Учебно-исследовательская лаборатория буровых растворов и крепления скважин

Учебно-исследовательская лаборатория буровых растворов и крепления скважин представляет собой научно-исследовательскую базу с полным циклом исследований по созданию и внедрению новых перспективных разработок в области буровых растворов и тампонажных материалов. Накоплен успешный опыт работ в различных горно-геологических условиях на месторождениях Восточной Сибири и Якутии. На протяжении многих лет в лаборатории выполняются НИОКР по следующим направлениям:

• исследования и разработка буровых и тампонажных растворов в соответствии с конкретными термобарическими и геолого-техническими условиями бурения и крепления обсадных колонн при строительстве скважин в сложных геологических условиях;
• разработка методик лабораторных испытаний химических реагентов для буровых и тампонажных растворов с целью поиска оптимальных для допуска к ОПИ и тендерным процедурам;
• исследования и разработка рецептур тампонажных растворов для установки ликвидационных и опорных мостов, 
• устойчивых к газовому прорыву;
• исследования и разработка тампонажных растворов, исключающих миграцию пластового флюида в твердеющую цементную смесь;
• исследования и подбор ингибиторов набухания глин для растворов первичного вскрытия продуктивного горизонтов;
• исследования и разработка рецептур полимерных систем на основе пластовых вод нефтегазовых месторождений региона;
• исследования состава, свойств и кинетики обезвоживания нефтей Восточной Сибири;
• подбор эффективных деэмульгаторов для эмульсий Ярактинского, Ичединского, Маччобинского и Даниловского месторождений.

Сотрудничество

Лаборатория поддерживает тесное сотрудничество с такими крупными компаниями в нефтегазовой промышленности, как:

• ООО «ИНК-Сервис»;
• ООО «ИНК-ТКРС»;
• АО «Верхнечонскнефтегаз»;
• ООО «АнгараНефть»
• ООО «Роснефть-Бурение»;
• ООО «НОВ Ойлфилд Сервисез Восток»;
• ООО «Славнефть-Красноярскнефтегаз»;
• ООО «Технологическая Компания Шлюмберже»;
• ООО «Центр цементирования скважин»;
• ГК «Миррико»;
• ООО «Везерфорд»;
• ЗАО ГПК «Недра»;
• ООО «ОЙЛ Энерджи»;
• ООО «3С Полимерс».

Весь персонал согласно внутреннему регламенту ежегодно проходит профильное обучение и тренинги, касаемые специфики выполняемых работ. Лаборатория буровых растворов и крепления скважин соответствует требованиям ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 и аккредитована на техническую компетентность и независимость в качестве испытательной лаборатории в системе ТЭКСЕРТ (аттестат аккредитации № ИЛ 063-24 от 01.10.2019 г.).

 Деятельность УИЛ «БРиКС» имеет два направления:

• исследования и разработка буровых растворов;
• исследования и разработка тампонажных растворов.

БЛОК КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН

Проводятся исследования по определению следующих показателей:

• плотность тампонажного раствора;
• растекаемость тампонажных растворов;
• водоотделение тампонажного раствора;
• реологические показатели тампонажных растворов;
• фильтрационные свойства тампонажных растворов;
• время загустевания цементных растворов, в том числе в термобарических условиях;
• сроки схватывания цементного теста;
• прочность цементного камня при изгибе и сжатии;
• проницаемость цементного камня по газу;
• набор прочности при сжатии цементного камня во времени в скважинных условиях (неразрушающий метод оценки);
• расширение/усадка тампонажного раствора в процессе схватывания/твердения;
• прочность геля (рост статического напряжения сдвига) в процессе схватывания/твердения.

Лабораторные тестирования и исследования свойств цементных растворов проводятся в соответствии с требованиями:

• ГОСТ 5382-2019 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа;
• ГОСТ 30515-2013 Цементы. Общие технические условия;
• ГОСТ 1581-96/2019 Портландцементы тампонажные. Технические условия;
• ГОСТ 26798.1-96 Цементы тампонажные. Методы испытаний;
• ГОСТ 26798.2-96 Цементы тампонажные типов I-G и I-H. Методы испытаний;
• ГОСТ 34532-2019 Цементы тампонажные. Методы испытаний;
• ISO 10426-1 Цементы и материалы для цементирования скважин. Технические условия;
• ISO 10426-2 Цементы и материалы для цементирования скважин. Испытания цементов;
• API 10B Методические рекомендации по испытанию тампонажных цементов.

