Добавки до бурових розчинів: підвищення продуктивності

Розуміння добавок для бурінь і їх основних функцій

Суттєва роль бурючих рідин у стабільності свердловини, транспортуванні резків та контролі тиску

Сріб'яні води служать як кров у колодязі під час будівництва. Вони підтримують стабільність у підвалках, виконуючи три основні завдання. По-перше, вони створюють достатній тиск, щоб утримати те, що надходить з підземних шарів, зазвичай близько пів-від одного фунта на квадратний дюйм на кожен метр, який ми підемо вглиб. По-друге, ці рідини швидко переносять всі ці крихітні шматочки на поверхню, іноді швидше, ніж 120 футів на хвилину, коли буріння ведеться прямо вниз. І по-третє, вони утворюють тонкий шар на стінах діри, який запобігає надмірному проникненню рідини в околішні скелі. Нещодавнє дослідження минулого року показало щось цікаве. Коли компанії правильно налаштовують системи з бурінням рідини, вони бачать на третину менше проблем з нестабільними свердловинами в сланцевих формаціях, ніж коли вони порушують суміш. Це має сенс, тому що неправильне розуміння цих речей може коштувати часу і грошей.

Як добавки підвищують ефективність базової рідини в складних середовищах буріння

Додатки перетворюють звичайні рідини для буріння в інженерні розчини, здатні витримати екстремальні умови:

• Сінтетичні полімери покращують контроль втрат рідини в зонах високопроникності
• Температурностійні смазочні матеріали зменшують крутний момент на 18-22% у напрямкових свердловинах
• Наноматеріали посилюють інгібіцію у сланцях, чутливих до води

Ці поліпшення критичні в суворих умовах, де немодифіковані рідини розкладуються протягом 24−48 годин.

Основні категорії добавок для бурінь і їх основні цілі

Тенденція: Збільшення попиту на багатофункціональні добавки в глибоководних і HPHT свердловинах

Використання багатофункціональних добавок зросло на 25% у порівнянні з минулим роком у бурових операціях, де глибина свердловини перевищує 15 000 футів. Ці нові методи відрізняються тим, що вони здатні одночасно вирішувати кілька проблем. Вони контролюють втрату рідини при екстремальних умовах тиску, який зазвичай залишається нижче 4 мл протягом 30 хвилин навіть при температурі близько 400 градусів за Фаренгейтом. У той же час вони добре працюють з солоною водою без проблем, а також допомагають захистити від корозії на струнах свердловини. Для операторів це означає, що менше різних хімічних речовин потрібно зберігати на місці, що економить простір і гроші. Крім того, це допомагає відповідати тим все більш суворим екологічним нормам, які стають все жорсткішими з кожним роком згідно з останніми галузевими керівництвами щодо бурінь.

Критичні види добавок: контроль втрат рідини та модифікація реології

Спосіб боротьби з втратами рідини: запобігання пошкодженню формування з целлюлозою та синтетичними полімерами

Спосіб контролю втрат рідини допомагає запобігти проникненню фільтрування в пористі порожні форми, що підтримує стабільність свердловини і продуктивність резервуара. Дослідження показують, що похідні целлюлози, такі як карбоксиметилцеллюлоза (CMC), можуть знизити швидкість фільтрації десь між 38% і 52%, порівняно з більш старим варіантом добавки. Інший варіант - поліаніонова целлюлоза (PAC), яка створює дуже тонкі фільтруючі пироги майже без проникності. Це робить ПАК особливо ефективним у областях, де ми маємо справу з реактивними сланцевими утвореннями. Правильна суміш цих полімерних матеріалів забезпечує, що буріння рідини залишається непошкодженим, зберігаючи при цьому хороші властивості смазування і правильні характеристики потоку. Звичайно, для того, щоб знайти цю "сладку точку", потрібно спробувати і помилятися, залежно від конкретних умов на полі.

