Формиат калия в бурении


Формиат калия 96%

Формиат Калия  порошок, легко растворимый в воде, не токсический, не вызывает коррозии, используется для достижения высокой плотности  в рассолах. Применяется в растворах на водной основе, в растворах заканчивания, капитального ремонта, а также при  гидроразрывах пластов. Плотность рассола в диапазоне от 8,4 до 13,1 фунт / галлон (1007 до 1570 кг/м3). Формиат Калия  также устраняет проблемы, связанные с образованием осадка, которые могут возникнуть при использовании раствора с содержанием ионов кальция в скважинах с высоким  содержанием карбоната, бикарбоната в пластовых флюидах. Формиат Калия  может применятся в калиевых ингибирующих системах буровых растворов как источник ионов К+ в случае невозможности использования KCl по экологическим соображениям (ограничения по ионам Cl—).

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Внешний вид Белый порошок
Химическая формула HCOOK
pH (25℃) 9-11
Плотность г/см3 1.57
pH 1% раствора 8-10
Мутность (25℃) 10 NTU Max
Хлориды (%) 0.20 Max
KOH как OH— (%) 0.50 Max
Общее содержание железа (ppm) 10 Max
Содержание кальция (ppm) 10 Max
10 Max

ОБЛАСТЬ И СПОСОБ ПРИМЕНЕНИ

Формиат Калия не вызывает коррозию, используется в растворах заканчивания, капитального ремонта скважин. Рассол формиат калия стабильный при высоких температурах и давлении. Формиат Калия стабилизирует сланцы, продлевает стабильность полимера и повышает устойчивость ствола скважины. Рассол на основе формиате калия улучшает продуктивность скважины и обладает превосходной совместимостью с пластовыми флюидами.

Рассол на основе формиате калия обеспечивает лучшую очистку ствола скважины, обеспечивая оптимальную подачу гидравлического потока жидкости. Формиат калия уменьшает потенциальное повреждение пласта в результате набухания или диспергирования глины.

Рассолы на основе формиате калия устраняют потенциальное повреждение пласта за счет осаждения карбоната, бикарбоната или сульфатных соединений, связанных с использованием растворов, содержащихионы кальция, где пластовые воды содержат высокие концентрации ионов бикарбоната и сульфата.

ТОКСИЧНОСТЬ И ОБРАЩЕНИЕ

Формиат Калия прошел экологическую сертификацию и допущен к применению на территории РФ в качестве компонента буровых растворов. Следует обращаться в соответствии с требованиями MSDS и общими требованиями к транспортировке, хранению и исполь­зованию промышленных химреагентов. Рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты (очки, перчатки) и соблюдать правила личной гигиены.

УПАКОВКА И ХРАНЕНИЕ

Формиат Калия пакуется в 25 килограммовые мешки или мешки весом в 1 тонну. Рекомендуется хранить в сухом прохладном месте, вдали от источников огня и воды. Следуйте безопасной практики складирования.

dcs-alliance.com

Применение безбаритовой системы бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия при строительстве горизонтальной скважины на продуктивный пласт «АС» Южно-Приобского месторождения

Use of non-barite drilling fluids system UNIFORM K on the basis of potassium formiate during the construction of a horizontal well on productive formation «AS» of Yuzhno-Priobskoe oilfield

S. CHEREVKO «Gazpromneft-Khantos» LLC, A. KHOMUTOV «Gazpromneft-NTC» LLC, M. SYROEGIN «Gazpromneft-Khantos» LLC, A. KOROLEV, S. POPOV, Y. LUKOVKIN «AKROS» LLC

Приведен обзор решений, мероприятий и исследований по буровому раствору, разработанный совместно специалистами ООО «Газпромнефть-Хантос», ООО «Газпромнефть-НТЦ» и нефтесервисной компанией ООО «АКРОС», позволивший решить ряд сложных технических задач, возникающих при строительстве интервала технической колонны и хвостовика на скважинах Южно-Приобского месторождения.

The article provides an overview of drilling fluids solutions, procedures and research, developed jointly by the specialists of «Gazpromneft-Khantos» LLC, «Gazpromneft-NTC» LLC and oilfield services company «AKROS» which allowed to solve a number of complex technical problems arising during the construction of the interval column and the liner in the wells of the Yuzhno-Priobskoye field.

В начале 2015 г. на месторождениях ООО «Газпромнефть-Хантос» с учетом усложнения применяемых конструкций скважин возникла необходимость изменения системы бурового раствора. С 2005 г. на месторождении для строительства наклонно-направленных скважин применялись пресные инкапсулирующие системы буровых растворов на основе акрилового полимера. Данные системы полностью обеспечивали процесс безаварийного строительства в скважинах с S-образным профилем и отходом от вертикали менее 2000 м. Усложнение применяемых конструкций, увеличение количества горизонтальных скважин, увеличение числа скважин с бурением

Основные проблемы при строительстве скважин возникают в интервалах залегания глин среднего катагинеза, которые очень чувствительны к гидродинамическим колебаниям, вызываемым гидравлическим потоком промывочной жидкости, и которые требуют определенного технологического подхода.