Также возможна разработка методик испытаний совместно с Заказчиком.

Приборная база блока крепления скважин приведена ниже.

Затворение цементных растворов

Мешалка постоянной скорости OFITE 20.

Затворение цементных растворов в соответствии с требованиями API (скорость вращения мешалки лопастного типа в донной части до 20 000 об/мин).

Определение истинной плотности технологических жидкостей

Рычажные весы с давлением.

Измерение плотности технологических жидкостей с возможностью создания давления на образец для повышения точности измерений за счет пренебрежения объемом вовлеченного воздуха.

Определение реологических показателей

Вискозиметр ротационный OFITE 900.

Определение реологических показатели технологических жидкостей в широком диапазоне вязкости благодаря наличию возможности изменения комбинаций ротор-боб-пружина.

Диапазон условий тестирования: t = -10 ÷ 95º С, Р = 0,1 МПа.

Определение фильтрационных свойств тампонажных растворов

Анализатор водоотдачи цементного раствора в динамических условиях OFITE 40.

Определение фильтратоотдачи цементного раствора в соответствии с требованиями API

Диапазон условий тестирования: t = 22 ÷ 200º С, Р до 14 МПа.

Определение времени загустевания цементных растворов

Консистометр атмосферный OFITE 60	Консистометр атмосферный ZM 1002 M   ООО НПК «ЗИП-Магнитоника» (Россия)

Атмосферные консистометры предназначены для кондиционирования технологических жидкостей, а также для определения времени загустевания (консистенции) тампонажных растворов, с динамической температурой до 95⁰С при атмосферном давлении.

Консистометр термобарический OFITE 130	Консистометр термобарический ZM 1003 M     ООО НПК «ЗИП-Магнитоника» (Россия)

Термобарические консистометры предназначены для определения времени загустевания (консистенции) тампонажных растворов в условиях высоких температур и давлений, что необходимо при выполнении расчетов времени, требуемого для успешного размещения цементного раствора в затрубном пространстве. Диапазон условий тестирования всех термобарических консистометров Лаборатории: t = 10 ÷ 200º С, Р до 100 МПа.

Определение сроков схватывания

Автоматический регистрирующий прибор Вика E044N Vicatronic

Предназначен для определения сроков схватывания гидравлических вяжущих.

Диапазон условий тестирования: t = -10 ÷ 95º С при атмосферном давлении.

Испытание цементного камня на прочность

Машина для определения прочности материалов при сжатии и изгибе MATEST

Проведение испытаний по определению предела прочности при изгибе и сжатии образцов цементного камня.

Камера набора прочности (автоклав).

Выдерживание образцов цементного раствора в условиях, максимально приближенных к внутрискважинным для последующего определения предела прочности при сжатии цементного камня.

Ультразвуковой анализатор цемента (UCA) с дополнительными модулями «Система измерения объемного расширения/усадки цемента (VCED)» и «Система измерения СНС в условиях высоких температур и давлений (SGSM)»

Многофункциональный комплекс, производства фирмы OFITE (США), позволяющий определять и фиксировать графики:
-набора прочности при сжатии цементного камня в процессе его твердения (неразрушающий метод);
-изменения объема (усадка/ расширение) образца цементного раствора в процессе твердения;
-статического напряжения сдвига цементного раствора (прочность образующегося геля).

Весь комплекс исследований проводятся в широком диапазоне температур и давлений.

Определение проницаемости цементного камня по газу

Воздушный пермеаметр OFITE модель 360.

Предназначен для определения проницаемости образцов цементного камня или керна по закону Дарси.

Сквозь исследуемый материал с постоянной скоростью подается газ и производится замер дифференциального давления, действующего на образец. Замер расхода осуществляется с помощью калиброванных расходомеров.

