Разработка ингибированных буровых растворов на основе местного сырья и промышленных отходов Туркменистана для разбуривания неустойчивости горных пород тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

На правах рукописи

•• ! V V.-:

/ 6 июл г-

НУРМАМЕДОВ АКМАМЕД

РАЗРАБОТКА ИНГИБИРОВАННЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ МЕСТНОГО СЫРЬЯ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ТУРКМЕНИСТАНА ДЛЯ РАЗБУРИВАНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ГОРНЫХ ПОРОД.

02.00.11 - Коллоидная и мембранная химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Шымкснт - 1998

Работа выполнена на кафедре «Разработка нефтяных и газовых скважин» Туркменского политехнического института

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор МАНТРОВА С.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор

ГАТИНА Р.Ф.

кандидат технических

наук,

доцент

КАДЫРОВ A.A.

Ведущая организация:

АО НИТИ г.Шымкент

1998 г. в щл&

Защита состоится «у » 1 уу» г. в /^яасов на

заседании диссертационного совета К 14,23.03 при ЮжноКазахстанском техническом университете МОКЗ РК по адресу: (486018, г.Шымкент, проспект Тауке-Хана, д. 5, ЮКТУ в ауд. 340, телефон: 53-50-48,7-94-75, телефакс 53-50-34)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮКТУ (г.Шымкент, проспект Тауке-Хана, д. 5, главный корпус, 2 этаж)

Автореферат разослан

« 6 » МЛ^

1998 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат химических наук, доцент

Н.О.ДЖАКИПБЕКОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. "Концепция Президента Туркменистана С.А. Ниязова о развитии нефтяной промышленности на период до 2020 г." определяет стратегию дальнейшего развития газовой отрасли Туркменистана. В этом основополагающем документе планируют довести добычу газа до 150 млрд м3. Перспективы развития экспорта газа связаны со строительством газопроводов: Туркменистан - Турция через Иран и далее на Европу; Туркменистан - Пакистан через Афганистан, далее на Индию.

В связи с этим приоритетное значение приобретают исследования, направленные на создание высококачественных промывочных жидкостей на основе недефицитных, доступных и дешевых материалов для бурения а осложненных условиях.

К наиболее серьезным осложнениям относится .потеря устойчивости стенок скважины.

На многих месторождениях газа в Туркменистане (Шатлык, Совет-Абад, Уч-Аджи, Бяш-Кызыл, Яшлар и др.) основная часть разреза представлена неустойчивыми породами: глинами, аргиллитами, глинистыми сланцами, которые под влиянием промывочных жидкостей подвержены осыпям и обвалам.

Аварии и осложнения, связанные с неустойчивостью стенок скважин, вызывают значительные затраты времени на их ликвидацию, приводят . к дополнительным расходам материально-технических средств, снижают темпы бурения, разведки и разработки нефте- и газоносных структур, сдерживают освоение и ввод в эксплуатацию многих скважин.

Доминирующим способом борьбы с этими осложнениями является ингибирование буровых растворов, оказывающих воздейст-вие на упрочнение горных пород.

Намеченное на ближайшие годы резкое увеличение объемов глу-

бокого бурения на нефть и газ при заметном отставании материально-технического обеспечения требует поиска, разработки и внедрения научно-обоснованных технологических решений и вовлечения в производственный процесс местного минерального сырья и промышленных отходов.

Поэтому весьма актуальна разработка новых, более совершенных ингибированных буровых растворов на основе местного сырья и отходов производств с одновременным решением экономических и экологических вопросов.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью настоящей работы является разработка новых прогрессивных ингибированных буровых растворов на основе промышленных отходов Туркменистана для повышения устойчивости горных пород.

В соответствии с поставленной целью предусматривалось решить следующие задачи:

- изучение физико-химических и коллоидно-химических свойств глинистого сырья и промышленных отходов: фосфогипса, гнпсокарбонатов и щелочных отходов нефтепереработки;

- разработка технологии получения гидрофобно-ингибирующих добавок (ГИД) на основе щелочных отходов и минеральных солей;

- выяснение роли фосфогипса, гнпсокарбонатов и ГИД в повышении устойчивости глинистых пород;

- изучение фильтрационно-технологических и реологических свойств новых ингибированных растворов в присутствии защитных коллоидов.