пилотного ствола потребовало пересмотра применяемых рецептур буровых растворов. Исходя из опыта применения различных рецептур буровых растворов в регионе, специалистами ООО «Газпромнефть-Хантос» было принято решение о применении полимерных хлоркалиевых систем. Основное отличие данных систем от пресных – наличие в рецептуре неорганического ингибитора. Хлоркалиевые системы буровых растворов имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с системами на основе акрилового полимера, в частности: высокую устойчивость наработки твердой фазы, более сбалансированный реологический профиль. Но используемая на кусте Южно-Приобского месторождения хлор-калиевая система бурового раствора в полной мере не решала проблемы устойчивости ствола скважины, так как данный куст расположен в месте, где стратиграфическое строение горных пород имеет максимальную геологическую неопределенность в условиях переслаивания слабосцементированных пород с различными физико-химическими свойствами, а наличие тектонического разлома делает строительство скважин на данном кусте весьма затратным процессом. Основные проблемы при строительстве скважин возникают в интервалах залегания глин среднего катагинеза, которые очень чувствительны к гидродинамическим колебаниям, вызываемым гидравлическим потоком промывочной жидкости, и которые требуют определенного технологического подхода.

Так, в первой половине 2017 г. на Южно-Приобском месторождении компанией ООО «Газпромнефть-Хантос» был реализован проект по строительству горизонтальной скважины на продуктивный пласт «АС». При реализации проекта специалистами ООО «Газпромнефть-Хантос» совместно со специалистами «Газпромнефть-НТЦ» был реализован комплекс технических мероприятий, обеспечивший успешное бурение скважины. Разработка проекта включала в себя подбор оптимальных решений всего комплекса буровых работ – выбор оптимальных КНБК, подбор рецептур и параметров буровых растворов, оптимизацию технологического процесса бурения на основе геомеханического моделирования и гидравлических расчетов. На начальной стадии разработки программы по буровым растворам для строительства горизонтальных скважин на продуктивный пласт «АС» Южно-Приобского месторождения специалистами был проведен детальный анализ технологических процессов по ранее пробуренным скважинам для определения основных геологических и технологических рисков при строительстве.

На основании поставленных задач и проведенного анализа по ранее пробуренным скважинам, а также с учетом всех особенностей геологического строения интервала под транспортную колонну специалистами нефтесервисной компании «АКРОС» была предложена безбаритовая система бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия.

По результатам проведенного анализа были определены следующие основные технологические вызовы, специфические для бурения горизонтальных скважин на продуктивный пласт «АС» Южно-Приобского месторождения: – определение оптимальной плотности бурового раствора при бурении транспортного ствола скважины и хвостовика;

– предотвращение поглощений бурового раствора в результате высоких значений эквивалентной циркуляционной плотности при бурении транспортного ствола (ЭЦП);

– обеспечение стабильности стенок скважины интервала транспортной колонны и горизонтального участка хвостовика, а также безаварийного спуска обсадной транспортной колонны и хвостовика, оборудованного под проведение многостадийного ГРП. Обеспечение стабильности ствола скважины в интервале транспортного ствола скважины и хвостовика приобретает особую важность в проектах, где бурение осуществляется на продуктивный пласт «АС» Южно-Приобского месторождения. Общеизвестно, что наибольшие трудности по обеспечению стабильности стенок возникают при необходимости проводки ствола через неустойчивые породы под зенитными углами свыше 60 градусов и азимутальными изменениями пространственной интенсивности. В таких условиях при разработке программы промывки необходимо решить целый ряд технических задач для обеспечения безаварийного бурения.

При выборе бурового раствора необходимо учитывать следующие требования:

– высокую экологичность применяемой системы бурового раствора; – нулевой сброс при бурении интервалов под транспортную колонну и хвостовик; – безамбарную технологию бурения скважин; – обеспечение стабильности стенок ствола скважины на протяжении всего периода проводки интервала; – толерантность системы бурового раствора к пластовой агрессии.

На основании поставленных задач и проведенного анализа по ранее пробуренным скважинам, а также с учетом всех особенностей геологического строения интервала под транспортную колонну специалистами нефтесервисной компании «АКРОС» была предложена безбаритовая система бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия. Данная система бурового раствора помимо повышенных ингибирующих свойств и полного отсутствия хлориона в своем составе может использоваться с удельным весом до 1,65 г/см3 без использования высокой концентрации инертного утяжелителя барита, что позволяет минимизировать воздействие негативных гидродинамических колебаний промывочной жидкости на слабосцементированные стенки ствола скважины в кольцевом пространстве скважины. Перед применением на месторождении ООО «Газпромнефть-Хантос» безбаритовая система бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия была исследована в лаборатории ООО «Газпромнефть-НТЦ», и по результатам исследования было получено положительное заключение о применении вышеуказанного типа бурового раствора в полевых условиях.

