Диссертация (Совершенствование технологии промывки скважин путем применения полифункциональных реагентов на основе таллового пека)

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. ГубкинаНа правах рукописиЦарьков Александр ЮрьевичСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕАГЕНТОВНА ОСНОВЕ ТАЛЛОВОГО ПЕКАСпециальность 25.00.15 – Технология бурения и освоения скважинДиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель,доктор технических наук, профессорБалаба В.И.Москва – 2019СодержаниеВведение ........................................................................................................................... 5Глава 1 Состояние проблемы, цель и задачи исследования ...................................... 121.1 Постановка проблемы .............................................................................................

131.1.1 Анализ промыслового опыта применения буровых растворов в северныхрегионах России ............................................................................................................ 141.1.2 Технологические требования к буровым растворам, материалам и реагентамдля их приготовления и обработки ............................................................................. 181.1.3 Полифункциональные реагенты для буровых растворов ................................

221.2 Анализ ресурсной базы для производства компонентов буровых растворов наводной и углеводородной основе ................................................................................ 231.2.1 Состояние производства компонентов буровых растворов на водной иуглеводородной основе ................................................................................................. 231.2.2 Сырьевая база лесохимической отрасли ............................................................ 251.3 Талловый пек как сырье для производства компонентов буровых растворов наводной и углеводородной основе ................................................................................ 291.3.1 Физико-химические свойства таллового пека ..................................................

301.3.2 Использование таллового пека в буровых растворах на водной основе ........ 351.3.3 Использование таллового пека в буровых растворах на углеводороднойоснове ............................................................................................................................. 401.4 Обоснование цели и задач исследования.............................................................. 44Глава 2 Используемые материалы, методики, методы исследования ...................... 462.1 Материалы и методики приготовления базовых растворов на водной основе 462.2 Материалы и методики приготовления базовых растворов на углеводороднойоснове .............................................................................................................................

482.3 Оценка технологических свойств базовых растворов......................................... 492.3.1 Структурно-реологические характеристики ..................................................... 492.3.2 Фильтрационные свойства .................................................................................. 492.3.3 Смазочные свойства ............................................................................................. 502.3.4 Электростабильность эмульсий .......................................................................... 5022.3.5 Поверхностное натяжение фильтрата ................................................................

502.3.6 Пенообразующая способность ............................................................................ 512.3.7 Ингибирующая способность ............................................................................... 522.3.8 Растворимость ингибиторов набухания глин.................................................... 522.4 Физико-химические методы исследования .......................................................... 52Глава 3 Разработка реагентов полифункционального действия для буровыхрастворов на водной основе ......................................................................................... 553.1 Реагенты на основе омыленного таллового пека .................................................

553.1.1 Рабочая гипотеза .................................................................................................. 553.1.2 Подбор состава и концентраций полифункционального реагента ................. 563.2 Реагенты на основе неомыленного таллового пека ............................................. 603.2.1 Обоснование выбора условий синтеза реагентов ............................................. 603.2.2 Оценка физико-химических свойств разработанных реагентов .....................

633.2.3 Оценка ингибирующих свойств реагентов ........................................................ 663.2.4 Оценка влияния реагентов на фильтрационно-емкостные свойства пород... 773.3 Сравнительные исследования разработанных реагентов ................................... 853.3.1 Исследование ингибирующих свойств .............................................................. 853.3.2 Механизм ингибирующего действия реагентов на основе таллового пека ... 883.3.3 Сравнительная оценка биоцидных свойств реагентов ..................................... 91Глава 4 Разработка реагентов полифункционального действия для буровыхрастворов на углеводородной основе .......................................................................... 944.1 Рабочая гипотеза ..................................................................................................... 944.2 Синтез реагентов .....................................................................................................

954.2.1 Определение свойств исходных веществ .......................................................... 954.2.2 Выбор условий синтеза реагентов ...................................................................... 964.3 Сравнительные исследования реагентов .............................................................. 994.3.1 Технологические свойства эмульгаторов........................................................... 994.3.2 Влияние разработанных эмульгаторов на поверхностное и межфазноенатяжение ..................................................................................................................... 1043Глава 5 Документационное сопровождение безопасного применения буровыхрастворов ......................................................................................................................

1115.1 Экологические аспекты технологии промывки скважин.................................. 1115.2 Паспорт безопасности бурового раствора .......................................................... 113Глава 6 Промысловая апробация результатов диссертационных исследований .. 1206.1 Применение буровых растворов на водной основе ........................................... 1206.2 Применение буровых растворов на углеводородной основе ...........................

122Заключение .................................................................................................................. 125Список использованной литературы ......................................................................... 127Приложение A. Технические условия ....................................................................... 159Приложение B. Паспорта безопасности.................................................................... 166Приложение C. Заключения ФГУ «Владимирский ЦСМ» .....................................

172Приложение D. Санитарно-эпидемиологическое заключение ............................... 175Приложение E. Патент RU2460752 ........................................................................... 177Приложение F. Оценка биоцидных свойств разработанного реагента ................. 181Приложение G. Протокол биотестирования отходов...............................................

188Приложение H. Протоколы сертификационных испытаний .................................. 190Приложение J. Сертификаты соответствия Системы ТЭКСЕРТ ........................... 194Приложение K. Справка о внедрении реагента «Смолополимер»......................... 197Приложение L. Акт внедрения результатов диссертационной работы ................. 1984ВведениеАктуальность темы исследования. Технологический процесс промывкиствола, являясь по сути обеспечивающим другие технологические процессыбурения скважины, в значительной степени определяет их эффективность, а в итоге– качество и стоимость скважины.

Так, если неэффективный процесс разрушенияпороды на забое может лишь затруднить процесс бурения скважины, сделать егоменее результативным, то использование неэффективной технологии промывкипри неблагоприятном стечении обстоятельств может привести к невозможностипродолжения ее бурения. Основной объем бурения скважин в Россииосуществляется в северных регионах, в суровых климатических условиях и снедостаточно развитой транспортной инфраструктурой. Применение в этихусловиях многокомпонентных буровых растворов сопряжено с необходимостьюдоставки на буровую большого количества разнообразных по требованиям ктранспортировке и хранению материалов и реагентов. В свою очередь,многообразие веществ, используемых для приготовления и обработки буровыхрастворов,предопределяетнеобходимостьпримененияадекватныхмеробеспечения экологической безопасности, прежде всего, при обращении стехнологическими отходами бурения.

Следовательно, практикой бурения всеверных регионах России востребованы высокотехнологичные буровые растворына основе полифункциональных реагентов. Для производства таких реагентовцелесообразно использовать, прежде всего, много тоннажные отходы химическихпроизводств. В этом случае параллельно будет решаться важная социальноэкономическая задача утилизации отходов и сохранения экологическогоравновесия природной среды. Проведенный в рамках диссертационногоисследованияанализресурснойбазыдляпроизводствакомпонентоввысокотехнологичных буровых растворов на водной и углеводородной основепоказал, что наиболее перспективным для этого является использование многотоннажного продукта сульфатцеллюлозного производства – таллового пека.Таким образом, существует практическая потребность в новых научнообоснованных технологических и технических решениях и разработках по5созданию многофункциональных реагентов для буровых растворов на водной иуглеводородной основе и, следовательно, имеющих существенное значение дляразвития нефтегазовой отрасли России.Актуальность рассматриваемой проблемы помимо выше изложенногоподтверждается также тем, что исследования осуществлялись в соответствии сПрограммой развития РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.