Научная новизна. Получены новые результаты о влиянии минералогического состава глин, промышленных отходов и типа защитных коллоидов на контактное взаимодействие частиц, структуру и устойчивость природных глинистых пород. Предложено объяснение механизма действия ингибирующих добавок на указанные свойства глинистых систем, связывающее замедление процесса набухания и рост

пластической прочности глин с химическим составом отходов (фосфогипса и гипсокарбонатов), типом защитных коллоидов, минералогическим составом и гидрофильностью пород.

Впервые показана принципиальная возможность изменения свойств щелочных отходов нефтепереработки, содержащих дизелыю-керосиновуго фракцию и нафтенаты натрия, путем взаимодействия их с эпсомитом и сульфатом алюминия. Разработана принципиальная схема получения гидрофобно-ингибирующих добавок - (ГИД) на основе щелочных отходов.

Показано, что компонентный состав их представлен мылонафтами магния или алюминия и дизельным топливом. Установлены закономерности и механизм упрочняющего действия ГИД.

Впервые теоретически обоснованы и предложены новые ингибирующие (фосфогипсовые и гипсокарбонатные) и гидрофобные буровые растворы на основе промышленных отходов. Экспериментально подтверждена эффективность ингибирующего действия их при разбуривании толщ гипсов, ангидритов, натриевых глин, глинистых сланцев и аргиллитов в условиях повышенных температур и хлоркаль-циевой агрессии. Изучена связь физико-химических процессов, происходящих при контакте пород и фильтратов буровых растворов с их технологическими и реологическими параметрами.

Практическая ценность работы заключается в том, что показана целесообразность использования фосфогипса и гипсокарбонатов для получения ингибированных буровых растворов; щелочных отходов и сульфатов магния - для получения гидрофобных буровых растворов, оказывающих воздействие на упрочнение горных пород, что способствует укреплению стенок скважин и предотвращает аварии, осложнения повышает темпы бурения и освоения месторождений нефти и газа.

Потребность практики диктует необходимость утилизации фосфогипса, серных хвостов и щелочных отходоз .в бурении и позволяет избавить окружающую среду от вредного действия этих

промышленных отходов.

Основные положения и результаты исследований подтверждены проведенными промышленными испытаниями ингибированных растворов на площадях: Совет-Абад (скв. 307, 328, 396, 324), Шатлык (скв. 528), Чартак (скв. 16), Самантепе (скв. 24), В. Уч-Аджи (скв. 19).

Апробация работы. По материалам исследовании сделаны доклады на научно-технической конференции: "Проблемы разработки газовых и газоконденсатных месторождений" (Москва, 1996 г.), на международной научно-практической конференции: "Проблемы нефте-газогеологической науки и перспективы развития топливно-энергетического комплекса Туркменистана" (Ашгабат, 1996 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 15 работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов и приложения. Она написана на 143 страницахб включает 28 рисунков, 32 таблицы, список использованной литературы - 100 наименовании.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформированы цель и задачи исследования, отмечено научное и прикладное значение работы.

В первой главе приведены некоторые сведения о главах, дана физико-химическая характеристика основных глинистых миниралов. роанализирована информация об осложнениях, возникающих в процесс бурения в Восточной Туркмении, связанных с нарушением устойчивости глинистых пород. Рассмотрены основные причины и решения по предупреждению осыпей и обвалов. Дан краткий обзор работ в области использовании и совершенствования ингибированных буровых растворов, предупреждающих эти осложнения. Ан;1 ш

современного состояния вопроса позволил обосновать постановку диссертационной работы сформулировать ее цель и основные задачи.

Во второй главе охарактеризованы объекты и методы исследования. В соответствии с поставленной в работе целью в качестве объектов исследования были рассмотрены бентонитовые и гидрослюдистые глины Туркменистана, к наиболее полно изученным относятся бентонитовые- глины Огланлинского месторождения, 'разведанны запасы которых исчисляются 14430 тыс. тонн. Явления тнксотропин, сильное набухание, высокая дисперсность характеризуют эту глину. В обменном комплексе частиц привалнругот щелочные катионы (натрий - 38,4; калий - 22,5 мг-зкв/100 г). Это обеспечивает высокую гидрофилыюсть гляны - 73 кДж/хг, поглощаемость и высокую, структурообразующую способность,

Глина калининехого месторождения уступает огланлинскому бентониту по содержанию оксида кремния. Основную роль в минералогическом составе этнх глин играет глинистый минерал монтмориллонит.

Глины месторождений Уч-Аджи и Имам-Баба относятся к гидрослюдам, имеют небольшую тдрофилыюсть, меньшую емкость обмена и набухания.

В этой главе показан значительный потенциал миниралыго-сырьевых ресурсов Туркменистана, дана характеристика производимой продукции химическими предприятиями, в процессе производства которых образуются различные промышленные отходы.