Реологічні модифікатори: оптимізація в'язкості та міцності гелю для ефективного транспорту резків

Реологічні модифікатори регулюють поведінку рідини під стресом, допомагаючи тримати розрізи у вісячі в вертикальних пробурювальних секціях, запобігаючи їх оселянню в кутових свердловинах. Згідно з даними LinkedIn, ці добавки складають близько 26,6% всіх хімічних застосувань на нафтових родовищах. Ксантанова гума та різні синтетичні в'язкосмілюючі дають бурильникам жорсткий контроль над пластичною в'язкостю та точками здачі під час роботи. Але є певна проблема, коли ми використовуємо занадто багато цих речовин. Надмірні кількості створюють надмірно сильні гелі, які можуть викликати проблеми внизу. Більшість операторів на полі дотримуються концентрацій нижче 2,5% об'єму в системах на воді як запобіжного засобу проти застряглих труб, з якими ніхто не хоче мати справу посеред роботи.

Вивчення випадку: 40% зменшення товщини фільтруючих тортів за допомогою передових добавок для втрати рідини

У резервуар карбонату HPHT в Мексиканському затоці заміна бентониту на нанокомпозит селілози-кремчука зменшила товщину фільтруючого торта на 40%. Це поліпшення мінімізувало пошкодження формування і збільшило темпи виробництва на 18%, що демонструє цінність передового контролю втрат рідини в складних умовах.

Балансування концентрації добавки для уникнення ризиків, таких як висока міцність гелю

Занадто багато модифікаторів реології часто призводять до нестабільної буріння рідини, де гель міцність перевищує 25 фунтів на 100 квадратних футів, що погіршує ситуацію для крутного моменту і проблеми протистояння під час операцій. Видивши фактичні польові звіти, ми виявили, що додавання лише півпроценту додаткової полімерної добавки збільшує шанс застрягнути трубки приблизно на 12%. Саме тому більшість досвідчених бурильників покладаються на віскометри реального часу, щоб підтримувати рівень в'язкості між 45 і 60 центіпаузами, гарантуючи, що міцність гелю залишається нижче 15 фунтів на 100 квадратних футів навіть при змінах у умовах глибокої підземної води. Підтримка цих параметрів стає особливо складною, оскільки температури коливаються вниз, що вимагає постійного моніторингу і регулювання протягом всієї операції.

Управління щільністю і смазка: вагаючі засоби та емульгатори

Барит проти гематиту: вибір правильного вагаючого агента для контролю гідростатичного тиску

Срібло для буріння потребує вагаючих засобів, щоб отримати достатню щільність для контролю тиску формування під час операцій. Барит має специфічну вагу близько 4,2 і продовжує бути вибором, тому що він не реагує багато і тримає витрати низькими. Коли працюють у глибоких свердловинах, де доступна простора обмежена, оператори часто переключаються на гематит, який має більш високу специфічну вагу приблизно 5,2. Це означає, що вони можуть розміщувати більшу щільність в менші обсяги. Наприклад, недавно в Мексиканській затоці в 2024 році, коли екіпажі перейшли з бариту на гематит, вони змогли скоротити обсяг рідини майже на 18,7%, зберігаючи при цьому критичну вагу в 19,2 фунта на галон бруду. Збереження також були вражаючими, а витрати на утилізацію відходів скоротилися майже на $740 000 за звітом Ponemon минулого року. Визначення правильної суміші розмірів частинок також має велике значення, оскільки нерівномірне розподіл водить до проблем, таких як опустиття у кутових ділянках свердловини.

Вивчення випадку: запобігання стрілянині в зонах високого тиску з точним управлінням щільністю

У Wolfcamp Shale в Перміанському басейні були помітні результати, коли бури почали використовувати моніторинг щільності в режимі реального часу разом з автоматичними системами ін'єкції добавок. Цей підхід фактично запобіг тому, що ті дратівливі газові удари відбувалися у всіх 12 високотискових, високих температурних свердловинах. За даними політологічних досліджень, якщо вага бруду буде приблизно на рівні цільового значення (до плюсу або мінусу 0,3 фунта на галон), втрати рідини зменшаться майже на третину. Що змусило це спрацювати? Ну, їм потрібні були ці потужні міксери з високим різом для того, щоб не допустити засадження бариту, очевидно. Вимірювачі також повинні були бути досить точними, вимірюючи до 0,05 ppg різниці. Цікаво, що деякі групи вже експериментували з моделями нейронних мереж, щоб передбачити зміни тиску до того, як вони стануть проблемами.

