Том 337 № 3 (2026)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2026/3/5024
Модификация состава буровых растворов на водной основе для контроля проникновения фильтрата в пласт
Актуальность данной работы обусловлена современными требованиями к контролю проникновения фильтрата бурового раствора на водной основе в призабойную зону при вскрытии продуктивных пластов. От качества вскрытия целевых горизонтов зависят ожидаемые приросты дебита нефти и продуктивность скважины, что в свою очередь связано со степенью загрязненности призабойной зоны. Цель. Контроль проникновения фильтрата в пласт при использовании добавок наночастиц и полимеров в буровых растворах на водной основе. Методы. Исследование реологических свойств буровых растворов с такими добавками, как графеновый порошок и карбоксиметилцеллюлоза. Было использовано шесть лабораторных методов подготовки и определения свойств образцов керна, а также оценки свойств буровых растворов. В ходе лабораторной части исследования: проведена очистка карбонатных кернов экстрактором Сокслета, произведены замеры их физических характеристик, насыщение растворами на основе хлорида калия, подготовлены модифицированные буровые растворы, после чего выполнена оценка их реологических свойств с помощью ротационного вискозиметра, измерена плотность бурового раствора с помощью рычажных весов, а также выполнено погружение кернов в буровые растворы при высоком давлении (4 МПа) и температуре (140 °C), определено удельное сопротивление образцов с помощью системы EPSA. Результаты и выводы. Предлагается способ решения проблемы проникновения бурового раствора в пласт из-за избыточного гидростатического давления при бурении на репрессии, которая может привести к кольматажу пласта и серьезным финансовым потерям в ходе цикла строительства скважины. Получены буровые растворы со сниженной инвазией фильтрата и улучшенными реологическими свойствами: увеличением пластической вязкости и предела текучести раствора, модификацией свойств прочности (стойкости) геля, увеличением электрического сопротивления, значительным снижением объема фильтрата. Новый подход позволил минимизировать кольматацию призабойной зоны пласта благодаря улучшенным структурно-реологическим параметрам бурового раствора. Экономическая оценка на примере одной скважины продемонстрировала показатели рентабельности лучшей альтернативы выше базового сценария: NPV (Net Present Value – Чистая приведенная стоимость) – в 5,4 раза; IRR (Internal Rate of Return – Внутренняя норма доходности) – на 69 %; срок окупаемости – на 0,84 лет; ROI (Return on Investment – Возврат инвестиций) – на 4,4. Результаты подчеркивают как технические, так и экономические преимущества использования модифицированных буровых жидкостей.
Для цитирования: Магомадов И.А., Уздиева Н.С. Модификация состава буровых растворов на водной основе для контроля проникновения фильтрата в пласт. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2026, Т. 337, № 3, С. 139–146. https://doi.org/10.18799/24131830/2026/3/5024
Ключевые слова:
нефтегазодобыча, пласт, буровые растворы, модификация растворов, наночастицы, фильтрат, контроль инвазии фильтрата, бурение скважин
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Магомадов И.А., Уздиева Н.С. Анализ современных химических технологий интенсификации добычи малорентабельных месторождений: cилициды щелочных металлов, органические поверхностно-активные вещества (ПАВ), наночастицы. Вестник ГГНТУ. Технические науки, 2023, № 1 (35), С. 62–71. DOI: 10.26200/GSTOU.2024.65.71.006
2. Магомадов И.А., Уздиева Н.С. Анализ современных микробиологических методов увеличения нефтеотдачи (на примере верхнемеловой залежи Андреевского месторождения). Грозненский естественнонаучный бюллетень, 2024, Т. 9, № 1 (35), С. 49–55. DOI: 710.25744/genb.2024.47.93.00.
3. Методология выбора бурового раствора, обеспечивающего устойчивость ствола скважины. Н.А. Талиев, Н.А. Калдыбаев, Э. Абдрахманов, А. Маткалыков. Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин: Сборник докладов Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвященной 60-летию кафедры бурения скважин. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. С. 323–330.
4. Уздиева Н.С., Магомадов И.А. Результаты геологоразведочных работ по выявлению пропущенных объектов на Хаян-Кортовском нефтяном месторождении. Грозненский естественнонаучный бюллетень, 2023, Т. 8, № 2 (32), С. 65–72. DOI: 10.25744/genb.2023.77.24.009.
5. Уздиева Н.С., Нурадинов А.С. Восстановление и приоритетные направления развития нефтегазодобывающего комплекса Чеченской Республики. Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа: Коллективная монография по материалам XI Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М.: Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН, 2022. Т. XII. С. 208–213.
6. Шарафутдинова Р.З., Ишбаев Г.Г. Буровые растворы для строительства скважин в глинистых горных породах. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2014. 192 с.