Физико-химическим исследованиям были подвергнуты средние пробы фосфогипса и "серных растворов", полученных на Чарджоус-ком химзаводе-и на Гоурдакском ПО "Туркменминерал". Как показали исследования, состав фосфогипса довольно постоянен, содержание основной фазы - Са504 • 2Н^О составляет г 73-75 5, количество водорастворимого ^05 ~ 1,54 %. По данным гранулометрического анализа; содержание крупной фракции (более 0,5 мм) составляет в

среднем 66 %. По результатам ренгенографического анализа можно сказать, что наблюдаются линии дифракционных максимумов двуводного тиса, кварца, ангидрита.

"Серные хвосты" - механическая елись гинса (48-51 %), известняка (28-30 %) и серы (3-5 %).

Методами рентгакчрафическоге и дериватографичесчото исследования "серных хвостов" установлено наличие в образцах двуводного пика, ангидрита, кальцита и свободной серы. Сиговая характеристика этих отходов показала, что частицы мелкой фракции менее 0,25 мм составляют более 80 %.

Средние пробы щелочных отходов, отобранных из стока нефтеперерабатывающею завода г. Туркменбаши, содержат от 8 до 15 % нафтеновых кислот, 20-30 % дизельно-кероснновой фракции и сводной щелочи - 1 -2 %.

для регулирования коллоидно-химических свойств дисперсных систем были испоЛьзованы высокомолекулярные водорастворимые полиэлектролиты: КМЦ, акриловые реагенты (К-4, К-1). 1'упан), крахмал, нитролишин.

Третья главд посвящена разработке различных типов шггабирояанных растворов на основе промышленных отходов: фосфо-гипсовых и пшсокарбопатных. Техника инмбирования состоит из введения в дисперсионную среду глин, солен промышленных отходов и защитных коллоидов, обеспечивающих высокую устойчивость си ." "мы в осложненных условиях. В снят с упт поякчясгсн необходимость дифференцированного применения по интервалам бурения различных типов ипгибированньгх- растворов.

При изучении фильтрационных свойств фосфоги псовых суспензий (ФГС) особое внимание уделено водоотдаче, так как величина се сильно влияет на устойчивость тинистых пород. Чем выше водоотдача, тем менее устойчивы I.министре породы.

Химическая обработка ФГС полиэлектролитами (К-9. КМЦ) способствует преврощеншо грубодисперсных неустойчивых суспензий в стабильные высокоустойчнвые к коалирующему действию солей.

Установлена высокая солестойкость стабилизированных 1 % КМЦ ФГС, которая проявляется в том, что при насыщении их солями СаС12 н NaCl (до 20 %) водоотдача 7,5 % фосфогипсовых суспензий сохраняется на том асе уровне, что и без . инерализаинн - 4 • 10"6 м3.

Получены основные виды моделей изменения водоотдачи (у. м3) от содержания СаС1з (х, %) для:

5% ФГС у = 5,646 ехр»."27Лх

7,5% ФГС у = 6,171 ехр-0,03Пх

10% Ф1С у = 4,~72 х-о,оуу9

Одним из методов борьбы с потерей устойчивости стенок скважины является утяжеление промывочных жидкостей, основная цель которого заключается в том. чщ для удаления часгиц породы из скважины необходимо, чтобы скорости их осаждения была меньше восходящей скорости промывочной жидкости. Это зависит, в первую очередь, от разности плотностей частиц и жидкости.

Экспериментально доказано, (Рис. 1) что нелестен ^тБО,}) может с успехом применятся для утяжеления ФГС до р = 2200 кг/м-' в нормальных условиях, а в условиях хлоркальциевей агрессии (20 % -Са СЬ) - для утяжеления до 2000 кт/м-\

Гипсо-карбонатные ингибированпые суспензии ГКС содержат в качестве дисперсной фазы - "серные хвосты". В таблице 1 показано влияние химической обработки на фильтрационио-реологические свойства ГКС.

При обработке исследуемых суспензий К-4 (от 0,1 до 1,0 %) и КМЦ (от 0,1 до 2 %) эксплуатационные и реологические свойства ГКС улучшаются за счет адсорбции реагентов нд поверхности дисперсной фазы.

ucjiemina (C„): 1 - ФГС - немннерадизоаакная

2 - ФГС, содержащая 20 % СаС12

I - Уч-Аджи; 2 - Имам-Баба; 3 - Калининская; 4 • Огланлы.