Кроме определения показателей цементных растворов, предусмотренных различными стандартами отрасли, в лаборатории проводятся исследования по разработке оптимальных рецептур тампонажных растворов под конкретные задачи недропользователей, в том числе с использованием уникальной исследовательской установки по определению способности тампонажных материалов к сопротивлению прорыва пластового флюида.

Анализатор миграции флюидов и газа OFITE

Лабораторная модель анализатора миграции газа фирмы OFITE позволяет оценивать потенциальную опасность вторжения газа в после цементирования при внутрискважинных условиях. Полученные данные позволяют использовать более экономичный и оптимальный цементный раствор.

Определение седиментационной устойчивости цементного раствора

Ячейка седиментационной устойчивости раствора модель ZYS-3319

Цель испытания заключается в определении статической устойчивости цементного раствора. Избыточное осаждение считается вредным для качества цементного кольца.

Определение предела прочности сцепления тампонажного камня с металлом

Форма Ф-50 из нержавеющей стали, кассета трёхместная и устройство для выдавливания изготовлены в соответствии с СТО Газпром 7.3-013-2014 «Документы нормативные для строительства скважин. Тампонажные растворы». Определение предела прочности сцепления осуществляется при помощи выдавливания получившегося цементного камня из металлической формы.

Испытание цементных образцов на усадку и расширение

Форма для испытаний цементных образцов на усадку и расширение модели MS-3318. Принцип работы основан на измерении деформации кольцевого образца цемента, вызванной процессами расширения или усадки при твердении.

БЛОК БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Контроль параметров бурового раствора проводится в соответствии со стандартами:

• ISO 13500 Материалы для приготовления буровых растворов. Технические требования и испытания;
• ГОСТ 33213-2014 Контроль параметров буровых растворов в промысловых условиях. Растворы на водной основе;
• ГОСТ 33696-2015 Лабораторные испытания. Буровые растворы;
• ГОСТ 33697-2015 Буровые растворы на углеводородной основе. Контроль параметров в промысловых условиях;
• ГОСТ 56946-2016 Нефтяная и газовая промышленность. Материалы буровых растворов. Технические условия и испытания.

Приборная база блока буровых растворов приведена ниже.

Фильтр-пресс настольный, с модулем давления CO₂ OFITE

Изучение фильтрационных характеристик буровых растворов является неотъемлемой частью учебных программ высших учебных заведений. Изучение толщины, химического состава и консистенции корки, образовавшейся за определенный период фильтрационного анализа бурового  раствора, всегда было первоочередной задачей исследователей буровых растворов.

  Динамический фильтр-пресс HPHT, OFITE 170

Динамический фильтр-пресс OFITE для работы при высокой температуре и давлении (НРНТ) применяется для определения фильтрационных свойств при меняющихся динамических условиях в забое скважины. Внутри стандартной камеры НРНТ емкостью 500 мл вращается с помощью электропривода вал с лопастями. Частота вращения вала – изменяемая, в диапазоне от 1 до 1600 об/мин, что обеспечивает ламинарное или турбулентное течение жидкости внутри камеры. Сдвиговые напряжения могут быть увеличены или уменьшены посредством изменения длины вала. Мощность на вал мешалки передается с помощью синхронизирующего ремня, который легко доступен, если необходима регулировка или замена. Частота вращения (об/мин) выдается на цифровом тахометре.

Ретортный набор с цифровым контроллером температуры

Ретортный анализ служит для определения процентного содержания углеводородов и воды, а так же определения суммарного объема КВЧ и растворенных частиц в буровых растворах на водной и углеводородной основе и в буровом шламе. Информация о содержании водной, углеводородной и твердой фазы в буровых растворах чрезвычайно важна при надлежащем контроле характеристик буровых растворов. Необходимо так же учитывать другие важные характеристики буровых растворов, как содержание воды/углеводородов, реологические свойства, плотность, фильтрационные свойства и солесодержание. Знание количества содержания твердой фазы, помогает при регулировании на испытательном оборудовании вязкости и содержания твердой фазы бурового раствора.

