Технологии
Высокоэффективные решения для глушения скважин с АВПД
На современном этапе развития нефтедобывающего комплекса одна из основных задач – это поддержание достигнутого уровня добычи нефти. Эта задача решается за счёт увеличения объёмов бурения, а также посредством интенсификации работы старых эксплуатационных скважин на месторождениях. Последнее обстоятельство ведёт к значительному увеличению числа текущих и капитальных ремонтов скважин.
Наиболее важную роль в процессе выполнения ремонтных работ играют жидкости глушения, научно обоснованный выбор которых обеспечивает предупреждение таких осложнений, как поглощение, нефтегазопроявление, снижение продуктивности скважин в послеремонтный период и агрессивное коррозионное воздействие на внутрискважинное оборудование.
Годовая потребность отрасли в технологических жидкостях глушения, не содержащих твёрдой фазы, в широком диапазоне плотностей исчисляется сотнями тысяч тонн. Использование таких жидкостей ограничено узким ассортиментом применяемых солей.
Особое место среди жидкостей глушения занимают тяжелые рассолы, широкое применение которых обусловлено стремлением обеспечить максимальную степень сохранения коллекторских свойств продуктивных пластов, характеризующихся высокими давлениями.
Рис. 1. Растворимость солей при 20°C
Жидкости глушения на водной основе являются наиболее технологичными, наименее токсичными и экологически безопасными. К числу основных компонентов для приготовления рассолов плотностью 1350-1800 кг/м3 относятся хлорид кальция, бромиды калия, натрия, кальция, цинка, карбонат и формиат калия, нитрат кальция (Рис.1). Существующий ряд специфических свойств тяжелых рассолов диктует необходимость соблюдения жестких правил при работе с ними.
Во-первых, тяжелые рассолы стоят кратно дороже легких и утяжеленных. Во-вторых, почти все они обладают повышенной или высокой коррозионной активностью, особенно при температурах выше 90°С. В-третьих, многие из них кристаллизуются при низких температурах. Вследствие высокой концентрации солей возникают сложности при регулировании реологических и фильтрационных показателей рассолов, что иногда приводит к поглощениям или другим осложнениям.
Рассмотрим плюсы и минусы данных реагентов. К примеру, рассол хлорида кальция плотностью 1300 кг/м3 кристаллизуется при температуре около -50°С, что обуславливает его широкое применение при ремонте скважин, однако при плотности 1400 кг/м3 кристаллизация в рассоле начинается при 13°С. Жидкости глушения на основе карбоната калия имеют сильнощелочную реакцию и склонны к интенсивному осадкообразованию при контакте с хлоркальциевыми пластовыми водами. Растворы на основе бромидов дороги и обладают повышенной коррозионной активностью. Формиат калия вследствие своей дефицитности применяется лишь в единичных случаях.
За рубежом практически все рассолы плотностью выше 1400 кг/м3представлены растворами бромосодержащих солей. Наиболее широко используется бромид кальция. Он производится в виде раствора плотностью 1700 кг/м3 (температура кристаллизации -13°С) или 95% концентрата. В интервале плотности 1400-1810 кг/м3 чаще всего используются рассолы на основе хлорида и бромида кальция. Добавка хлорида кальция увеличивает плотность базовой жидкости, снижает её стоимость.
В целях глушения скважин с высокими пластовыми давлениями, а также для удешевления стоимости жидкости глушения группа российских ученых под руководством профессора, д.т.н. Рябоконя С.А., разработала синергетический солевой состав на основе нитратов и хлоридов кальция, рабочая плотность жидкости глушения на его основе достигала 1800 кг/м3.Именно благодаря их исследованиям, появилась техническая возможность использования нитрата кальция при ремонте и заканчивании скважин.