Влияние химической обработки на фнльтрационно-реологические свойства 20%-х гипсо-карбонатных суспензий

Таблица I

Реагенты

К-во реагентов, %

Фильтрационмо-технолошческие свойства

Усл.ничшсть I Плотность,I Водо-1 Толщина т2 .с р. кгл.5 отаа,,а-

В' 10', м'

ТЛО'

Реологические свойства

Пластич. I Динам,

шт.юъ, ншфиж,

ц • 10' сяиит,

Пас ^ П»

К-4

кмц

0.1 0.25 0.5 0.75 1.0 2.0

0,1 0.25 0.5 0.75 1.0 2,1)

Д.ОС) .1,56 .1.6.1 .1.66 4,36 4.53

ПС ТС-

чег

1035 1040 |<К)0 1065 1070

I кх> 1110

М111. М111.

25 7 б

5.0 8,0

1.5 1.5 2.0 1,0 1.0 1,0 1.0

3,25

1.75

2,25

4.0

7,0

12.1

3,0 .1,8 .1,9 4.4 5,0 Н,1

1040 1060 1065 I КМ) 1120 11.11)

МГЦ. мп!. 24 13

4

5

5 5 4 2 1 1

2.0 3.25 5,0 7,2 М 10,4

3,38 7,12 7,КМ 7.75 12,0 16.5 20,4

3,75 2,88 2,45 2,1 1,8

Химический анализ "серных хвостов" подтвердил присутствие в них серы до 5%. ,

Сера выполняет положительную роль, является ингибитором термо-акиелнтелыюй деструкции полисахаридов, с помощью .которых можно стабилизировать ГКС.

Изучена термостойкость гипсокарбонатных суспензий, обработанных КМЦ и крахмалом. Показано, что термическая деструкция полисахаридов в присутствии "серных хвостов" затруднена и происходит при больших температурах. ГКС термостойки до 423 К (при обработке крахмалом); устойчивы до 448 К (при обработке КМЦ).

Четвертая гланд, Центральное место в этой главе занимает изучение набухания глинистых пород, характерных для Туркменистана.

В глинистых породах (глины, глинистые сланцы, аргиллиты) идет сильное взаимодействие с водой. Гидратация может полностью разрушить сцепление частиц породы, что приводит к осыпям, обвалам.

На набухание глин оказывает влияние среда. За эталонную жидкость принимали дистиллированную воду. Процесс набухания оценивали тремя показателями: показатель набухания Нн, м-'/кг; период набухания - т, ч; средняя скорость набухания - V, м3/кг . ч. На рис. 2 представлены кривые набухания различных глин во времени.

Высокую иабухаемую способность бентонитовых глин можно объяснить высоким содержанием в них минерала монтмориллонита. Вода проникает в межпакетное пространство этих минералов и раздвигает слои - элементарные ячейки, что приводит к увеличению объема глины.

При контакте гидрослюд с водой не происходит внутрипакетного набухания. Вода всасывается по капиллярам и микротрешинам и адсорбируется ла поверхности частиц, что приводит к некоторому увеличению объма, ослаблению связей между частицами и диспергированию. В целом, набухание пщрослюды мало по сравнению с бентонитами.

Характер зависимости набухания различных, глин в растпорах реагентов примерно одинаков. Поэтому изучение вели на одной бентонитовой глине и одной гидрослюцистой, а результаты обобщали на другие глины.

Применяемые в бурении химические реагенты оказывают различное влияние на показатели набухания глинистых пород. Изучено •влияние КМЦ и крахмапа на процесс набухания бентонитовых глин. Установлено, что эти реагенты сдерживают набухание глины и действуют идентично.

Набухание гидрослюдистых глин в водных растворах акриловых полиэлектролитов и нхтролигнина различно. Внедрение п структуру глинистых минералов К-9 и Ко-3 уменьшает плотность упаковки и увеличивает набухание. При обработке глины нитролишином Ни уменьшается (от 0,3 • Ю-3 до 0,06 • Ю-3) м3/кг.

Однако при обработке глин полиэлектролитами происходит адсорбция последних па. твердой поверхности глин с образованием адсорбционного слоя с пониженным структурно-механическим показателем - Рш..

Для повышения пластической прочности и снижения набухания предложено ввести специальные добавки: фосфогипс (представленным, в основном, гипсом - СаБО.^ • 2НгО) и "серные хвосты" (гипсокарбонаты - СаБ04 ■ 2НгО и СаСОз).