Старение бурового раствора

Печь 5-вальцовая	Ячейка старения высокого давления    с предохранительным клапаном

Вальцовые печи OFITE позволяют определить результат воздействия температуры на буровые растворы, циркулирующие через буровую скважину. Выдерживание бурового раствора под давлением в контейнерах наглядно демонстрирует воздействие тепла на вязкость, а также на поведение различных добавок при повышенных температурах. Ячейка старения OFITE - это запатентованный сосуд, работающий под давлением, который позволяет подвергать образцы воздействию температур выше точки кипения воды, сохраняя их при этом в жидком состоянии. Ячейки могут подвергаться действию температур в статических условиях или динамических условиях во вращающейся печи при нормальном минимальном времени старения от 16 часов.

Анализатор стабильности эмульсий OFITE

Определение Электрической стабильности (ЭС) бурового раствора на нефтяной основе месторождения выполняется путем подачи синусоидального электрического сигнала с прецизионно регулируемой скоростью нарастания амплитуды на пару плоских параллельных электродов. Электроды погружаются в испытуемую жидкость. Результирующий ток остается малым, до тех пор пока напряжение не достигнет порогового значения. При превышении порогового напряжения ток быстро растет. Значение порогового напряжения рассматривают как показатель ЭС бурового раствора и определяют как пиковое напряжение в вольтах, при котором сила тока достигает.

Тестер предельного давления и смазывающей способности OFITE

Комбинированный тестер предельного давления и смазывающей способности – это высококачественный прибор, используемый для измерения смазывающей способности буровых растворов, получения данных для определения типа и количества смазочных добавок и скорости износа механических деталей в известных системах флюидов буровых растворов.

Цифровой резистивиметр OFITE

Цифровой резистивиметр OFITE точно замеряет удельное сопротивление жидкостей, глинистых суспензий и полутвердых веществ с сопротивлением 0,01-400 ом-метр2/м. Цифровой экран отображает как сопротивление так и концентрацию NaCl, а также температуру.

Реологические свойства бурового раствора

Вискозиметр OFITE 900	Вискозиметр OFITE 1100	Вискозиметр OFITE 800	Вискозиметр Brookfield

Вискозиметры представляют собой портативные и полностью автоматизированные приборы, предназначенные для определения реологических свойств технологических жидкостей, в том числе жидкостей гидроразрыва пласта.

Анализатор стабильности дисперсных систем LUMiFuge

Прибор сконструирован на базе аналитической центрифуги со встроенными в центробежную плоскость источником инфракрасного излучения и детектором на основе CCD-матрицы. Принцип действия основан на записи профилей пропускания образцов по всей длине кюветы во время воздействия на них центробежных сил.

Применение:

• количественная оценка эффективности деэмульгаторов (замена классического "bottle test");
• оценка стабильности технологических растворов, применяемых в процессах бурения и повышения нефтеотдачи;
• подбор оптимальной концентрации деэмульгатора;
• изучение кинетики очень медленных процессов расслоения и седиментации (ускорение процессов до 2300 раз!);
• изучение очень стабильных, вязких и высококонцентрированных дисперсных систем;
• использование получаемых кривых в качестве "отпечатков пальцев" для контроля качества продукции;
• определение устойчивости при хранении и транспортировке;
• прогнозирование срока годности образцов.

Прибор для определения набухаемости глинистых сланцев OFITE 150-80

Исследование характеристик набухания глинистых сланцев важно при выборе бурового раствора, который должен обеспечить максимальное ингибирование и стабильность буровой скважины. Если буровой раствор не полностью совместим с пластом, то в процессе бурения скважины глина сразу начнет набухать. В результате набухания могут возникнуть проблемы следующего характера: налипание породы на долото, сопротивление трубы, обрушение стенок скважины и т.д.

Прибор на определение прихватоопасности OFITE 150-50

Прибор для испытания на прихват под перепадом давлений обеспечивает измерение характерного для промывочных жидкостей «коэффициента прихвата бурильных колонн», а также позволяет определить, насколько могут быть эффективными смазочные присадки и методы обработки в сочетании с той или иной промывочной жидкостью. Указанный коэффициент учитывает трение или «налипание» глинистой корки, а также величину обрастания глинистой коркой, при котором будет происходить застывание или прихватывание труб в скважине.

Вспомогательное оборудование

Мешалка одношпиндельная Hamilton beach Ofite	Мешалка одношпиндельная 3-х скоростная