В последнее десятилетие широкое применение нашли тяжёлые жидкости глушения плотностью 1,4-1,85 г/см3 на основе солевых составов, где один из компонентов нитрат кальция – КТЖ-1600+ (ТУ 2458-004-41959430-2009, ООО «Нефтегазбурсервис»), ТЖС (ТУ 2458-036-53501222-2012, АО «ПОЛИЭКС»), СТЖГ-МПС (ТУ 2149-024-92627037-2013, ЗАО «Макс Петролеум Сервис»).
Существует ряд патентов по технологическим жидкостям глушения на основе нитрата кальция, где помимо заявленного реагента, присутствуют хлорид кальция, хлорид цинка в различных соотношениях, ингибиторы коррозии, ингибиторы солеотложений, гидрофобизаторы.
Наибольший интерес представляют рассолы на основе водных растворов смеси хлорида кальция и нитрата кальция ввиду их аномальной плотности. При том, что плотность насыщенного раствора хлорида кальция 1420 кг/м3, плотность насыщенного раствора нитрата кальция 1560 кг/м3, плотность насыщенного раствора их смеси равна 1780 кг/м3. В связи с этим целесообразно применение данной композиции солей в скважинах с аномально высокими пластовыми давлениями. Российские нефтегазодобывающие и нефтесервисные компании используют смесь солей нитрата и хлорида кальция для приготовления жидкостей глушения плотностью 1350-1600 кг/м3.
Немаловажное значение для выбора соотношения компонентов композиции тяжёлых солей является температура кристаллизации рассола. Определённым соотношениям солей нитрата кальция и хлорида кальция соответствуют различные точки кристаллизации. Так, раствор смеси солей нитрата кальция и хлорида кальция в соотношении 1:1 плотностью 1,45 г/см3 имеет температуру кристаллизации ниже -50°С, раствор смеси данных солей плотностью 1,6 г/см3 имеет температуру кристаллизации -18°С.
В 2013 году АО «ОХК «УРАЛХИМ», ведущий производитель минеральных удобрений в Российской Федерации, начало производство безводного нитрата кальция марки «Премиум» для нефтегазовой сферы на Кирово-Чепецком химическом комбинате. Продукт получился уникальным для российского рынка, так как содержание основного вещества составляет более 96% (по факту 98%), мутность рассола плотностью 1420 кг/м3 менее 10 NTU, рассол на основе нитрата кальция имеет низкую коррозионную активность.
Спецификация безводного нитрата кальция марки «Премиум» представлена в табл. 1.
Cледует отметить, что коррозионная агрессивность раствора нитрата кальция плотностью 1450 кг/м3 при температурах 20°С, 90°С, 150°С классифицируется как низкая и удовлетворяет требованиям, принятым в нефтегазовой отрасли, менее 0,12 мм/год. (Табл. 2).
В 2014-2017 годах были проведены положительные лабораторные исследования и опытно-промысловые испытания нитрата кальция производства Филиала «КЧХК» АО «ОХК «УРАЛХИМ» на объектах ООО «РН-Юганскнефтегаза», ООО «РН-Пурнефтегаза» и ОАО «Самаранефтегаз», в филиале «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз». На сегодняшний день АО «ОХК «УРАЛХИМ» является официальным поставщиком в адрес вышеуказанных компаний, где нитрат кальция марки «Премиум» успешно используется для приготовления тяжёлых жидкостей глушения плотностью 1350-1600 кг/м3.
Литература
- Рябоконь С.А. Технологические жидкости для заканчивания и ремонта скважин. Издание второе. Краснодар, 2009. 337 с.
- Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12.03.2013 г. № 101.
- РД 153-39-023-97. Правила ведения ремонтных работ в скважинах. М.: НПО «Бурение», 1997
Информация об авторе: А.В. Шишкин, менеджер по продвижению продуктов для нефтегазового сектора, АО «ОХК «УРАЛХИМ». Пресненская набережная, д.6, стр.2, бизнес-центр «Империя Тауэр», 35 этаж, г. Москва, Российская Федерация. Тел. 8 (495) 721 89 89, mail: anton.shishkin@uralchem.com, www.uralchem.com