В табл. 1 приведены в сравнении основные параметры буровых растворов на основе смеси бинарных солей (хлорида калия/натрия) и формиата калия. При подготовке программы промывки, в особенности под интервал транспортной колонны, были проанализированы реологический профиль системы при различных температурах, фильтрационные свойства, совместимость с солями калия и натрия, а также взаимодействие с цементной агрессией. На основании полученных результатов были определены оптимальные границы параметров бурового раствора, концентрации реагентов, методика обработки бурового раствора и перевода скважины с одного типа раствора на другой. В процессе бурения параметры бурового раствора поддерживались в заранее определенном диапазоне, что позволило минимизировать риск возникновения осложнений, связанных с нестабильным поведением стенок ствола скважины и негативным внешнем воздействием пластовой агрессии.

Перед применением на месторождении ООО «Газпромнефть–Хантос» безбаритовая система бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия была исследована в лаборатории ООО «Газпромнефть–НТЦ», и по результатам исследования было получено положительное заключение о применении вышеуказанного типа бурового раствора в полевых условиях.

Также проведенные лабораторные исследования раствора UNIFORM K на основе формиата калия позволили выявить ряд направлений для повышения технологичности системы. Из рецептуры была полностью исключена смазывающая добавка, изменен подход к поддержанию уровня рН и контролю химических примесей (CO32 и HCO3). Внедренные в рецептуру изменения позволили отказаться от использования акриловых полимеров, что впоследствии дало возможность в процессе бурения интервала транспортного ствола скважины произвести конвертацию бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия в буровой раствор первичного вскрытия MAX-FLOW без потери производительного времени. При этом отказ от акриловых полимеров совершенно не повлиял на ингибирующие способности бурового раствора и стойкость системы к пластовой химической агрессии, что было подтверждено стабильностью химического состава фильтрата (P(f)/M(f) на протяжении всего срока строительства интервала под транспортную колонну (табл. 1, рис. 1 и 2).

Важным элементом мероприятий по повышению стабильности стенок скважины при строительстве транспортного ствола стал выбор плотности бурового раствора, изменение ингибирующей основы бурового раствора и ее химической стабилизации при помощи комбинированной обработки карбоната калия, кальцинированной и каустической соды. На основании геомеханических исследований, которые проводились в регионе специалистами «Газпромнефть-Хантос», было предложено помимо увеличения плотности бурового раствора до значений 1,45 г/см3 повысить ингибирующие свойства системы и отказаться от высокого содержания инертной твердой фазы (мраморной крошки и барита), заменив ее растворенной твердой фазой (формиатом калия до плотности 1,35 г/см3), что позволило стабилизировать ствол скважины за счет снижения гидродинамических колебаний и активности водного флюида системы бурового раствора и обеспечить безаварийное бурение и спуск транспортной колонны до фактического забоя. Также в процессе строительства скважины с применением безбаритовой системы бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия было использовано стационарное лабораторное оборудование E.P. Lubricity tester для измерения фактического коэффициента трения, при помощи которого была проведена сравнительная исследовательская работа по изучению влияния концентрации смазывающей добавки на коэффициент трения в различных типах буровых растворов с различной концентрацией твердой фазы. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что процентное содержание смазывающей добавки никак не влияет на снижение коэффициента трения, а изменяется только за счет применения смазывающей добавки с использованием качественных фрикционных присадок, которые обеспечивают образование прочной смазывающей пленки на трущихся поверхностях (рис. 3). Во время исследования было установлено, что в традиционно применяемых типах буровых растворов, как для первичного вскрытия, так и для бурения транспортного ствола скважины, диапазон коэффициента трения лежит в пределах от 19,2 до 23,5 (фунт/дюйм), при этом концентрация смазывающей добавки находится в диапазоне от 3 до 5 %, а в некоторых случаях достигает 20 % от объема, но, несмотря на это, для традиционных систем буровых растворов показатель коэффициента трения остается в вышеуказанном диапазоне. Если рассматривать коэффициент трения у безбаритовой системы бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия, то при нулевой концентрации смазывающей добавки показатель коэффициента трения во время бурения скважины был зафиксирован в диапазоне от 15,2 до 18,1 (фунт/дюйм). Данное сравнительное исследование традиционно используемых систем растворов и безбаритовой системы бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия говорит о высокой технологичности применяемой основы. Отсутствие смазывающих добавок в системе свидетельствует о ее экологичности, что немаловажно при строительстве скважин в водоохранных зонах и на морских проектах (рис. 4). Проанализировав полученные значения средней механической скорости и времени на промывку/шаблонировку, а также СПО при строительстве интервалов под транспортную колонну, можно однозначно утверждать, что безбаритовая система бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия является универсальной системой и обеспечивает оптимальные технико-экономические показатели при строительстве скважин в осложненных, до конца не изученных горно-геологических условиях (табл. 2). Интегрированный подход к разработке программы бурения, включающий подбор оптимальной долотной программы и КНБК, оптимизацию режимов бурения, подготовку и проработку программы промывки, а также замещение скважины при использовании различных систем бурового раствора на строительство скважины, позволил успешно завершить технологический цикл бурения скважины спуском компоновки для многостадийного ГРП. Общее время бурения скважины заняло 38 дней, что является абсолютным рекордом по строительству скважин на данной кустовой площадке. Стоит отметить, что сервис в области буровых растворов и реализация всех технических и технологических решений по данному направлению были обеспечены российской растворной компанией. Полученный опыт в области буровых растворов позволяет выделить перспективные решения при строительстве горизонтальных скважин на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами с пластов баженовская свита и палеозой:

