Search academic texts

Registration Number

0825U000018, PhD dissertation

Status

Доктор філософії, 185, Нафтогазова інженерія та технології

Date

popup.evolution

o

Title

Biopolymer system for well drilling under conditions of high reservoir pressures and temperatures

Author

Nazar Zholob,

popup.head Mykhaylo Myslyuk
popup.opponent Viktor Svitlytskyi
popup.opponent Yevhenii Koroviaka
popup.review Volodymyr Bohoslavets
popup.review Yaroslav Femiak

Description

В дисертаційній роботі на основі аналізу залежності інтегрального показника ε реологічних властивостей від температури Т обґрунтовано методику оцінки температури Тₘ початку руйнування впорядкованої структури як критерію термічної стійкості біополімерних систем на основі камеді ксантана, яка визначається за характерною особливістю кривої ε(T) зміни інтегрального показника від температури. Вивчено термічну стійкість найбільш поширених біополімерних реагентів в середовищі одновалентних солей. Встановлено, що серед досліджуваних біополімерів найвищий рівень термічної стійкості забезпечує камедь ксантана в середовищі розчинів форміатних солей. Залежно від ступеня мінералізації її термостійкість може перевищувати 200 °С. Доведено, що в результаті взаємодії форміатних солей і камеді ксантана відбувається утворення та перерозподіл водневих зв’язків між сіллю і біополімером, а також утворення полімерних асоціатів та нових видів зв’язку – міжмолекулярних і внутрішньо-молекулярних, які сприяють підвищенню термічної стійкості і реологічних властивостей камеді ксантана. Встановлено, що при спільному застосуванні форміату калію і натрію спостерігається синергетичне підвищення термостійкості камеді ксантана. Досліджено вплив солей мурашиної кислоти на термостійкість реагентів-стабілізаторів на основі крохмалю та ефірів целюлози. Показано, що карбоксиметилкрохмаль у найбільшій мірі відповідає вимогам до високотемпературного реагента-стабілізатора біополімерних систем на основі форміатів калію та натрію і може застосовуватися до температури 175 °С. На підставі досліджень розроблено рецептуру біополімерної системи Біокар-ТФ для буріння свердловин в умовах високих пластових тисків і температур, яка ґрунтується на здатності високорозчинних форміатних солей підвищувати термічну стійкість полісахаридних реагентів і забезпечувати густину промивальної рідини на рівні 1700 кг/м³. Визначено, що при спільному застосуванні форміатів калію та натрію відбувається синергетичне підсилення спільної інгібуючої дії іонів K⁺ та Na⁺. Доказано, що температура не послаблює інгібуючу дію солей-інгібіторів на глинисті породи. Показано, що аніони органічних солей вагомо переважають неорганічні аніони за впливом на стійкість глинистих порід. Це значно підвищує їх роль в процесах інгібування та забезпечує переваги органічних солей над традиційними неорганічними інгібіторами. Встановлено, що за впливом на глинисті породи біополімерні системи на основі форміатів калію і натрію близькі до систем на вуглеводневій основі і можуть використовуватися у складних гірничогеологічних умовах. Показано, що форміати натрію і калію забезпечують низькі трибометричні властивості біополімерної системи Біокар-ТФ, які наближаються до рівня систем на вуглеводневій основі без застосування спеціальних мастильних добавок. Досліджено реологічні і структурно-механічні властивості біополімерної системи Біокар-ТФ залежно від концентрацій ксантанової камеді, крохмалю та форміату калію при температурах 25 – 170 °С, а також фільтраційні властивості і проникність сформованої фільтраційної кірки залежно від концентрацій реагентів, зміни температур, перепаду тиску та проникності керамічного фільтра. На основі досліджень побудовано регресійні залежності в класі поліноміальних моделей другого порядку для показників реологічних, структурно-механічних і фільтраційних властивостей, які є інформаційним забезпеченням задачі вибору оптимальної рецептури системи Біокар-ТФ для конкретних гірничогеологічних умов буріння свердловини. Проведено промислові випробування біополімерної системи Біокар-ТФ на свердловинах 43 Семиренківського ГКР і 11 Олефірівського блоку Семиренківського ГКР, якими підтверджено високу термічну стійкість системи та достовірність її визначення за методикою, розробленою в дисертаційній роботі. Встановлено тривалу стабільність технологічних параметрів, інгібуючу дію на глинисті породи та високу якість розкриття продуктивних горизонтів в умовах температур до 170 °C. Дослідженнями на кернах встановлено, що біополімерна система Біокар-ТФ забезпечує мінімальне забруднення пластів, ефективне використання кислотних обробок і за якістю первинного розкриття є екологічною альтернативою промивальним системам на вуглеводневій основі. Показано, що біополімерна система Біокар-ТФ володіє високою стійкістю до ферментативного розкладання та стабільністю технологічних властивостей при її тривалому зберіганні для повторного використання на наступних свердловинах.