Краткое описание видов загрязнений и методов очистки растворов
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЦЕМЕНТОМ
Симптомы
1. Увеличение вязкости и СНС.
2. Повышение рН, Pm и Pf (в особенности Pm).
3. Увеличение водоотдачи.
4. Рост содержания извести и растворимого кальция (через некоторое время).
Очистка
1. В зависимости от типа используемого раствора, для снижения рН и осаждения растворимого кальция можно использовать SAPP или TANNATHIN® (см. Рис. 2 и 3). После этого освободившиеся частицы глины будут вступать в реакцию с понизителем вязкости и дефлоккулянтом.
2. Добавить в раствор большой объем воды и SPERSENE™ для регулирования реологических характеристик. Для регулирования водоотдачи после нормализации реологических характеристик применить бентонит.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ МАГНИЕМ
Симптомы
1. Нестабильные ДНС и водоотдача.
2. Повышенная жесткость раствора после обработки кальцинированной содой.
Обработка
Примечание: описанный ниже метод пригоден для обработки раствора при малом уровне загрязнения, например при загрязнении морской водой. При обильном загрязнении раствора магнием (например, при загрязнении карналлитом) использовать каустик НЕЛЬЗЯ!
1. Повысить рН раствора до 11 с помощью каустической соды или едкого кали (KOH) для удаления магния (см. Табл. 2 и 3).
2. Чтобы предотвратить восстановления магния из Mg(OH)2, поддерживать рН на указанном уровне.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИПСОМ ИЛИ АНГИДРИТОМ
Симптомы
1. Рост вязкости и СНС.
2. Повышение водоотдачи.
3. Повышенное содержание растворенного кальция.
4. Возможное снижение Pf и рН.
Очистка
1. Осадить или удалить из раствора кальций добавлением фосфатов или кальцинированной соды (см. Табл. 2 и 3). Снизить вязкость с помощью лигносульфонатов и каустической соды. Снизить водоотдачу с помощью бентонита, POLYPAC® или RESINEX®.
2. Оставить гипс или ангидрит в растворе, чтобы довести концентрацию растворенного кальция выше 600 мг/л. Нормализовать вязкость с помощью лигносульфоната, рН – каустической содой, водоотдачу – бентонитом и POLYPAC®.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ СОЛЬЮ
Симптомы
1. Повышение вязкости.
2. Повышение водоотдачи.
3. Рост содержания растворенного кальция и хлоридов.
4. Снижение рН и Pf.
Обработка
1. Если сразу же после бурения в солевом пласте планируется спуск обсадной колонны, снизить концентрацию NaCl добавлением воды. Обработать раствор лигносульфонатом для нормализации вязкости, для восстановления уровня рН и Pf - обработка каустической содой и известью в пропорции 1:2, для снижения водоотдачи применить POLYPAC® UL и бентонит.
2. Если спуск обсадной колонны не планируется, а вскрытый интервал будет оставлен необсаженным в течение продолжительного времени, необходимо насытить раствор хлоридом натрия (солью), чтобы предотвратить кавернообразование. Вязкость нормализуется с помощью лигносульфонатов, каустической соды и извести. Если содержание твердой фазы в растворе соответствует норме, для нормализации вязкости можно использовать небольшое количество POLYPAC® R. Водоотдачи снижается обработкой раствора крахмалом и/или POLYPAC® R с предварительно гидратированным бентонитом. Если для снижения водоотдачи используется крахмал, для предотвращения его ферментации необходимо поддерживать концентрацию NaCl на уровне 190 000 мг/л или обработать раствор бактерицидом.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИТОКОМ СОЛЕНОЙ ВОДЫ ИЛИ ГАЗА
Симптомы
1. Увеличение уровня в приемной емкости.
2. Увеличения объема жидкости, поступающей из скважины.
Действия
1. Остановить насос.
2. Произвести подъем КНБК над забоем до выхода ведущей трубы из вкладыша.
3. Закрыть ПВУ.
4. Измерить давление в колонне бурильных труб, рассчитать вес раствора для задавливания притока.
5. Утяжелить раствор, вымыть приток циркуляцией при малой производительности насоса.
6. Если в скважину поступил приток газа, удалить газ при помощи наземного циркуляционного оборудования и дегазаторов.
7. Если в скважину поступил приток соленой воды, вымыть приток и утилизировать соленую воду (по возможности), обработать раствор дефлоккулянтами и каустической содой. Может потребоваться добавление пресной воды для снижения концентрации NaCl. Для нормализации рН и Pf может потребоваться еще и обработка раствора небольшим количеством извести и каустической соды.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ КАРБОНАТАМИ
Симптомы
1. Повышение СНС.
2. Увеличение Pf при постоянном уровне рН.
3. Увеличение разницы между Pf и Mf.
4. Повышение содержания карбонатов и бикарбонатов.
Обработка
1. Повысить уровень рН до 10,3 – 11,3.
2. Добавить известь и/или гипс – источники кальция, необходимого для осаждения карбонатов в виде CaCO3 (см. Табл. 2 и 3).
ЗАГРЯЗНЕНИЕ СЕРОВОДОРОДОМ
Симптомы
1. Снижения показателей щелочности.
2. Неприятный запах (тухлых яиц) от выкидной линии.
3. Почернение раствора или труб.
Обработка
1. Повысить рН до 11 – 11,5 с помощью каустической соды.
