации, предоставленной оператором бурения в Западной Сибири, была разработана система прямого эмульсионного раствора типа «нефть в воде», которая снижает вероятность повреждения пласта и позволяет безаварийно бурить в условиях аномально низких пластовых давлений (АНПД).

Одним из главных преимуществ буровых растворов на основе прямых эмульсий является их высокая эффективность при бурении скважин со значительной протяженностью, так как обладают лучшей смазывающей способностью, чем традиционные буровые растворы на основе воды. Это обеспечивает более эффективную работу бурового оборудования и снижает износ деталей. Прямые эмульсии значительно снижают коэффициенты трения при бурении и спускоподъемных операциях, что позволяет безаварийно реализовывать строительство более протяженных скважин. Кроме того, прямые эмульсии обладают высокой кольматационной способностью, что позволяет минимизировать снижение проницаемости пласта и повысить добычу нефти. Данный эффект достигается тем, что частицы масла встраиваются в фильтрационную корку и дополнительно препятствуют проникновению фильтрата бурового раствора в приствольную зону скважины.

Прямые эмульсии – это жидкие системы, состоящие из двух фаз – водной и масляной, которые смешиваются с помощью эмульгаторов. Они обладают рядом преимуществ, которые делают их более перспективными для использования в буровых растворах.

Прямые эмульсии также пожаробезопасны в сравнении с растворами на углеводородной основе и не подвержены горению, что снижает риск возгорания при контакте бурового раствора с горячим оборудованием. Это делает буровые растворы на основе прямых эмульсий более безопасными для использования в условиях, где существует высокий риск возникновения пожара.

Буровой раствор на основе прямой эмульсии является модификацией применяемых буровых растворов на водной основе. В зависимости от условий и задач, состав БР может иметь различные вариации. Ключевое отличие данного типа раствора от стандартных РВО заключается в обязательном присутствии в составе эмульгатора прямых эмульсий и углеводородной фазы (в данном случае товарная нефть), содержание которой может варьироваться от 10 до 40 об.%. Система БР прямая эмульсия сохраняет множество положительных свойств растворов на водной основе и одновременно обладает рядом особенностей:

• снижение коэффициентов трения во время спуска обсадных колонн;
• низкие значения показателя API фильтрации (2–3 мл/30 мин.).

Активное применение данной системы бурового раствора в Западной Сибири началось в 2002 году с бурения горизонтальных скважин. При их освоении все скважины показали значительно более высокое качество заканчивания: легкий вывод скважины в режим добычи без дополнительных мероприятий (свабирование, стимуляция и т. п.) и полученные дебиты выше плановых. Применение данного типа бурового раствора в условиях АНПД сопровождалось существенным снижением риска дифференциального прихвата, что в свою очередь снизило вероятность потери дорогостоящего скважинного оборудования, используемого при каротаже во время бурения, измерении во время бурения, кольцевом давлении во время бурения и т. д.

Кроме того, способствуя поддержанию минимальной перегрузки пластов, данный раствор позволяет использовать традиционное буровое оборудование, не требующее времени и затрат на реконструкцию буровой установки, как это требуется в случае с раствором на нефтяной основе (РНО). На основании анализа эффективности бурения и качества заканчивания, проведенного после испытаний применения эмульсионного раствора для бурения горизонтальных скважин в пластах с АНПД, была рекомендована данная технология для регулярного использования, особенно для пластов с низкими пористостью и проницаемостью.

Использование раствора прямой эмульсии «нефть в воде» не предназначено для замены традиционных растворов на водной основе, используемых для заканчивания пластов в случаях нормальных значений пластового давления и в частично истощенных пластах. Однако в случаях, когда условия пласта таковы, что использование обычного бурового раствора на водной основе (РВО) неэффективно, применение бурового раствора на основе эмульсии «масло в воде» может существенно повысить эффективность бурения и качество заканчивания скважин.