Наибольшее снижение величины, скорости и степени набухания и рост Рш системы глина-жидкость получено при одновременном действии фосфогипса и КМЦ, пшсокарбонатов и КМЦ [Рис. 3]. Это связано с содержанием Са2+ в фосфогипсовых и гипсокарбонатпых растворах (табл. 3). Избыток катионов Са2+ в фильтрате вызывает изменение состава обменного комплекса и хемосорбцию Са-+ глиной, кристалическая решетка последней

ингибитора в 1 %-иом растворе КМЦ:

глинистых корок, при обработке глинистых суспензий шаСшли ¡торами: 1 - без обработки; 2 - 1 % Гупан;

3 - 1 % крахмал; 4 - 1 % КМЦ.

Влияние ингибирующих добавок на пластическую прочность глины.

Таблица Г

Показатель пластич. прочности Н20 Ингибиторы, % 1 % раствор КМЦ

0 5 7,5 12 16

IV! О2* Па 1.3 ФГ 0,65 5,1 7,0 7,4 7,6

1.24 сх 0,63 4,4 6,2 6,7 7,0

Условия применения ннгибированных растворов

Таблица 3

Тип раствора ' * Хим. реагенты Рекомендуемые условия применения

Содержание, Са-+ в р-ре. мг/л Предельная температура, К Преобладаю щий петрографический состав Устойчивость Водоотдача, В -10 й. мз

Гипсо-карбонатные ГКР КМЦ 50007860 433-453 глины, гл. сланцы, аргиллиты, карбонаты, ангидриды высокая 4-8

крахмал 393-413

Фосфо- гипсовые ФГР КМЦ 47007600 433 413 глины, гл. сланцы, аргиллиты, сапн СаС^ Мгаг гттс высокая 4-8

крахмал

становится более жесткой, укрепляются и развиваются связи между отдельными глинистыми частицами. В результате повышается прочность и устойчивость глинистых пород, слагающих стенки скважины (табл. 2). Таким образом, устойчивость глин, аргиллитов, глинистых сланцев зависит прежде всего от типа ингредиентов, применяемых для получения и обработки ингибированных растворов. Рекомендации по применению новых фосфогипсовых и гипсокарбонатных ингибированных растворов приведены в таблице 3.

В питой главе рассмотрение получение гидрофобно-иншбирующих добавок на основе щелочных отходов нефтепереработки и минеральных солей: эпсомита и сульфата алюминия - ГИД-М и .'ИД-А.

Получение гидрофобно-ингибирующих добавок состоит из нескольких стадий:

1) Растворение солеи в воде при соотношении соль: вода =1:1 с использованием подогрева.

2) Перемешивание водных растворов солей с щелочными отходами при <:оотношении ЩОП: соли = 9:1. Образование хлопьевидных осадков мылонафтов алюминия и магния.

3) Отстаивание эмульсии и декантация водной части с осадком.

4) Фильтрование осадка и промывка водой.

5). Перемешивание мылонафтов алюминия и магния с дизельным топливо 1 до полного растворения при соотношении 1:10.

Полученные ГИДы содержат в своем составе ингибиторы глинистых минералов - нафтенаты магния или алюминия и гидрофобизатор - дизельное топливо.

Гндрофобно-ииглбирующин раствор готовили из предварительно мырагироканнои глины. Полученную суспензию

обрабатывали полимерным реагентом - КМЦ, затем вводили ГИД-А и ГИД-М. [табл. 3].

При сравнительной оценке стабилизирующего действия используемых химических реагентов обнаруживается определенная закономерность действия КМЦ и ГИД, которая выражается в последовательном повышении устойчивости глинистого раствора в присутствии добавки КМЦ от 0,36 до 1% и ГИД от 1,875 до 10%. Величины статического напряжения сдвига, измеренного через 1 и 10 минут, дают представления о характере и величине тиксотропш.-коагуляциоииого структурообразования в глинистых суспензиях. Статическое напряжение сдвига изменяется во времени. Это говорит о том, что и обработанных суспензиях имеет место процесс тиксотропного упрочнения структуры.

Наибольший эффект при обработке глинистой суспензии реагентами отмечен при действии 1% КМЦ и 5% ГИД-М. Гидрофобно-ингибирующая магииевая добавка более эффективна, чем алюминиевая. Увеличение этих добавок до 10% по-разному влияет на глинистую систему: в случае с ГИД-М наблюдается некоторое разжижение системы при сохранении показателя фильтрации; обработка ГИД-А сопровождается резким увеличением вязкости и повышением фильтрации с 8,5 • 10'6 до 14,5 • Ю-6 м3, что объясняется коагуляционным загусгеванием глинистого раствора.

