Технологічна рідина для хімічного очищення привибійної зони стовбура свердловини при закінченні

Technological fluid for chemical cleaning of well bore's bottom-hole formation zone during completion with open borehole

G. ISHBAEV, M. DIL'MIEV, V. GORPINCHENKO, "BURINTEKH", Ltd.

Подано технологічну рідину, що ефективно видаляє фільтраційну кірку, що збільшує проникність продуктивного пласта за рахунок ефективного очищення привибійної зони.

Вони існують технологічні fluid, що ефективно перемикаються filtr cake і збільшують продуктивність productive layer з ефективним свердлінням хребта формування зоні.

Досягнення рівномірного та повного очищення стовбура свердловини від фільтраційної кірки вздовж усієї ділянки відкритого стовбура є необхідним і призводить до високих результатів видобутку, особливо у протяжних горизонтальних стовбурах. Основними стримуючими факторами широкого застосування технологій очищення привибійної зони свердловини (ПЗЗ) на родовищах України можна назвати: відмінності характеристик фільтраційних кір, утворених різними рідинами первинного розтину; використання швидкореагуючих брекерів (руйнівників, розчинників); Проблеми витіснення/заміщення (внаслідок обмежень для обладнання та інструментів закінчення) та технічні складності успішного виконання операції. У багатьох випадках неможливість досягнення необхідної очистки ПЗЗ при освоєнні свердловини надалі веде до необхідності застосування дорогих повторних операцій та капітального ремонту свердловин (ВРХ), екстенсивних хімічних та механічних способів очищення ПЗЗ. Незважаючи на те, що деякі сучасні системи рідин і техніка заміщення дозволяють поліпшити очищення стовбура, найчастіше їх ефективністьзалежить від правильного підбору компонентів залежно від складу фільтраційної кірки. Оскільки фільтраційна кірка утворюється в процесі фільтрації промивної рідини для розкриття продуктивних пластів, то необхідний критичний аналіз компонентів, що входять до складу цієї рідини. Критичними компонентами є:

Сводотвірні матеріали (тверда фаза): карбонат кальцію – розчинники: кислоти, хелати;
Згущувачі-структуроутворювачі (полімери): ксантова смола (XC) - розчинники: окислювачі;
Реагенти зниження фільтрації (полімери): модифікований крохмаль — розчинники: кислоти, окислювачі, ензими;
Буровий шлам: пісок зазвичай не становить проблеми, оскільки він нерозчинний.