7. Abdurrahman M. Ecofriendly natural surfactants in the oil and gas industry: a comprehensive review. ACS Omega, 2023, Vol. 8 (44), P. 1–19. DOI: 10.1021/acsomega.3c04450.
8. Azim R.A. Integration of static and dynamic reservoir data to optimize the generation of subsurface fracture map. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 2016, P. 691–703. DOI: 10.1007/s13202-015-0220-8.
9. Krumrine P., Lefenfeld M., Romney G. Alkali metal silicides: a new material for heavy oil production processes. Society of Petroleum Engineers Journal, 2014, P. 1–14. DOI: 10.2118/169490-MS.
10. Balhasan S.A., Elsayed M., Abbas H.A. Multilateral fishbone wells utilization to unlock the production potential and analyze the interference phenomena of marginal field with depletion drive mechanism. ADIPEC, Abu Dhabi, UAE, 2022. P. 1–18. DOI: 10.2118/211168-MS.
11. Challenges in original oil-in-place estimation: selection of the best method for a field with non-uniform geological parameters. S.A. Balhasan, S. Khalifa, M. Awad, S. Yaqoob. SPE Annual Caspian Technical Conference. Nur-Sultan, Kazakhstan, 2022. P. 1–17.
12. Comprehensive study of development strategies for high-pressure, low-permeability reservoirs. C. Nan, X. Xin, G. Yu, Z. Lei, T. Wang. Processes, 2023, P. 1–16. DOI: 10.3390/pr11123303.
13. Effects of the layer charge location and interlayer cation on rectorite swelling properties: comparison between molecular dynamics simulations and experiments. W. Zhang, S. Chen, K. Tong, S. Li, K. Huang, Z. Dai, L. Luo. The Journal of Physical Chemistry, 2022, Vol. 126 (22), P. 9597–9609. DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c02549.
14. Effect of Iron oxide nanoparticles on the properties of water-based drilling fluids. A. Alvi, M. Belayneh, S. Bandyopadhyay, M.W. Minde. Energies, 2020, Vol. 13 (24), P. 1–21. DOI: 10.3390/en13246718.
15. The nanofluids' viscosity prediction through particle-media interaction layer. V.V. Syzrantsev, A.T. Arymbaeva, A.P. Zavjalov, K.V. Zobov. Materials Physics and Mechanics, 2022, Vol. 48 (3), P. 386–396. DOI: 10.18149/MPM.4832022_9.
16. Thermostable and rheological properties of natural and genetically engineered xanthan gums in different solutions at high temperature. M. Wu, Z. Shi, Y. Ming, C. Wang, X. Qiu, G. Li, T. Ma. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, Vol. 182, P. 1208–1217. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.05.008.
17. Четвертнева И.А., Логинова М.Е., Тивас Н.С. Особенности вскрытия аргиллито-глинистых отложений при бурении горизонтальных скважин. Булатовские чтения: Матер. VI Международ. научно-практ. конф. Краснодар: ИД «Юг», 2022. С. 402–404.
18. Проблемы бурения и технологические решения при освоении залежей нефти в трещиноватых карбонатных коллекторах. А.В. Мельников, Ш.Х. Султанов, А.А. Махмутов, А.В. Чибисов. Нанотехнологии в строительстве, 2024, Т. 16 (6), С. 567–575. DOI: 10.15828/2075-8545-2024-16-6-567-575.
19. Ал-обаиди С.С., Эван Д., Харламов С.Н. Прогресс в исследованиях ингибиторов набухания глин: аналитический обзор. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2024, Т. 335, № 10, С. 146–166. DOI: 10.18799/24131830/2024/10/4868.
20. A review of swelling effect on shale permeability: assessments and perspectives. Q. Gao, J. Liu, Y.K. Leong, D. Elsworth. Energy & Fuels, 2023, Vol. 37 (5), P. 3488–3500. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.2c04005.
REFERENCES
1. Magomadov I.A., Uzdieva N.S. Assessment of modern chemical methods for increasing oil recovery of the Chechen Republic low profitable fields’. Herald of GSTOU. Technical sciences, 2024, vol. 20, №. 1 (35), pp. 62-71. (In Russ.) DOI: 10.26200 / GSTOU.2024.65.71.006.
2. Magomadov I.A., Uzdieva N.S. Analysis of modern microbiological methods increasing oil recovery (based on the upper cretaceous deposits of the Andreevsкoe field). Grozny Natural Science Bulletin, 2024, vol. 9, no. 1 (35), pp. 49–55. (In Russ.) DOI: 710.25744/genb.2024.47.93.00.
3. Taliyev N.A., Kaldybayev N.A., Abdrakhmanov E., Matkalykov A. Problems of scientific and technical progress associated with wells drilling. Collection of reports of the All-Russia Scientific and Technical Conference with international participation dedicated to the 60th anniversary of the Wells Drilling Department. Tomsk, Tomsk Polytechnic University Publ. House, 2014. pp. 323–330. (In Russ.)