Для выяснения влияния химической обработки глинистых суспензий па устойчивость глинистых пород нами изучено набухание калининской глины в присутствии КМЦ, ГИД-А и ГИД-М.

Кинетику набухания бентонитовой глины в присутствии КМЦ и пшрофобно-ингибнрующих добавок ГИД - А и ГИД - М исследовали на воздушно-сухих образцах одинаковых по размеру и массе, приготовленных по единому методу. Кинетика набухания глинистого

минерала в воде, а также в растворах (КМЦ+ГИД-М) и (КМЦ+ГИД-А) характеризуется одним видом кривых. Набухание глины в растворах химических реагентов уменьшается по сравнению с набуханием ее в воде в десятки раз и в 1,2 раза (соответственно). В водном растворе (1% КМЦ+5%ГИД-М) глина совершенно не набухает - остается сухом, в растворе (1%КМЦ+10%ГИД-М) степень - набухания глины составляет 0,5% (рис. 3). Гидрофобио- икгибироваиная добавка алюминиевая менее эфффективна. Степень набухания глины в растворах содержащих (ГИД-А - 5%) составляет 56% и 58% при содержании ГИД-А, 10%.

Итак проведенные исследования показали, что глинистые минералы в среде КМЦ и ГИД-М набухают весьма незначительно или практически не набухают.

С чем это связано? Поскольку частицы глинистых пород заряжены отрицательно, адсорбция щелочных отводов или дизельного 'топлива на них сравнительно невелика. Поэтому глину нужно активировать в целях ее гидрофобизации и уменьшения отрицательного заряда, что достигается заменой ионов натрия в обменном комплексе на ионы машия (ГИД-М) и алюминия (ГИД-А).

Механизм взаимодействия ГИДов с породой заключается в адсорбции мылонафтов магния и алюминия на частицах бентонита, создании гидрофильно-гидрофобной структуры, что позволяет им прочно закрепляться на поверхности глины создавая гидрофобный барьер, препятствующий контактированию с дисперсионной средой.

Таким образом, глинистые растворы, содержащие в своем составе гидрофобно-ингибирующие добавки магниевую и алюминиевую, могут быть использованы для бурения неустойчивых глинистых пород.

В этой же главе рассмотрено влияние щелочных отходов нефтепереработки на смазочные свойства глинистых суспензий.

При введении в растворы, содержащие 1% КМЦ, щелочных отходов наблюдается тенденция к усилению смазочных свойств. Обработка глинистых суспензий ЩОП в количествах от 0,25 до 0,75 % незначительно влияет на коэффициент трения, более высокие концентрации приводят к его снижению. Оптимальная концентрация ЩОП в этом случае находится в пределах 1-1,5 %.

Обработка глинистых суспензий, содержащих Гупан, щелочными отходами не оказывает заметного влияния на смазочные свойства, т.к. сам полнэлектролит уменьшает фрикционные свойства глинистой корки на 50% по сравнению с химически необработанной суспензией.

Щелочные отходы, введенные в глинистые • системы, содержащие крахмал, приводят к снижению (|> от 0,1 до 0,08. Заметного влияния на водоотдачу глинистых суспензий ЩОП не оказывает, но и целом облагораживает растворы и показывает совместимость с химическими реагентами.

Мехами ш действии ЩОП можно представить как совокупность двух процессов: I) адсорбции или хемосорбцни добавки на поверхности трения за счет ПАВ - нафтенатов натрия; 2) образовании маслянистом пленки дизельного топлива на поверхности трения.

Показано, что для улучшения смазочных свойств промывочных жидкостей введение ЩОП в оптимальных концентрациях целесообразно в условиях бурения на глинистых растворах и растворах, стабилизированных КМЦ.

В шссюй главе обсуждены результаты опытно-промышленных испытании и внедрение исследований в практику бурения глубоких скважин в Восточной Туркмении.

Опытно-промышленные испытания и последующее внедрение ЩОП подтвердили эффективность их действия и возможность использования для улучшения смазочных свойств буровых растворов.

Применение ингибированних и искусственно засоленных буровых растворов способствовало сохранению устойчивости ствола .'-КЕ2.ЖИН в интервале потенциально-неустойчивых глинисто-аргиллитоных пород Чарджоуского, Марыйского и Южно Туркменского Управления разведочного бурения. Экономия от внедрения ориентировочно составляет 250 млн. руб. в ценах 1993 г.