Проанализировав полученные значения средней механической скорости и времени на промывку/шаблонировку, а также СПО при строительстве интервалов под транспортную колонну, можно однозначно утверждать, что безбаритовая система бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия является универсальной системой и обеспечивает оптимальные технико–экономические показатели при строительстве скважин в осложненных, до конца не изученных горно–геологических условиях.

– выбор плотностей буровых растворов должен быть подтвержден не только расчетами, исходя из величины минимально рекомендуемой репрессии на пласт, но и опытом бурения скважин в регионе, а также результатами геомеханического моделирования. При подборе рецептуры необходимо учитывать пластовую агрессию при бурении черкашинской свиты. Только на основании анализа этих четырех составляющих можно принять решение по выбору оптимальной плотности и основы бурового раствора, подобрать соответствующую рецептуру, параметры раствора и режимы бурения; – применение системы бурового раствора UNIFORM K на основе формиата калия с правильным выбором плотности позволяет обеспечить стабильность покрышки продуктивного пласта и безаварийную проводку скважины;

– бесспорным преимуществом данной системы бурового раствора является повышение термостабильности применяемых полимеров, что расширяет возможности применения этой системы, а отсутствие в ней хлориона делает ее экологически безопасной при использовании в водоохранных зонах.

Комментировать этот материал »

Авторизация

burneft.ru

сыпучие продукты, содержащие формиат калия

Настоящее изобретение относится к сыпучим продуктам, содержащим формиат калия в качестве главного компонента.

Формиат калия как таковой представляет собой сравнительно новый промышленный продукт. Растворимость К-формиата в воде высока, при 20°C можно приготовить стабильные растворы, содержащие до 78 мас.% формиата калия в воде. Ранее установлено, что водные растворы К-формиата можно применять в буровом растворе на основе воды и жидкости для заканчивания скважин в нефтегазовой промышленности, для удаления льда с взлетно-посадочных полос аэропортов и в качестве теплоносителя второго контура ядерного реактора.

Для вышеупомянутых применений часто требуется, чтобы К-формиат поставлялся в виде сухого, сыпучего продукта. Особенно важным такое требование становится в нефтегазовой промышленности. К-формиат можно применять для корректировки концентрации бурового раствора на основе формиата калия и жидкости для заканчивания скважин, в таких случаях также важно, чтобы К-формиат растворялся быстро и без образования сухих остатков. Однако из-за присущих ему свойств формиат калия обычно трудно обрабатывать и хранить, так как он легко набирает влагу, приводя к слеживанию продукта. Критическая влажность К-диформиата составляет приблизительно 15% относительной влажности при комнатной температуре (22°C) и сравнивается с ней в точке росы -5°C на воздухе. Сказанное означает, что формиат калия будет абсорбировать воду практически при всех условиях окружающей среды и поэтому должен быть помещен в пакеты с плотным покрытием против диффузии воды.

Еще одна проблема связана с тем, что некондиционированный кристаллический К-формиат имеет тенденцию слеживаться при хранении за очень короткое время, даже при очень низком содержании воды, то есть меньше чем 0,2%. Например, 25 кг пакет некондиционированного К-формиата станет твердым и жестким в течение 24 часов, и процесс усилится, если пакеты складируют на поддонах и выдерживают под давлением собственного веса.

Главной задачей изобретения было найти подходящий агент, предотвращающий слеживаемость, который был бы совместим с конечным применением К-формиата, и сделать конечный продукт сыпучим.