2. Обработать раствор известью.
3. Добавить оксид цинка * (см. Табл. 2 и 3).
*Можно использовать и другие соединения цинка, например карбонат цирка или хелатные соединения цинка. В буровом растворе необходимо поддерживать избыточную концентрацию цинк-содержащих соединений.
Табл. 2. Химическая обработка буровых растворов (в английской системе единиц)
| Загрязняющее вещество | Ион загрязняющего вещества | Метод обработки | Концентрация (фунтов/баррель) |
| Диоксид углерода | Карбонат Бикарбонат | Гипс для снижения рН Известь для повышения рН Известь для повышения рН | мг/л х Fw х 0,00100 мг/л х Fw х 0,000432 мг/л х Fw х 0,00424 |
| Гипс или ангидрит | Кальций | Кальцинированная сода SAPP Бикарбонат натрия | мг/л х Fw х 0,000928 мг/л х Fw х 0,000971 мг/л х Fw х 0,00735 |
| Известь или цемент | Кальций и гидроксил | Бикарбонат натрия SAPP Лимонная кислота | фунтов/барр х известь х 1,135 фунтов/барр х известь х 1,150 фунтов/барр х известь х 1,893 |
| Жесткая вода, морская вода | Кальций и магний | Каустическая сода | мг/л х Fw х 0,00116 |
| Сероводород | Сульфиды (H2S, HS-, S2-) | Оксид цинка* с каустической содой для поддержания рН на уровне выше 10,5 | мг/л х Fw х 0,00091 |
*Можно использовать и другие соединения цинка, например карбонат цирка или хелатные соединения цинка. В буровом растворе необходимо поддерживать избыточную концентрацию цинк-содержащих соединений.
Примечания:
1. Fw – долевое содержание воды по результатам ретортного анализа, в %.
2. Концентрация извести (фунт/баррель)= 0,26(Pm-(Pf x Fw)).
Табл. 3. Химическая обработка буровых растворов (в метрической системе единиц).
| Загрязняющее вещество | Ион загрязняющего вещества | Метод обработки | Концентрация (кг/м3) |
| Диоксид углерода | Карбонат Бикарбонат | Гипс для снижения рН Известь для повышения рН | мг/л х Fw х 0,00285 мг/л х Fw х 0,00121 |
| Гипс или ангидрит | Кальций | Кальцинированная сода SAPP Бикарбонат натрия | мг/л х Fw х 0,00265 мг/л х Fw х 0,00277 мг/л х Fw х 0,002097 |
| Известь или цемент | Кальций и гидроксил | Бикарбонат натрия SAPP Лимонная кислота | кг/м3 х известь х 3,23 кг/м3 х известь х 3,281 кг/м3 х известь х 5,4 |
| Жесткая вода, морская вода | Кальций и магний | Каустическая сода | мг/л х Fw х 0,00285 |
| Сероводород | Сульфиды (H2S, HS-, S2-) | Оксид цинка* с каустической содой для поддержания рН на уровне выше 10,5 | мг/л х Fw х 0,002596 |
*Можно использовать и другие соединения цинка, например карбонат цинка или хелатные соединения цинка. В буровом растворе необходимо поддерживать избыточную концентрацию цинк-содержащих соединений.
Примечания:
1. Fw – долевое содержание воды по результатам ретортного анализа, в %.
2. Концентрация извести (кг/м3) = 0,074178(Pm-(Pf x Fw)).
é - повышение, ê - понижение, ì - небольшое повышение, î - небольшое понижение, -- - без изменений.
Табл. 4. Краткий справочник по типам загрязнения и методам обработки буровых растворов.
| Загрязняющее вещество | У.в. | ВМ | ПВ | ДНС | СНС | ВО | рН | Pm | Pf | Mf | Cl- | Ca2+ | Тв. фаза | Обработка | |
| Цемент | - | é | - | é | é | é | é | é | é | é | - | éрНê 11,5 | - | Бикарбонат, SAPP, понизитель вязкости; бикарбонат и лимонная к-та | |
| Гипс или ангидрит | - | é | - | é | é | é | ê | ê | ê | ê | - | é | - | Каустик, разбавление водой и понизителем вязкости или кальцинированной содой (с регуляторов водоотдачи) | |
| Соль | - | é | - | é | é | é | ê | ê | ê | ê | é | éì | - | Каустик, разбавление водой, понизитель вязкости и регулятор водоотдачи | |
| Карбонат или бикарбонат | - | é | - | é | é | ì | ê | ê | ì | é | - | ê | - | рН<10,3: известь рН 10,3 – 11,3: известь и гипс рН>11,3: гипс | |
| Сероводород | - | é | - | é | é | é | ê | ê | ê | ê | - | ì | - | Каустик, известь и источник цинка (оксид цинка) | |
| Тв. фаза | старые | ì | ì | ì | - | ì | - | - | - | - | - | - | - | é | Разбавление водой и использование механической системы очистки |
| новые | ì | ì | ì | ì | ì | ì | î | î | î | î | ì | ì | é | Разбавление водой, понизитель вязкости, использование механической системы очистки |
Примечания: У.в. – удальный вес, ВМ – вязкость по Маршу, СНС – статическое напряжение сдвига,ПВ – пластическая вязкость, ДНС – динамическое напряжение сдвига, ВО – водоотдача.