Вибір відповідного брейкера (руйнівник, розчинник) залежатиме від типу фільтраційної кірки, яку необхідно видалити, компонентів кірки, на які передбачається впливати, складу рідини закінчення, забійної температури та способу закінчення. Тому потрібне проведення лабораторних досліджень з метою визначення ефективності брейкерів. Такі дослідження повинні включати сумісність розчину брейкера як з рідиною закінчення, так і оцінку можливих реакцій з рідиною для промивання, пластовим флюїдом і породами (мінералами) продуктивного пласта. Оптимальна промивна рідина для розкриття продуктивного пласта повинна містити тільки такі компоненти, які легко розчиняються та диспергуються при освоєнні свердловини. Варіанти хімічного очищення ПЗЗ можуть відрізнятися залежно від способу закінчення, характеристик пласта та типу рідини для промивання. Розчини брейкерів (рідини хімічної обробки) реагують не тільки з фільтраційною кіркою, але також з породою колектора та його насичуючими.флюїдами, обладнанням у стовбурі свердловини. У той же час ці «додаткові» реакції здатні призвести до зниження якості розтину продуктивного пласта та закінчення свердловини загалом. Таким чином, всі ці фактори необхідно враховувати при створенні та оптимізації технологічної рідини для очищення ПЗЗ. Хімічні брейкери можуть бути розділені на 4 основні групи: кислоти, оксиданти, ензими, хелатні сполуки. Кислоти традиційно використовуються для очищення після полімерних бурових розчинів на водній основі. Розчини кислот діють і біополімери, що входять до складу фільтраційної кірки, і на карбонат кальцію. Вони руйнують полімери шляхом гідролізу. Обробка ПЗЗ розчинами кислот вимагає проведення аналізу початку дії кислот, т.к. часто кислоти проривають фільтраційну кірку «мовами», йдучи шляхом найменшого опору. Кислоти малоефективні при обробці ПЗЗ після розчинів на вуглеводневій основі. Діапазон температур застосування більшості розчинів кислот знаходиться в межах від 45 до 120 °С. Найбільш поширеним на нафтових родовищах розчин соляної кислоти концентрацією 5 – 28%. Він може використовуватися одиночно або спільно з органічними кислотами. Оксиданти включають гіпохлорити, перборати, пероксиди та персульфати. Ці хімікати реагують з органічними полімерами, і їх діапазон реакційної здатності досить широкий. Вони можуть вступати в реакції як із металевими поверхнями труб, так і з породами продуктивних пластів. Ефективність (реакційна здатність) хімікатів знижується після реакції. Температура застосування окислювачів знаходиться у діапазоні від 25 до 95 °С. Ензими - природні каталізатори, т.к. більшість біологічних процесів включають ензими. Ензими є великими молекулами білків,що складаються з ланцюжків амінокислот. Ензими, що застосовуються в нафтогазовій промисловості, є специфічними для певних груп полімерів. Ензими, що руйнують амілазу (крохмаль), не впливають на ксантанові біополімери, і навпаки, що дозволяє селективно руйнувати корку фільтрації в залежності від її складу. Як і гіпохлорити, ензими не розчиняють карбонат кальцію, тому якщо видалення кольматанту є одним з основних завдань, обробку привибійної зони пласта (ПЗП) ензимами необхідно комбінувати з обробкою хелатними сполуками. Ензими є корозійно-безпечними реагентами – вони не реагують із залізом і не утворюють нерозчинних опадів «іржі», які є потенційно небезпечними сполуками, що закупорюють пори породи-колектора. Т.к. ензими є каталізаторами, то вони практично не витрачаються в реакції, внаслідок чого можуть руйнувати полімери доти, доки не зміниться середовище реакції. Зазвичай закачування пачки на основі ензимів в зону продуктивного пласта не викликає складнощів, оскільки ензими діють досить повільно, в результаті досягається повніше видалення фільтраційної кірки. за допомогою двох або більшого числа зв'язків дозволяють досить ефективно руйнувати карбонат кальцію, зв'язуючи його в органічну сполуку. Найчастіше в промивних рідинах використовуються хелатні сполуки, похідні від етилендіамінтетраоцтової кислоти. Хелати працюють набагато повільніше і «м'якше» кислот, не схильні до активних хімічних реакцій із пластовими флюїдами або мінералами, що складають колектор, що дозволяє суттєво знизити ризик забруднення ПЗП. До додаткових переваг хелатнихз'єднань відносяться низька корозійна активність, мала токсичність, легкість транспортування та зберігання. Для підвищення ефективності очищення ПЗП хелати можуть застосовуватися спільно з іншими реагентами, такими як кислоти або ензими. Оскільки вартість хелатних реагентів залишається поки відносно високою, ензими в поєднанні з хелатними реагентами рекомендується використовувати там, де потрібно видалення карбонату кальцію, наприклад, при закінченні свердловин щілинними або гравійними фільтрами. Загалом у разі, при виборі розчину брейкера необхідно враховувати:

екологічну безпеку та токсичність реагентів;
корозійну активність брейкерів;
швидкість реакції розчинів-руйнівників;
ймовірність забруднення колектора продуктами реакції.

На родовищах Західного Сибіру стала вельми поширеною знайшли біополімерні промивні рідини, використовують фракционированную мармурову крихту контролю фільтрації рідини в пласт. Ензими руйнують сполучну речовину фільтраційної кірки, утвореної такими рідинами - модифікований крохмаль. Це дозволяє розпушити і зруйнувати кірку, що допомагає знизити тиск відриву від поверхні ПЗП і дезінтегрувати кірку, щоб легко винести її потоком пластового флюїду при виклику припливу. На основі проведеного аналізу літературних джерел, а також аналізу наявних систем для видалення фільтраційної кірки, таких як MudSolv – Schlumberger, N-Flow – Halliburton, встановлений склад передбачуваної рідини – це водний розчин хелатних сполук та ензиму або комплексу ензимів . В якості хелатного з'єднання для іонів Ca 2+ для видалення кольматанту були обрані найбільш доступні хелатуючі реагенти. Дані сполуки мають достатню розчиннуздатністю видалення карбонату кальцію. З метою видалення полімерної основи фільтраційної кірки – ксантанової смоли, крохмалю, а також в окремих випадках – похідних целюлози при використанні спеціальних ензимів можлива як повна, так і вибіркова деструкція полімерів за рахунок правильного вибору ензиму (табл. 1) .