Другой задачей было получение кондиционированного продукта на основе К-формиата, быстро растворяющегося в воде.

Для того чтобы функционировать должным образом при применении в промышленности, особенно когда он применяется в жидкостях для бурения и заканчивания скважин, кондиционирующий агент для продукта на основе К-формиата должен отвечать следующим требованиям:

Указанный агент предпочтительно должен обладать более низкой равновесной влажностью, чем формиат калия, чтобы быть способным связывать остаточную воду в последнем.

Агент должен обладать хорошим эффектом предотвращения слеживаемости.

Агент, предотвращающий слеживаемость, должен обладать высокой растворимостью в воде.

Агент, предотвращающий слеживаемость, должен обладать малым временем растворения в концентрированных растворах формиата калия.

Модифицирующий агент не должен давать бросающегося в глаза изменения требуемого диапазона pH жидкого продукта (предпочтительный pH равен 9-11).

Основная концепция, на основе которой авторы настоящего изобретения проводили поиск подходящего кандидата, отвечающего всем указанным требованиям, заключалась в том, чтобы начать со скрининга (отбора) возможных кондиционирующих агентов путем измерения равновесной влажности, создаваемой каждым из агентов, предотвращающих слеживаемость. Данный параметр характеризует сродство агента к воде, которое очень важно.

Проблема слеживаемости кристаллической массы К-формиата связана с высоким сродством к воде данного продукта. Установлено, что вода, поглощенная массой, находится вокруг каждой частицы в виде тонкой пленки, вызывающей растворение продукта в пленке воды. Поэтому между частицами создаются кристаллические мостики, которые делают массу вязкой и твердой, особенно под давлением собственного веса.

Чтобы противодействовать такому механизму, добавляют компонент, обладающий более высоким сродством к воде, то есть более низкой равновесной влажностью, чем К-формиат, который должен адсорбировать воду в массе и создавать сыпучесть для кристаллических частиц К-формиата.

Описанный механизм представляет собой хорошо известный эффект от действия агентов, предотвращающих слеживаемость, как, например, силикатов и крахмалов, которые широко применяются. Растворимость таких продуктов в воде, однако, очень ограничена и большинство из них не обладает подходящим сродством к воде, чтобы воздействовать на кристаллический продукт на основе К-формиата.

Первоначальный скрининг, проведенный авторами настоящего изобретения, относится к измерению равновесной влажности других возможных агентов. Такие агенты с более низкой равновесной влажностью, чем у К-формиата, должны иметь хорошие шансы для применения.

Чтобы проверить рабочую гипотезу и разработать продукты, отвечающие вышеупомянутым требованиям, проводили различные испытания. Кроме того, авторы настоящего изобретения установили, что можно получить сыпучие продукты на основе К-формиата, содержащие 0,1-1 мас.% воды, при условии, что указанный продукт содержит 0,5-5 мас.% водорастворимого агента, предотвращающего слеживаемость, выбранного среди карбонатов, хлоридов и гидроксидов щелочных металлов и обладающего сродством к воде, соответствующим равновесной влажности, более низкой, чем равновесная относительная влажность 16% при 22°С для формиата калия.

Было установлено, что указанный продукт предпочтительно должен содержать 1-2,5 мас.% указанного агента, предотвращающего слеживаемость. Положительный эффект был обнаружен уже при 0,5 мас.% агента, предотвращающего слеживаемость, а для фактически верхнего предела установлено значение 5 мас.%.

Наиболее предпочтительными агентами, предотвращающими слеживаемость, оказались карбонат калия или гидроксид калия.

Было также установлено, что в качестве агентов, предотвращающих слеживаемость вышеупомянутого продукта, применимы сахароза и/или манноза в количествах 1-2,5 мас.%. Наиболее предпочтительной формой указанного продукта оказался кристаллический формиат калия, содержащий карбонат калия и/или гидроксид калия в качестве агента, предотвращающего слеживаемость.

Пример 1

Химические образцы для измерения смешивали при комнатной температуре в течение 1-2 дней. 350 мл образца помещали в колбу объемом 500 мл, оставляя свободными 150 мл воздушного пространства над образцом. Через отверстия в резиновой пробке, закрывающей отверстие колбы, вставляли прибор (Novasin) для измерения относительной влажности и прибор для регистрации температуры, оставляя систему герметичной. Измерительную трубку записывающего устройства сразу помещали в воздушную зону колбы выше образца продукта.

Колбу с образцом выдерживали в течение 1 часа, и после 1-часовой выдержки регистрировали равновесные температуру и относительную влажность.

Для первоначального скрининга возможных агентов проводили определение их равновесного парциального давления воды (паров), которое указывает на их способность поглощать воду. Полученные данные представлены в таблице 1, в которой приведены равновесные парциальные давления воды (паров) при комнатных температурах.

