Новые термостойкие химреагенты для бурения скважин

Основой структуры гуминовых кислот (ГК) являются конденсированные системы, включающие алициклические и ароматические кольца с несущими боковыми цепями, функциональные группы как приядре, так и в боковых цепях [1,2]. По содержанию углерода (С), водорода (Н), кислорода (О) и азота (N) элементный состав ГК бурых углей специфичен и отличается от другого природного сырья (см. табл.1).

В зависимости от природы гуматсодержащего сырья и стадии метаморфизма атомные отношения Н/С, О/С, и С/N в макромолекулах ГК находятся соответственно в пределах 0,6-1,2; 0,3-0,6 и 14-60.
Амфолитная природа ГК является благоприятным фактором межмолекулярного взаимодействия с полиэлектролитами полианионного и амфолитного характера (КМЦ, ПАЦ, ПАА , Гипан) способствует ассоциативному соединению этих макромолекул в «грозди винограда», обеспечивает пластифицирующее действие гуматов по отношению к полиакрилатам и разжижающее действие на буровые и тампонажные растворы [3,4]. Высокая термостабильность полимерной системы, содержащей гуматы, поддерживается благодаря антиокислительной способности фенольных гидроксилов и азотсодержащих групп ГК, уменьшающих на 30-50% необратимую механодеструкцию акриловых полимеров и реагентов на основе целлюлозы.
ООО «Русская горнопромышленная компания» (ООО «РГК») и ООО «НПО «Химбурнефть» совместно разработали новые термостойкие полимерлигнитные химреагенты марок: «ЛИГ-ФИЛ», «ЛИГ-ВИС» и «ЛИГ-СТА Б» на основе гуминовых кислот (ГК) бурых углей и органических модификаторов.
Импортозамещающие полимерлигнитные химреагенты предназначены для применения в различных системах буровых растворов для комплексного регулирования различных регламентированных технологических показателей при строительстве нефтегазовых скважин.

• «ЛИГ-ФИЛ» («LIG-FIL») — высокотермостойкий понизитель фильтрации ( водоотдачи) и с табилизатор реологических свойств бурового раствора (зарубежные аналоги: «SHALE-CHEK», «POLY RX» M- I Drilling Fluids,США; «Polydrill®», BASF, Германия).

• «ЛИГ-ВИС» («LIG-VIS») понизитель вязкости (разжижитель — низкотиксотропный регулятор вязкости) буровых растворов (Зарубежные аналоги «SPERSERNE-SF» M- I Drilling Fluids,США; «BORRE-THIN CFL», Borregaard, Норвегия).

• «ЛИГ-СТА Б» («LIG-STAB») полимерный ингибитор сланцев, глин и неустойчивых глинистых отложений и аргиллитов (Зарубежные аналоги:«SULFATROL», «SOLTEX» (США).

Исследование полимерлигнитного материала «ЛИГ-ФИЛ» (ТУ 2458-001-33686171-2015) в концентрациях от 0,5 до 3% в полимер-глинистых буровых растворах показали, что оптимальная концентрация полимерлигнитного материала «ЛИГ-ФИЛ» в буровом растворе соответствует 1,5 масс. %. Установлено,что после прогрева в течение 8 часов при температуре 85 °С буровой раствор сохраняет свои первоначальные свойства (см.табл.2).

Другой полимерлигнитный химреагент «ЛИГ-ВИС» (ТУ 2458-002-33686171-2015) эффективно регулирует структурно-механические свойства пресных и минеральных буровых растворов, обладает разжижающим эффектом и стабилизирует фильтрационные свойства бурового раствора при повышенных температурах.

Тестовыми испытаниями реального утяжелённого баритом до 2,10 г/см3 полимер-глинистого бурового раствора скв.№25 Серноводская НК «Роснефть» установлено, что обработка «ЛИГ-ВИС» в количестве до 3% масс. обеспечила снижение структурно-реологических показателей: от повышенных значений СНС10 сек/10 мин до значений (Gels) 54/108 фунт/100 фут2 и улучшение фильтрационных свойств раствора — показателя фильтрации до 1,0 см3 (за 30 мин при 0,7 МПа).

Третий полимерлигнитный химреагент «ЛИГ-СТА Б» — ингибитор неустойчивых глинистых минералов выпускается по ТУ 2458-003-33686171-2015. На рисунке 1 представлены результаты тестирования полимерлигнитного химреагента «ЛИГ-СТА Б» в хлоркалиевом биополимерном буровом растворе как ингибитора неустойчивых Кыновских отложений глинистых и аргиллитовых минералов (Республика Татарстан), выполненных на тестере продольного набухания OFITE «SWELLMETER». Величина набухания образца глинистого минерала в хлоркалиевом биополимерном буровом растворе, содержащем 2,0% «ЛИГ-СТА Б» за 500 минут (более 8 час) не превысила 7,0%, что в индентичных условиях тестирования на 35-40% ниже по сравнению с исходным биополимерным буровым раствором.

Все выпускаемые марки термостойких полимерлигнитных химреагентов «ЛИГ-ФИЛ», «ЛИГ-ВИС» и «ЛИГ-СТА Б» сертифицированы и имеют полный комплект техдокументации (технические условия, сертификаты соответствия, паспорта безопасности) относится к 4 классу «Малоопасные вещества» по ГО СТ 12.1.007-7 и рекомендованы к внедрению при бурении разведочных и эксплуатационных нефтегазовых скважин в различных горно-геологических условиях России и Зарубежья.

Список литературы

1. Комиссаров И.Д., Логинов Л.Ф. Молекулярная структура и реакционная способность гуминовых кислот, Гуминовые вещества в биосфере,1993, №4 с.36-45.

2. Калабин Г.А., Каницкая Л.В., Кушнарев Д.Ф. Количественная спектроскопия ЯМР природного органического сырья и продуктов его переработки. Москва. Химия: 2000, с.360-367.

3. Алишанян В.Р., Вахрушев Л.П., Гаврилов Б.М., Дадыка Л.А., Мойса Ю.Н., Пеньков А.И. Физико-химические свойства метакриловых сополимеров, пластифицированных гуматами. Тезисы докладов на 2-ой научно-технической конференции по пластификации полимеров, Казань, 1984,с.213.

4. Гаврилов Б.М. Лигно-полимерные реагенты для буровых растворов, Краснодар: Просвещение-Юг, 2004, 398с.

.

Текст и фото: Крамарова Елена Александровна, президент ООО «Русская Горнопромышленная компания» (г. Москва),
Мойса Юрий Николаевич, директор ООО «НПО «Химбурнефть», кандидат химических наук (г. Краснодар)