Вибір оптимальних рецептур бурових розчинів для розкриття нафтових пластів

Abstract

Дисертація присвячена підвищенню якості розкриття продуктивних нафтових пластів на основі використання оптимальних рецептур біополімерних бурових розчинів з поверхнево-активними речовинами (ПАР). Проаналізовано сучасні технології та системи бурових розчинів для розкриття продуктивних нафтових пластів. Звернута увага на фактори, що впливають на погіршення проникності продуктивних пластів. Удосконалено модель та обгрунтовано критерії оптимальності вибору рецептур бурових розчинів для якісного розкриття продуктивних нафтових пластів. Запропонована двоетапна процедура вибору оптимальних рецептур бурових розчинів. На першому етапі вибирають базову рецептуру бурових розчинів із розв’язку допоміжної квазіеквівалентної задачі, а на другому етапі на основі базової рецептури вибирають оптимальну композицію ПАР із умови мінімізації міжфазного натягу на границі розділу фаз фільтрат бурового розчину - нафта. Вивчено вплив найбільш поширених в бурінні ПАР на коефіцієнт міжфазного натягу та визначено їх критичні концентрації міцелоутворення. Обгрунтовано за критерієм мінімального міжфазного натягу оптимальні рецептури гуматно-біополімерного бурового розчину (ГББР) та біополімерного (ББР) бурових розчинів для розкриття продуктивних нафтових пластів. Досліджено реологічні властивості та вивчено структуру емульсій фільтратів ГББР і ББР з нафтами Мільківського і Бугруватівського родовищ. Підібрана оптимальна композиція ПАР і проведено промислове випробування біополімерного бурового розчину Біокар на свердловині 96 Яблунівського НГКР.

Диссертация посвящена повышению качества вскрытия продуктивных нефтяных пластов на основе применения оптимальных рецептур биополимерных буровых растворов с поверхностно-активными веществами (ПАВ). Проанализированы современные технологии и системы буровых растворов для вскрытия продуктивных нефтяных пластов. Изучены факторы, влияющие на ухудшение проницаемости продуктивных пластов. На основе анализа современных систем буровых растворов выявлена тенденция использования биополимерных систем, которые не содержат глинистой фазы, обеспечивают низкую фильтрацию, имеют достаточно высокую термо - и солеустойчивость, предотвращают набухание и диспергирование глинистых минералов в пласте. Обращено внимание на целесообразность регулирования поверхностных свойств на границе раздела фаз фильтрат бурового раствора - нефть с использованием ПАВ. Усовершенствована модель выбора оптимальной рецептуры обработки бурового раствора, особенность которой состоит в гибком выборе критерия оптимальности в зависимости от геолого-технических условий бурения скважины. Уточнены критерии оптимальности задачи выбора рецептуры бурового раствора. Предложена двухэтапная процедура выбора оптимальной рецептуры бурового раствора: сначала на основе решения вспомогательной задачи обосновывают базовую рецептуру, а затем подбирают оптимальную рецептуру для вскрытия продуктивных нефтяных пластов. Поверхностные свойства на границе раздела фаз фильтрат бурового раствора -нефть изучались по коэффициенту межфазного натяжения. Для его измерения использовали метод объема капли или сталагмометричний метод. На примере базовых рецептур гуматно-биополимерного (ГББР) и биополимерного (ББР) буровых растворов изучено влияние наиболее распространенных ПАВ на коэффициент межфазного натяжения и определены их критические концентрации мицеллообразования. Построены планы и приведены результаты экспериментов для выбора оптимальных композиций ПАВ в ГББР и ББР. За критерием минимального межфазного натяжения подобраны оптимальные рецептуры ГББР и ББР для вскрытия продуктивных нефтяных пластов. Дана оценка их влияния на восстановление проницаемости кернов. Изучены реологические свойства эмульсий фильтратов ГББР и ББР с нефтями соответственно Милькивского и Бугруватовского месторождений. Показано, что для определенных составов и концентраций фильтратов наблюдаются высокие значения вязкостных свойств эмульсий, а оптимальные добавки ПАВ к буровым растворам с целью улучшения поверхностных свойств существенно уменьшают вязкостные свойства эмульсий. С помощью цифрового микроскопа Webbers G50S DeepViewer и компьютерной программы Matlab изучено структуру эмульсий. Определены размеры, построено эмпирическое распределения частиц по размерам. Подобрана оптимальная композиция ПАВ к биополимерному буровому раствору Биокар для первичной обработки на скважине 96 Яблуновского месторождения (мае. %: жиринокс 0,3; савенол 0,5), которая уменьшает коэффициент межфазного натяжения от 13,3 до 7,6мН/м. Изучена динамика изменения коэффициента межфазного натяжения в процессе бурения, определена периодичность восстановления концентрации композиции ПАВ в составе бурового раствора.

The dissertation is devoted to improving the quality of productive oil reservoirs completion on the basis of the optimal drilling-mud compositions with surfactants. The modem technology and modem systems of mud to complete productive oil reservoirs were analyzed. The attention to the factors that influence the contamination of productive layers was paid. The model and the criteria of optimal selection of mud compositions for productive oil reservoirs quality completion were improved. The two-step procedure for the selection of optimum mud formulations was offered. During the first stage the basic drilling-mud composition with auxiliary boundary problem is selected and during the second stage the optimal composition of surfactants is selected on the ground of the basic formulation to minimize interfacial tension at the interface of filtrate drilling mud - oil. The influence of the most common surfactants in drilling on the index of interfacial tension was studied and their critical micelle formation concentrations were defined. Optimal humate-biopolymer and biopolymer drilling-mud compositions for oil reservoirs completion were grounded by the minimum interfacial tension criterion. The rheological properties and the structure of the humate-biopolymer and biopolymer mud filtrates’ emulsions with oil of Milkivske and Buhruvativske fields were researched. The optimum surfactant composition was selected and industrial trial of biopolymer Biokar mud in the 96 Yabluniv field well was conducted.