Указанные агенты выбирали главным образом на основе литературных данных, описывающих их способность понижать давление паров воды в смесях с водой, а также принимали во внимание высокую растворимость агентов в воде.

Таблица 1
КомпонентТемпература °С тестируемого продуктаРегистрируемая относительная влажность %Равновесное парциальное давление паров воды мбар
Формиат калия 23164,6
     
Карбонат лития23,4 43,512,4
Бромид лития23,910,3 3,0
Карбонат натрия 25,623,7 7,7
Бензоат натрия 23,526,67,7
Гидроксид натрия23,6 10,22.9
Гидрофосфат натрия ×2Н2О 23,723.26,7
Карбонат калия24,0 10,33,0
Бромид калия23,157,0 16,0
Гидроксид калия 23,610,2 2,9
Тиоцианат калия 24,844,513,8
Ацетат калия23,8 16,14,7
Тартрат калия/натрия23,8 37,010,8
Сорбат калия23,823,5 6,9
Хлорид кальция ×2Н2О23,3 11,33,2
Хлорид магния ×6Н2О 23,910,43,1
Хлорид цинка (безводный) 22,810,32,8
Сульфат цинка ×7Н2 О23,963,7 18,7
D(+)-глюкоза 23,824,57,2
D(+)-сахароза22,5 13,23,5
D(+)-манноза23,117,4 4,9
Силикат (Sipernat 22, Degussa)23,342,8 12,6
Силикат (Sipernat 22S, Degussa)23,3 3711
Силикат (Sipernat 50, Degussa)23,9 46,713,7
Силикат (GM1 Damolin)24,1 38,911,6
Крахмал Caccava23,739,6 11,5
Крахмал SP1 23,737,9 11,5

Равновесная относительная влажность безводного формиата калия при 23°C равна 15%. Равновесная относительная влажность увеличивается с увеличением содержания воды в кристаллической массе, и при содержании воды 0,5% равновесная относительная влажность повышается до 20%. Это соответствует диапазону равновесного давления паров воды 4,2-5,6 мбар.

Кристаллический продукт на основе формиата калия содержит воду в пределах 0,2-0,5%, для обеспечения сыпучести частиц формиата важно, чтобы остаточная вода в продукте поглощалась агентом, предотвращающим слеживаемость.

Полученные данные, приведенные в таблице 1, указывают на сродство агентов к воде. Предпочтительным будет агент с более высоким сродством к воде (с более низким парциальным давлением паров воды), чем у К-формиата, связывающий/поглощающий воду и обеспечивающий сыпучесть конечного продукта.

Исходя из того факта, что продукт на основе К-формиата содержит 0,2-0,5% воды и обладает равновесным парциальным давлением паров воды при 23°C, равным 4,2-5,6 мбар, агенты, которые обладают более низким парциальным давлением паров воды и поэтому более высоким сродством к воде, теоретически должны работать как агенты, предотвращающие слеживаемость продукта на основе формиата.

Как можно видеть из результатов, представленных в таблице 1, в соответствии с вышеупомянутой гипотезой должны работать агенты, подобные карбонату калия, гидроксиду калия, бромиду лития, хлориду кальция, хлориду магния и сахарозе.

Также из таблицы 1 видно, что известные агенты, предотвращающие слеживаемость, такие как силикаты и крахмалы, обладают слишком высоким равновесным давлением паров воды, чтобы работать как агенты, предотвращающие слеживаемость смесей продуктов на основе формиата калия.

Требование высокой растворимости в воде агента, предотвращающего слеживаемость, исключает компоненты, большинство которых нерастворимо или обладает низкой растворимостью в воде.

Однако для того чтобы найти подходящий агент, авторы настоящего изобретения должны были проверить наиболее перспективные агенты в отношении сыпучести и свойств слеживаемости, применяя для этого известные способы тестирования.

Пример 2

Для испытаний на сыпучесть авторы настоящего изобретения применяли стеклянные лабораторные бункеры с отверстиями 15,8 мм и 22 мм соответственно. Способность сыпаться измеряли путем регистрации времени высыпания 1 кг продукта на основе формиата калия, смешанного с различными агентами, предотвращающими слеживаемость, в дозировках 1,5-3%.

Формиат кальция, являющийся негигроскопичным сыпучим материалом, применяли как известную среду для сравнения. Для каждого образца проводили два параллельных опыта. Ниже в таблице 2 представлены усредненные результаты.