Емульгатори та смазочні речовини: підвищення продуктивності бурової нитки в напрямкових свердловинах

Передова технологія емульгаторів дозволяє стабільні масло-водна емульсії, що має вирішальне значення для смазування шнурів бури в високих кутах (більше 40°/100 футів). Сінтетичні смазочні речовини показали до 40% менший крутний момент, ніж мінеральні масла в S-подібних профілях свердловини. Ключові критерії відбору включають:

Стратегія: збереження стабільності емульсії при зниженні крутного моменту та протистояння

Отримання стійкої емулії дійсно залежить від підтримки співвідношення олії до води близько 70/30 і забезпечення використання полімерів, які можуть витримувати зсувні зусилля. Проте деякі випробування, проведені у формації Баккен ще у 2023 році, показали цікавий результат — коли використовували спеціальні цвітеріонні ПАР, крутний момент знизився приблизно на 18%. Ці ПАР, схоже, добре адаптуються до змін температури в свердловині, що робить їх досить цінними. У повсякденних операціях інженери на місцях зазвичай кожного ранку перевіряють електричну стабільність, прагнучи отримати показники вище 400 вольт. Ми також маємо стежити за рівнем хлориду кальцію в розсолі, бажано тримати його нижче 25%. І не забувайте про полімерні стабілізатори під час операцій зі спуску-підйому колони. Вони мають вирішальне значення для підтримання стабільних емульсій у складних умовах обробки.

Захист цілісності свердловини: інгібітори корозії та матеріали для запобігання втрат циркуляції

Інгібітори корозії: захист бурильних труб і обсадних колон у агресивних середовищах

Металеві деталі захищаються від різноманітних шкідливих факторів, таких як кислі гази, солона вода та сірководень, завдяки інгібіторам корозії. Ці інгібітори фактично покривають бурильні труби та колони на молекулярному рівні, значно знижуючи швидкість окиснення — приблизно на 80% у надвисокотемпературних свердловинах, які ми буримо. Деякі новіші 'розумні' формули інгібіторів також набувають популярності в галузі: вони подовжують термін експлуатації обладнання та економлять кошти компаній на технічному обслуговуванні — за даними польових звітів, на 18–20%. Для екстремальних умов високого тиску (HPHT, хто знайомий?), інгібітори, стійкі до pH, продовжують працювати навіть за тисків понад 15 000 psi, не порушуючи сумісності з іншими рідинами, що використовуються в процесі буріння.

Матеріали для запобігання втрати циркуляції (LCM): зменшення втрат рідини в тріщинуватих пластах

Коли справа доходить до буріння, втрачені матеріали, що переходять у циркуляцію, вирішують проблему, яку багато хто вважає найбільшою проблемою грошової ями: течія, що неконтрольовано виходить через природні розломи скелі. Гранулезні матеріали, такі як оболонки горіхів, зачиняють крихітні тріщини, тоді як волокна, такі як розрізані пластики, допомагають зміцнювати пломби після їх утворення. Розглянувши останні дані з 2023 року, дослідники, які працювали над карбонатними утвореннями, побачили, що відбувається щось цікаве, коли вони змішують різні види ЛКМ, замість того, щоб використовувати тільки один тип. Ці комбінації скорочують витрачуваний час під час буріння приблизно на дві третини порівняно з старішими методами, які спиралися виключно на однокомпонентні рішення.

Полеве застосування: успіх ЛКМ в карбонатних зонах пермського басейну

У Пермському басейні гібридні суміші LCM досягли 98% ефективності герметизації переломів у карбонатних утвореннях з шириною переломів більше 0,3 дюйма. Оператори скоротили втрати рідини з 35 баррелів/год до менше 2 баррелів/год шляхом поєднання деформаційних графітичних матеріалів з стійкими частицями, за допомогою даних тиску в режимі реального часу для оптимізації розгортання добавки.

ЧаП

Що таке добавки для буріння?

Додаткові речовини для бурових рідин - це сполуки, додані до основних бурових рідин для підвищення їх фізичних та хімічних властивостей для кращого управління умовами свердловини.

Чому важливі засоби для контролю втрати рідини?

Агенти контролю втрат рідини мінімізують проникнення рідини для буріння в пористі утворення, зберігаючи стабільність свердловини та максимізуючи продуктивність резервуара.

Як реологічні модифікатори оптимізують буріння?

Реологічні модифікатори регулюють в'язкість і точку здачі бурючих рідин, ефективно підвіскуючи відрізки в вертикальних прорезях і запобігаючи осіданню в кутових свердловинах.