Badania nad doborem materiałów blokujących do tymczasowego uszczelnienia ściany otworu

Skały zbiornikowe charakteryzują się systemem szczelin i porów, w których nagromadzone są węglowodory, a zwykle także woda złożowa. Proces dowiercania wymaga zastosowania cieczy, które mogą zapewnić odpowiedni stopień uszczelnienia przestrzeni porowej skał strefy przyodwiertowej, a jednocześnie nie grożą trwałym uszkodzeniem przepuszczalności formacji. Przedostanie się nadmiernej ilości fazy stałej lub filtratu płuczkowego do skały złożowej może doprowadzić do trwałego uszkodzenia przepuszczalności, co skutkuje ograniczeniem lub całkowitym brakiem możliwości eksploatacji złoża węglowodorów. Cząstki stałe o wymiarach mniejszych od średnic porów skały wnikają w głąb i blokują kanały porowe, zmniejszając przepuszczalność tym skuteczniej, im są bardziej miękkie i elastyczne. Z kolei wnikający filtrat powoduje wystąpienie wielu zjawisk fizycznych i chemicznych w skale zbiornikowej, przy czym decydującą rolę odgrywają pęcznienie i dyspersja minerałów ilastych wchodzących w skład skały zbiornikowej oraz zjawiska adhezyjno-kapilarne. Niniejszy artykuł prezentuje wyniki badań przeprowadzonych w celu opracowania składów cieczy charakteryzujących się jak najlepszą zdolnością do wytwarzania ścisłego osadu uszczelniającego na ścianie otworu, który jednocześnie w jak najwyższym stopniu ograniczy uszkodzenie strefy przyodwiertowej poprzez minimalizację zjawiska wnikania do niej filtratu oraz cząsteczek fazy stałej zawartej w cieczach wiertniczych. W charakterze środków mostkujących, oprócz tradycyjnych blokatorów węglanowych, zastosowane zostały nowoczesne środki takie jak mielony hausmanit (tetratlenek trimanganu). Przeprowadzono badania nad doborem składu płuczki wiertniczej, której parametry reologiczne zapewnią zawieszenie fazy stałej w postaci różnych rodzajów blokatorów. Po opracowaniu płuczki bazowej jej skład modyfikowano poprzez dodatek różnych konfiguracji blokatorów. Zestawy blokatorów dodawanych do płuczki były zróżnicowane zarówno pod względem budowy chemicznej, jak i rozmiaru cząstek. Tak zmodyfikowane płuczki poddano badaniom właściwości technologicznych, takich jak: parametry reologiczne, filtracja API, pH. W kolejnym etapie przeprowadzono badania laboratoryjne uszkodzenia przepuszczalności próbek skały zbiornikowej pod wpływem oddziaływania płuczki bazowej oraz płuczek z dodatkiem blokatorów, a także badania filtracji przez rdzenie skalne. Na podstawie uzyskanych w toku realizacji pracy wyników badań określono, które z badanych składów są najbardziej efektywne w zapobieganiu uszkodzenia przepuszczalności skał strefy przyodwiertowej.

Reservoir rocks are characterized by a system of fissures and pores in which hydrocarbons accumulate. The drilling process requires the use of liquids that are able to provide the appropriate degree of sealing to minimize the risk of damage to the deposit. Penetration of an excessive amount of the solid phase or filtrate into the deposit rock may lead to permanent damage to the permeability, which results in the limitation or complete inability to exploit the hydrocarbons. Solid particles with dimensions smaller than the rock pore diameters penetrate deep into and block the pore channels, reducing the permeability. In turn, the penetrating filtrate causes the occurrence of many physical and chemical phenomena in the reservoir rock, where the decisive role is played by the swelling and dispersion of clay minerals included in the reservoir rock as well as adhesive-capillary phenomena. This article presents the results of research carried out in order to develop liquid compositions characterized by the best ability to produce a tight sealing deposit on the borehole wall, which at the same time will minimize damage to the near-well zone by minimizing the penetration of filtrate and solid phase particles. As bridging agents, in addition to traditional carbonate blockers, modern agents such as ground hausmanite (trimanganese tetroxide) have been used. Research was carried out on the selection of the composition of the drilling fluid, the rheological parameters of which will ensure the suspension of the solid phase in the form of various types of bridging agents. Following the development of the base mud, its composition was modified by adding different bridging agents configurations. The sets of agents added to the drilling mud varied both in terms of chemical structure and particle size. Such modified drilling muds were tested for technological properties, such as rheological parameters, API filtration, and pH. In the next stage, laboratory tests were carried out on the damage to the permeability of reservoir rock samples under the influence of the base mud and muds with the addition of bridging agents, and filtration through the rock cores. Based on the research obtained in the course of the work, it was determined which of the tested compositions are the most effective in preventing damage to productive zone.