Создание нового бурового раствора с использованием биотехнологий

Nov 26, 2023

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12080 (2023) Цитировать эту статью

248 Доступов

Подробности о метриках

Повреждение пласта является хорошо известной проблемой, которая возникает на этапах разведки и добычи в секторе добычи нефти и газа. Это исследование было направлено на разработку новой рецептуры бурового раствора с использованием экологически чистых биополимеров, в частности карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), а также наноструктурированных материалов и обычного поверхностно-активного вещества, додецилсульфата натрия (ДСН). Реологические свойства бурового раствора и влияние добавок на его свойства исследовались в масштабе микромодели при скорости потока 20 мл/ч. Концентрацию полимера и наноглины устанавливали на двух уровнях: 0,5 мас.% и 1 мас.% соответственно, а содержание ПАВ варьировали на трех уровнях: 0,1 мас.%, 0,4 мас.% и 0,8 мас.%. Результаты анализа межфазного натяжения (IFT) продемонстрировали значительное снижение межфазного натяжения между нефтью и водой с увеличением концентрации SDS. Кроме того, в соответствии со стандартом API было оценено реологическое поведение бурового раствора, включая прочность геля и тиксотропные свойства бурового раствора, в отношении изменений температуры, поскольку это имеет решающее значение для обеспечения присущей буровому раствору реологической стабильности. Реологический анализ показал, что вязкость раствора с наночастицами снижалась до 10 раз с увеличением скорости сдвига, тогда как вязкость других составов снижалась в 100 раз. Примечательно, что реологические свойства образца агара улучшились при температуре 150 °F из-за его полной растворимости в воде, тогда как другие составы продемонстрировали большее падение вязкости при этой температуре. По мере повышения температуры буровой раствор, содержащий наноструктурированные материалы, проявлял более высокую вязкость.

Повреждение пласта означает снижение абсолютной проницаемости или снижение относительной проницаемости добываемой жидкости. Этот ущерб можно свести к минимуму, используя соответствующие буровые растворы. Различные типы буровых растворов, включая буровой раствор на нефтяной основе (OBDM), буровой раствор на водной основе (WBDM), буровой раствор на газовой основе (GBDM) и соответствующие им добавки, используются в сочетании с подходящими глинистыми добавками1.

Выбор базового бурового раствора существенно влияет на его поведение во время буровых работ. OBDM широко признана лучшей системой благодаря своим смазочным свойствам2. Эта система обеспечивает стабильность ствола скважины, низкий крутящий момент и сопротивление, отличный контроль водоотдачи и качество фильтрационной корки, подходящие реологические свойства для очистки скважины и температурную стабильность3,4. Сланцевые формации имеют тенденцию разбухать при проникновении буровых растворов на водной основе (WBDF), что приводит к нестабильности стенки скважины. Чтобы предотвратить набухание, часто предпочитают использовать OBDM, поскольку между нефтью и сланцем нет взаимодействия. Однако для решения экологических проблем также можно использовать растворы на водной основе (WBM). Таким образом, буровые растворы играют решающую роль в нефтегазовой отрасли5,6.

Буровые растворы выполняют многочисленные функции в буровых операциях, включая очистку скважин, контроль пластового давления, суспензирование бурового шлама, герметизацию проницаемых пластов, стабильность ствола скважины, уменьшение повреждения пласта, охлаждение, смазку, поддержку долота и бурового агрегата, передачу гидравлической энергии на инструменты и долото, обеспечивающее адекватную оценку пласта, ингибирование коррозии, снижение воздействия на окружающую среду и упрощение цементирования и бурового раствора для заканчивания7,8,9. Эти функции бурового раствора достигаются за счет использования сложной химии на основе добавок. Присадки используются для улучшения свойств буровых растворов, таких как плотность, реология, водоотдача, щелочность, содержание солей, содержание твердых веществ, соотношение нефти и воды, содержание песка, электрическая стабильность и другие соответствующие свойства. Плотность бурового раствора особенно важна, поскольку чрезмерное ее увеличение может привести к разрушению пласта10,11. Реологические свойства, включая кажущуюся вязкость (AP), пластическую вязкость (PV) и предел текучести (YP), являются важнейшими характеристиками во время буровых работ12,13. Среди различных реологических свойств прочность геля (GS) определяется как способность бурового раствора удерживать частицы бурового раствора во взвешенном состоянии14,15. Прочностные свойства раствора играют ключевую роль при бурении горизонтальных и многозаходных скважин.