Таблица 2
СмесьВремя высыпания через отверстие 15,8 мм (секунды)Время высыпания через отверстие 22 мм (секунды)
К-формиат, недавно высушенный и некондиционированный16,7+0,14 6,90+0,14
    
Формиат кальция, сухой и некондиционированный 16,78+0,527,15+0,08
   
К-формиат + 1,5% бромида лития 12,36+0,184,53+0,06
К-формиат + 3,0% бромида лития11,18+0,01 4,54+0,04
К-формиат + 1,5% карбоната калия12,22+0,03 4,52+0,05
К-формиат + 3,0% карбоната калия13,15+0,044,88+0,06
К-формиат + 1,5% гидроксида калия 13,80+0,056,82+0,07
К-формиат + 3,0% гидроксида калия 13,20+0,044,87+0,14
К-формиат + 1,5% ацетата калия Нет сыпучестиНет сыпучести
К-формиат + 3,0% ацетата калия 11,40+0,104,78+0,20
К-формиат + 1,5% тартрата натрия/калия12,17+0,06 4,61+0,11*
К-формиат + 3,0% тартрата натрия/калия12,36+0,17 4,76+0,02
К-формиат + 1,5% карбоната натрия12,06+0,01 5,00+0,01
К-формиат + 3,0% карбоната натрия11,90+0,084,66+0,01
К-формиат + 1,5% гидрофосфата натрия 12,13+0,064,30+0,07*
К-формиат + 3,0% гидрофосфата натрия 13,14+0,074,67+0,04*
К-формиат + 1,5% хлорида кальция 11,75+0,044,50+0,01
К-формиат + 3,0% хлорида кальция 12,36+0,174,76+0,02
К-формиат + 1,5% Sipernat 22 14,27+0,035,21+0,02
К-формиат +3,0% Sipernat 2215,06+0,05 5,58+0,02
К-формиат + 1,5% глюкозыСыпучесть невозможна Сыпучесть невозможна
К-формиат + 3,0% глюкозыСыпучесть невозможна Сыпучесть невозможна
К-формиат + 1,5% сахарозы14,63+1,52 6,75+0,354
К-формиат + 3,0% сахарозы14,25+1,20 6,75+0,495
*Для создания сыпучести требуется сотрясение бункера

Из таблицы 2 видно, что К-формиат с низким содержанием воды, недавно высушенный и немодифицированный, обладал более низким временем высыпания из бункера в испытании на сыпучесть по сравнению с сухим формиатом кальция, что вызвано различием в размере и формах частиц двух сравниваемых продуктов.

Из таблицы 2 также видно, что наиболее перспективные агенты, обнаруженные согласно данным таблицы 1 при проведении испытаний в бункере, показывали сомнительные характеристики сыпучести для смесей продуктов. Агенты, которые не отвечали требованиям более низкого равновесного давления паров воды, чем 4,2-5,6 мбар, создавали проблемы при проведении испытаний на сыпучесть (отмечены звездочкой *), кроме смесей с силикатами.

Для дальнейшего усовершенствования отбора подходящего агента, предотвращающего слеживаемость, авторы настоящего изобретения проводили стандартные испытания по отверждению кристаллического продукта, смешанного с наиболее перспективными агентами, обнаруженными согласно данным таблицы 2.

Некоторые из смесей на основе кристаллического продукта, указанных в таблице 2, которые не отвечали требованию относительно давления пара, в соответствии с таблицей 1 были включены в испытания по отверждению, чтобы проверить гипотезу, на которой основывается способ отбора.

Пример 3

Испытания на слеживаемость проводили для тех же смесей, как указано в таблице 3.

Образцами для испытаний (приблизительно по 100 г), указанными в таблице 3, заполняли небольшие полиэтиленовые пакеты размером 10×10 см и крепко заваривали отверстие. Пакеты для испытаний помещали между 2 металлическими пластинами и к верхней пластине прикладывали давление 3 бар. Давление соответствовало нагрузке 300 кг или приблизительно 1425 кг пакетам. Образцы оставляли под давлением в течение 3 дней, 72 часов.

Спустя 3 дня навески снимали.

Содержимое каждого пакета сразу помещали на сито с отверстиями 3,5 мм. Сито устанавливали выше чашки весов, на которой взвешивался порошок, высвобождаемый из сита. Сито было соединено с толкателем, который задавал ситу амплитуду перемещения (величину хода), а число перемещений, необходимых для освобождения сита, регистрировали и вводили в компьютер.

Результаты интерпретировали и классифицировали следующим образом:

Число перемещений 5: Риск слеживаемости вероятен.

Вероятность отверждения или слеживаемости увеличивается линейно относительно числа необходимых перемещений сита при значении выше 5.

Число отверждения, представленное на результирующей кривой, равно числу перемещений, необходимых для того, чтобы раздробить затвердевший материал.

Для каждого из образцов проводили 3 параллельных испытания.

Результаты испытаний по отверждению образцов К-формиата с добавлением агента, предотвращающего слеживаемость, представлены ниже в таблице 3 (каждый образец для испытаний был исследован в 3 параллелях).

