Стеклянные полые микросферы повышают эффективность бурения на депрессии

   Экономические факторы и необходимость поддержания существующих объемов добычи заставляют нефтегазодобывающие компании непрерывно искать новые технологии, которые позволили бы им добывать углеводороды более эффективно и рационально.

   Одной из таких технологий, признанной и применяемой в различных регионах мира, является бурение с отрицательным дифференциальным давлением, или бурение на депрессии (UBD – Underbalanced Drilling). Технология UBD позволяет бурить новые скважины в старых пластах с низким давлением и представляет собой намеренное бурение скважины с динамическим гидростатическим напором, меньшим, чем пластовое давление. Отрицательное дифференциальное давление возникает, когда давление в пробуриваемой скважине поддерживается на уровне, более низком, чем окружающее пластовое или статическое пластовое давление. Таким образом, бурение на депрессии все чаще оказывается целесообразным вариантом для ряда промыслов, степень истощения которых такова, что давление в продуктивном пласте падает значительно. Ниже этого уровня необходимо переходить на определенный тип облегченного бурового раствора с плотностью меньшей, чем давление в пласте – по большей части, с плотностью менее 1 г/см3. Типы легких буровых растворов, используемых для достижения отрицательного дифференциального давления, могут создаваться различными способами – например, путем добавления газа, воздуха или пены, а также созданием углеводородных эмульсий. Такие буровые растворы позволяют максимизировать извлечение при одновременной минимизации поглощения бурового раствора и повреждения продуктивного пласта, но также имеют и ряд существенных недостатков.

   В качестве потенциального решения для преодоления ограничений, связанных с технологией аэрированных буровых растворов, может рассматриваться концепция добавления полых стеклянных микросфер 3М Glass Bubbles к базовому буровому раствору. Данный альтернативный подход усовершенствует систему бурового раствора с низкой плотностью, делая раствор несжимаемым и легковесным одновременно. Микросферы 3М Glass Bubbles являются однопустотными, изготовленными из натрий-боросиликатного стекла, химически инертными полыми сферами, обладающими высокой водостойкостью, термостойкостью и высокой устойчивостью к давлениям (рис.1). Идеальная сферическая форма микросфер 3M Glass Bubbles обеспечивает ряд полезных свойств, включая улучшение текучести и снижение вязкости смеси, а высокое соотношение прочности к плотности обеспечивает их высокую устойчивость к жестким условиям в скважине. Таким образом, в противоположность аэрированному буровому раствору, который является многофазной жидкостью при сочетании жидкости и газа, использование микросфер 3M устраняет необходимость наличия газовой фазы, позволяя получить гидравлически простую, несжимаемую, однофазную жидкость.

   Главной из преимущественных характеристик микросфер 3M Glass Bubbles является простота технологии. Буровые растворы на основе микросфер 3M Glass Bubbles не только позволяют использовать их в пластах с низким пластовым давлением, но и демонстрируют ряд других привлекательных свойств, таких как:
несжимаемая жидкость;
стабильные характеристики плотности (рис. 3);
отличная очистка ствола скважины;
обеспечение стабильности ствола скважины;
достижение условий бурения при отрицательном дифференциальном давлении;
уменьшение перепада давления;
повышение скорости проходки (МСП);
уменьшение или устранение поглощения бурового раствора;
уменьшение повреждения пласта.

   Крайне важно отметить, что микросферы 3M Glass Bubbles можно добавлять для снижения плотности практически к любому типу существующих систем буровых растворов. Другими словами, буровой раствор с низкой плотностью является более или менее независимым от природы жидкой фазы и технически может готовиться на пресной воде, морской воде, дизельном топливе или любой другой основе. В сущности, использование микросфер 3М расширяет окно плотности однофазной жидкости до диапазона плотностей, которые обычно достигаются методом аэрации (рис. 2).

   Использование полых стеклянных микросфер в буровых растворах создает уникальные возможности, и проведенные в последние годы полевые испытания в США, Индии, Китае и других странах мира продемонстрировали, что микросферы эффективно снижают плотность бурового раствора в сложных рабочих условиях бурения. Помимо названных выше стран, в 2008–2009 годах прошло первое бурение горизонтального участка скважин на одном из месторождений Западной Сибири. Исследования подтвердили, что микросферы 3M могут успешно и без серьезных затрат поддерживать плотность раствора в пределах допустимого диапазона (ниже 0,95 г/см3), а также доказывать свою эффективность, удобство и долговечность, обеспечивая снижение плотности бурового раствора.