Разработка полифункциональных буровых растворов на основе глинистых минералов и отхода содового производства Каракалпакстана

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Во всем мире широко ведутся поиски месторождений нефти и газа, а также работы по разработке и эксплуатации скважин с учетом их структуры и глубины бурения. Поэтому создаются новые виды буровых растворов с использованием местных глинистых минералов, химических реагентов и стабилизирующих добавок из синтетических и природных материалов. На сегодняшний день в мире выбор эффективных глиноматериалов и химических реагентов, а также рациональных типов и рецептур буровых растворов в соответствии с геолого-техническими условиями бурения является важной актуальной задачей для предупреждения возникающих осложнений и аварий в скважинах. При этом следует заметить важность влияния на процесс качественного вскрытия продуктивного пласта типа и состава используемого бурового раствора, который должен обладать полифункциональными свойствами по устойчивости к агрессивным средам, закреплению стенок скважины, удалению выбуренных пород и др. На сегодняшний день достигнуты теоритические и практические результаты по разработке эффективных буровых растворов для бурения нефтегазовых скважин, а также новых импортозамещающих реагентов и материалов буровых растворов. В частности, особо следует отметить расширение ассортимента, применяемых в качестве основы буровых растворов, глин (Навбахорский бентонит (Наваийская область), Шорсуйский бентонит (Ферганская область)) и стабилизаторов (реагенты КХР, ПАА, К-4, К-9) на основе местного сырья. В Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан предусмотрены задачи: «Подъем промышленности путем перевода ее на качественно новый уровень, к дальнейшей интенсификации производства готовой продукции на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов, освоению выпуска новых видов продукции и технологий». В связи с этим, имеют важное значения научные исследования по разработке полифункциональных буровых растворов на основе местного сырья и промышленных отходов в соответствии с геолого-техническими условиями бурения. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в указах Президента Республики Узбекистан № УП-4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы», № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действии по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» и Постановлением Президента Республики Узбекистан № ПП-3236 от 23 августа 2017 года «О программе развития химической промышленности на 2017-2021 годы» а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка способов применение бентонитов, доломитов Каракалпакстана в качестве основы буровых растворов, а также отхода содового производства в качестве стабилизирующей и ингибирующей добавки. Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем: установлены оптимальные условия получения глинопорошков из бентонитов Крантауского, Бештюбенского и Ходжакульского месторождений; доказано возможность замены товарной извести в составе буровых растворов с отходом содового производства; установлена принципиальная возможность приготовления безглинистых буровых растворов, на основе отхода содового производства с добавками лигносульфоната и каустической соды с высокими ингибирующими свойствами и обеспечивающих снижение осложнений, связанных с прихватом бурильного инструмента; установлена связь физико-химических процессов, происходящих при контакте пород и фильтратов буровых растворов с их технологическими и реологическими параметрами; разработаны рецептуры пресных, минерализованных, кальциевых, малосиликатных глинистых буровых растворов с использованием бентонитов Крантауского, Бештюбенского и Ходжакульского месторождений; созданы новые рецептуры утяжеленных глинистых растворов на основе кальцитовой и доломитовой руды Каракалпакстана. Заключение На основании теоритических положений и проведенных экспериментальных исследований были получены следующие результаты: 1. Определены химико-минералогический и гранулометрический составы и физико-химические свойства бентонитовых глин Крантауского, Бештюбенского и Ходжакульского месторождений и они предложены в качестве основы буровых растворов. 2. Определены оптимальные условия обогащения, измельчения и модификация с натрий содержащими реагентами подобранных глин Каракалпакстана с учетом их состава и свойств. 3. Установлены химический состав и свойства отходов содового производства, предназначенных замене товарной извести в составе получаемых буровых растворах. 4. Предложена технология получения утяжелителя буровых растворов на основе местного доломитового и кальцитового сырья взамен импортному бариту. 5. Установлено влияние полимера МААГ-Na на агрегативную устойчивость, термо- и солестойкость буровых растворов. 6. Предложена технология производства глинопорошков высокого качества на основе местных бентонитов Каракалпакстана. 7. Предложены составы буровых растворов с высокими ингибирующими свойствами с использованием местных сырьевых ресурсов и отхода содовой промышленности.