Таблица 3
Образец Усредненное число отверждения Предельное число отвержденияПримечание
К-формиат некондиционированный 24

www.freepatent.ru

Газпромнефть-Хантос испытала новый эффективный буровой раствор на основе формиата калия на Южно-Приобском месторождении

Газпромнефть-Хантос, дочка Газпром нефти, успешно завершила испытания нового отечественного бурового раствора на Южно-Приобском месторождении.

Газпромнефть-Хантос, дочка Газпром нефти, успешно завершила испытания нового отечественного бурового раствора на Южно-Приобском месторождении.

Об этом Газпром нефть сообщила 7 июня 2017 г.

Преимущества нового бурового раствора на основе формиата калия:

- позволяет без применения высоких концентраций утяжеляющих реагентов обеспечить укрепление стенки ствола скважины, склонной к обрушению.

- повышает ингибирующие характеристики каждого интервала скважины,

- имеет минимальные коэффициенты трения по отношению ко всем применяемым ранее на месторождении системам буровых растворов,

- сохраняет  свойства при высоких температурах,

- зафиксировано сокращение объема отходов бурения на 25%.

Дополнительные преимущества буровых растворов на основе формиата калия:

- высокая растворимость в воде,

- контроль над плотностью жидкости без твердой фазы,

- полная биодеградация,

- низкий уровень коррозии,

- низкая температура кристаллизации. 

Буровые растворы важны при бурении.

Говоря простым языком инженеров - технологов, буровой раствор - 1я технологическая жидкость, вступающая во взаимодействие с вновь вскрываемой породой.

В процессе бурения на репрессии с промывкой любым типом бурового раствора в околоскважинной зоне формируется зона кольматации и зона проникновения фильтрата, физико-химический состав и глубина которых определяют как устойчивость приствольной зоны, так и снижение гидропроводности и фазовой проницаемости продуктивного пласта.

Ингибиторами термоокислительной деструкции могут использованы использоваться водорастворимые силикаты, бораты щелочных металлов, формиаты натрия и калия.

Формиаты более экологически безопасны, имеют высокую ингибирующую способность по отношению к глинистым сланцам,  низкую коррозионную активность, совместимы с пластовыми флюидами, снижают коэффициента трения буровых растворов.

Испытания проводились на кустовой площадке № 933 Южно-Приобского месторождения.

В процессе бурения не было необходимости в добавлении раствора или его замене, его использование было продолжено и при бурении горизонтального участка скважины.

По результатам испытаний, Газпромнефть-Хантос подтвердила, что применение нового бурового раствора позволяет более эффективно бурить высокотехнологичные скважины.

Данную технологию компания планирует применять при бурении горизонтальных и наклонно-направленных скважин в условиях повышенных забойных температур и давлений, в т.ч при бурении на баженовскую свиту.

Это особенно актуально с учетом того, что Минэнерго РФ присвоило проекту Газпром нефти по созданию комплекса отечественных технологий и высокотехнологичного оборудования разработки запасов баженовской свиты статус нацпроекта. 

Газпромнефть-Хантос проводит апробацию и внедрение инновационных методов добычи углеводородов, в т.ч при работе с трудноизвлекаемыми запасами нефти (ТРИЗ).

В 2016 г компания впервые в России на Южно-Приобском месторождении успешно провела 30-стадийный гидроразрыв пласта (ГРП) по «бесшаровой» технологии.

В перспективе опробованный метод позволит не только снизить стоимость бурения, но и даст возможность повторной стимуляции горизонтальных скважин.

Начиная с 2013 г компания ведет активную работу и с нетрадиционными (сланцевыми) запасами углеводородов.

В 2014 г был получен 1й промышленный приток сланцевой нефти на Пальяновской площади Красноленинского месторождения.

На этом же объекте в 2016 г была успешно применена технология высокоскоростного гидроразрыва на горизонтальных скважинах баженовского пласта.

В результате использования данного подхода к стимулированию горизонтальных скважин подтверждена техническая возможность и экономическая целесообразность добычи нетрадиционных запасов углеводородов.

Газпромнефть-Хантос работает на 8 месторождениях в Тюменской области и Ханты-Мансийского автономного округа, добыча на которых составляет более 41,5 тыс тнэ/сутки.

Более 80% объемов добычи обеспечивает Южно-Приобское месторождение, на котором уже преодолен рубеж в 100 млн т нефти с начала промышленной эксплуатации.

Геологические запасы месторождения составляют 1,6 млрд т нефти, из них начальные извлекаемые запасы - 465 млн т, основная доля остаточных запасов относится к ТРИЗ.

Всего с начала промышленной эксплуатации месторождений Газпромнефть-Хантос добыла 130 млн т нефти.

neftegaz.ru


Смотрите также