В и и о д ы

1. Примене ¡нем комплекса химических и физико-химических методов исследования определены свойства бентонитоиых и гидрослюднстых глин и промышленных отходов Туркменистана. Обобщены и научно обоснованы данные по иссдедоьанию коллоидно-химических свойств дисперсных систем, содержащих местное минеральное сырье н промышленные отходы.

2. Впервые предложены шшые ишибнруюшие растворы: фисфопшеоиые н гинсокирбонитыые на основе отходов химической промышленности. Показано, что для повышения коллоидно-химическом активности и устойчивости и* необходима стабилизация высокомолекулярными нолнэлектролнтами и гидрофилшашш небольшими добавками глины.

Изучено поведение фосфошпсовых и гнпсокарбонатных суспензий, обработанных полисахаридами н акриловыми реагентами, в условиях лени вия солен и повышенных температур. Получена информация об их фильтрацнонно-реологических свойствах и о протекании процессов структурообразования и адсорбции.

Устаномено, что. исследуемые суспензии обладают высокой устойчивостью к действию температур и к солевой агрессии СаСЬ

3. Рассмотрено влияние ингнбнрующнх добавок фосфогнпса и тип сок арбой атом на yero жвость местных глинистых пород. Показано, что присутствие н полных растворах ФГ и ГК Са50ц и CaCOj замедляет процесс набухания и вызывает рост пластической прочности глин за счет избытка ноноп кальция в фильтратах (ФГ - 7660 мг/л; ГК - 7.S60 'мг/л), изменения состава обменного комплекса, хемосорбции Са2+ глиной и повышения жесткости кристаллической решетки.

Уст аник icно. что nai.большее снижение величины, скорости, степени и перилла набухания и упрочнение системы глина- иода получено при одновременном действии ФГ и КМЦ, ГК и КМЦ.

■ 4. Научно обосновано и экспериментально подтверждено усиление смазочных свинств буровых растворов путем введения в них от 1 до 3 сн щелочных отходов ¡.ефтспереработки, выражающееся в снижении коэффициента трении глинистой корки в 2-3 раза.

5. Разработаны новые гидрофобно-ингибирующие добавки ГИД-М и ГИД-A на основе шелочных отходов и минеральных солей -элсомита н сульфа-га алюминии. Установлено, что компонентный состав их представлен личельно-кероенновой фракцией углеводородов и мылонафтами магния и шпомнним.

6. Прся'мжены новые гидрофобные растворы ни основе ГИД-М и ГИД-A с КМЦ П ечены фнльтрцпионно-технологические свойства и

реологическое поведение этих растворов в зависимости от концентрации гидрофобно-ингибирующих добавок.

Установлены закономерности и механизм упрочняющего действия ГИД.

Показано, что набухание глины в растворах этих реагентов уменьшается по сравнению с набуханием ее в воде в десятки раз (ГИД-М и КМЦ) и в 1,2 раза (ГИД-А и КМЦ). Определены оптимальные соотношения ГИД и КМЦ = 5:1.

Установлено, что мылонафты магния . интенсивно адсорбируются на частицах глины, образующийся при этом адсорбционный слой магниевых мыл вследствие дифильности прочно закрепляются • на поверхности глинистой породы, создавая гидрофобный барьер, препятствующий контактированию ее с водой.

7. Рассмотрены пути рационального подбора минерального сырья и утилизации промышленных отходов для получения новых im гибирующих >1 гидрофобных растворов. Определены условия применения этих растворов:

- разбуривание толщ гипсов, ангидритов, натриевых глин, глинистых сланцев, аргиллитов;

- хлоркальциевая агрессия;

- повышенные температуры;

- низкие водоотдачи.

8. Проведены промышленные апробации и внедрение научных разработок иа разбуриваемых площадях Восточной Туркмении: Чарджоуского, Марыйского и Южно-Туркменского Управления разведочного бурения. Экономия от внедрения ориентировочно составляет 250 млн. руб. в ценах 1993 г.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1. Бадалов С., Нурмамедов А. Выбор бурового раствора для борьбы с обвалами. - Нефтяник № 1, Москва, 1975.

2. Бадалов С.. Нурмамедов А., Аманов Ч. Особенности сохранения устойчивости ствола скважины на площади Шатлык. - Бурение газовых и газокоиденсатных скважин Na 3, Москва, 1976.

3. Нурмамедов А.. Сачаков М. Опыт регулирования процессов кавернообрачования при разбуривании неустойчивых пород на плошали Шатлык. - Бурение газовых и газокоиденсатных скважин № 6, Москва. 1978.