4. Uzdieva N.S., Magomadov I.A. Results of geological exploration to identify missed objects at the Khayan-Kortovskoye oil field. Grozny Natural Science Bulletin, 2023, vol. 8, no. 2 (32), pp. 65–72. (In Russ.) DOI: 10.25744/genb.2023.77.24.009.
5. Uzdieva N.S., Nuradinov A.S. Restoration and priority directions of development of the oil and gas production complex of the Chechen Republic. Modern problems of geology, geophysics, geoecology of the North Caucasus. Сollective monograph based on the materials of the XI All-Russian Scientific and Technical Conference with International participation. Moscow, 2022. Vol. XII, pp. 208–213. (In Russ.)
6. Sharafutdinov R.Z., Ishbaev G.G. Drilling muds for wells construction in clay rocks. Moscow, VNIIOENG JSC, 2014. pp. 192. (In Russ.)
7. Abdurrahman M. Ecofriendly natural surfactants in the oil and gas industry: a comprehensive review. ACS Omega, 2023, vol. 8 (44), pp. 1–19. DOI: 10.1021/acsomega.3c04450.
8. Azim R.A. Integration of static and dynamic reservoir data to optimize the generation of subsurface fracture map. J Petrol Explor Prod Technol, 2016, pp. 691–703. DOI: 10.1007/s13202-015-0220-8.
9. Krumrine P., Lefenfeld M., Romney G. Alkali metal silicides: a new material for heavy oil production processes. Society of Petroleum Engineers, 2014, pp. 1–14. DOI: 10.2118/169490-MS.
10. Balhasan S.A., Elsayed M., Abbas H.A. Multilateral fishbone wells utilization to unlock the production potential and analyze the interference phenomena of marginal field with depletion drive mechanism. ADIPEC. Abu Dhabi, UAE, 2022. pp. 1–18. DOI: 10.2118/211168-MS.
11. Balhasan S.A., Khalifa S., Awad M., Yaqoob S. Challenges in original oil-in-place estimation: selection of the best method for a field with non-uniform geological parameters. SPE Annual Caspian Technical Conference. Nur-Sultan, Kazakhstan, 2022. pp. 1–17.
12. Nan C., Xin X., Yu G., Lei Z., Wang T. Comprehensive study of development strategies for high-pressure, low-permeability reservoirs. Processes, 2023, pp. 1–16. DOI: 10.3390/pr11123303.
13. Zhang W., Chen S., Tong K., Li S., Huang K., Dai Z., Luo L., Wang T. Effects of the layer charge location and interlayer cation on rectorite swelling properties: comparison between molecular dynamics simulations and experiments. The Journal of Physical Chemistry, 2022, vol. 126 (22), pp. 9597–9609. DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c02549.
14. Alvi A., Belayneh M., Bandyopadhyay S., Minde M.W. Effect of iron oxide nanoparticles on the properties of water-based drilling. Energies, 2020, vol. 13 (24), pp. 1–21. DOI: 10.3390/en13246718.
15. Syzrantsev V., Arymbaeva A., Zavjalov A., Zobov K. The nanofluids' viscosity prediction through particle-media interaction layer. Materials Physics and Mechanics, 2022, vol. 48 (3), pp. 386–396. DOI: 10.18149/MPM.4832022_9.
16. Wu M., Shi Z., Ming Y., Wang C., Qiu X., Li G., Ma T. Thermostable and rheological properties of natural and genetically engineered xanthan gums in different solutions at high temperature. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, vol. 182, pp. 1208–1217. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.05.008.
17. Chetvertneva I., Loginova M., Tivas N. Features of the opening of mudstone-clay deposits during drilling of horizontal wells. Materials of VI International scientific and practical conference. Bulatov readings. Krasnodar, Yug Publ. House, 2022. pp. 402–404. (In Russ.)
18. Melnikov A., Sultanov Sh., Mahmutov A., Chibisov A. Drilling problems and technological solutions in the development of oil deposits in fractured carbonate reservoirs. Nanotechnology in construction, 2024, vol. 16 (6), pp. 567–575. (In Russ.) DOI: 10.15828/2075-8545-2024-16-6-567-575.
19. Al-obaidi S.S., Evan D., Kharlamov S.N. Progress on clay swelling inhibitors: a comprehensive review. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2024, vol. 335, no. 10, pp. 146–166. (In Russ.) DOI: 10.18799/24131830/2024/10/4868
20. Gao Q., Liu J., Leong Y.K., Elsworth D. A review of swelling effect on shale permeability: assessments and perspectives. Energy & Fuels, 2023, vol. 37 (5), pp. 3488–3500. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.2c04005.