4. Городков В.О., Тесленко В.Н., Abiwob В.И., Бадалов СЛ., Нурмамедов А.. Аманов Ч.А. Промышленные испытания термо- и солестойкой рецептуры буровых растворов при бурении скважин в Восточной Туркмении. - Нефть и газ № 3, Баку, 1982.

5. Котов В.Н.. Промыслов E.ß., Емурнов Г.В., Нурмамедов А. Сметно-чековую систему - на службу внутрихозяйственному расчету. - Газовая промышленность № 1, Москва, 1989.

6. Нурмамедои А. Туркменистан (экономический обзор). - РИПО "Туркменистан", Ашгабат, 1991.

7. Нурмамедов А. Туркменистан (экономический обзор). - РИПО "Туркменистан", Ашгабат, 1992.

8. Нурмамедов А.. Бсрдые» Н.Ш. Регулирования триботехнических свойств глинистого раствора. - Институт нефтч и газа, Ашгабат, 1996.

9. Нурмамедов А. Газовая промышленность Туркменистана в условиях рынка. - Институт нефти и газа, Ашгабат, 1996.

10. Нурмамедов А. Цели и задачи газовой промышленности Туркменистана. - Финансовая стабилизация отраслей б переходный к рынку период, Ашгабат, 1996.

11. Нурмамедов А., Назаров К.Н, Проблемы разработки месторождений Восточного Туркменистана. - РАО "Газпром" ГАНГ, Москва. 1996. .

12. Нурмамедов А„ Лукманов Б. Ресурсосбережение на промышленных предприятиях. - Стандарт, качество и безопасность № 3, Ашгабат, 1997.

13. Нурмамедов А., Мантрова C.B. Гидрофобизирующие буровые растворы на основе щелочных отходов нефтеперерабатывающей промышленности. - Стандарт, качество и безопасность № 1, Ашгабат, 1998.

14. Нурмамедов А., Мантрова C.B. Ингибируюшие растворы на основе промышленных отходов серного производства. - Стандарт, качество и безопасность № I, Ашгабат, 1998.

15. Нурмамедов А. Методика выбора рецептуры буровых растворов для бурения осло/кнсииых скважин. - Стандарт, качество и безопасность № 2, Ашгабат, 1998.

Соискат!

«Туркменистонныцтура^ыз тау жыиыстарын бургылау ужш енеркес ш калдыктарын жене жергЫкт! жиюзат негЫнде тежелеген бургылау ертндюн жасау». Такырыбы бойынша А. Нурмамедовтыц диссертацияльп^ жумысыньщ ^орытындысы.

Бул диссертациялы^ жумыста тура^сыз тау жынысрарын бургылау ркш жана тнмд1 тежелген жэне гидрофобты ертнд1лерд1 алу максатында енеркеап калдыктарын тазалау жэне минералды жиюззттарды тандайды^ ьи^айлы жолдары ^растырылады.

Бул ерЫндшерд! колдану жагдайлары аньн^талган:

- гипс, ангидрит, натр тип саздар, сазды сланц, аргиллитгер 1у1тпарларьш бургылау.

- хлорлы кальций агессиясы

- жогаргы температураларды

- темени су берулерд!

К^урамында ГИД» бар фосфогипс, гипсокарболат жэне гидрофобты ертндьчерд! колдану, ¡с'шу гроцесш бздулататыны жэне кальций мен магнийдш хемадеорбциясын, алмасы комплекс!»!^ едрамын езгерту есебшен саздьщ пластикальн^ бер'жпгш ос'фш, кристалдык;тордыц ^аттылыгын жогарылатагыны керсетшген.

SUMMARY

The them of the thesis is "Development inhibited drilling solutions on the basis of local raw materials and industrial wastes of Turkmenistan for drilling unstable mountain breeds".

Thv author: A.Nurmamcdov

In thesis are considered ways of rational selection of mineral raw material and utilization of reception new effective inhibited and gidrofobnykh of solutions for of unstable mountain breeds.

Conditions of application on these solutions are determined:

- drilling of thinck gypsums, angidritov, natrium clays, clay slate, argimetov;

- chlorcalcium aggresion;

- temperature drop;

- Sow water loss;

Is snow, that use of phosphoclay, gupcarbonate and gidrofobuykh solutions, containig the GID, slows down process nabukhaniya and causes growls of plastic durability of clay, at the expense of change of structure of an exchange complex, khemosobcii calcium or magnesium by clay and increase of rigidity of crystal laffice.

The economy from introduction rough makes 250 mill of roubles in the prices 1993 y.