Большинство растворов на нефтяной и синтетической основе являются эмульсиями
Большинство растворов на нефтяной и синтетической основе представляют собой эмульсии. Жидкая фаза подобных растворов – это эмульсия с нефтью или синтетическим продуктом в качестве дисперсионной фазы и рассолом в виде эмульгированной фазы. Данные системы содержат рассол, от 10 до 50 объемных процента, обычно это хлорид калия. Эмульгированный рассол формирует капли размером с коллоидную частицу, которые не смешиваются в нефти и синтетических продуктах. Эти капельки рассола улавливаются фильтрационной коркой, в результате чего снижается проницаемость фильтрационной корки и водоотдача. Буровые растворы на основе инвертных эмульсий могут содержать эмульгаторы, смачивающие агенты, органофильные глины, асфальты и/или обработанный амином лигнит, полимеры, известь и утяжеляющие материалы. Эти добавки и их взаимодействие между собой имеют сложную химическую природу. Данные аспекты подробно рассматриваются в главах, посвященных растворам на нефтяной и синтетической основах. Скорость фильтрации растворов на основе инвертной эмульсии в большей степени зависит от того, какие реагенты входят в состав бурового раствора, чем от регуляторов водоотдачи.
Базовая жидкость/Основа.Нефтяные и синтетические основы растворов могут влиять на скорость фильтрации и на выбор добавок, использующихся для регулирования водоотдачи. В соответствии с законом Дарси фильтрация только в небольшой степени зависит от вязкости раствора.
В регионах, где могут быть очень суровые зимы, в холодное время года в жидкое топливо добавляют антизагущающие присадки/противозагустители. Дизельное топливо, содержащее подобные присадки, может быть непригодным для использования в буровых растворах. Наличие этих добавок в топливе нельзя определить в ходе полевых испытаний, однако, проведение пилотных тестов позволяет определить, пригодно ли дизтопливо к использованию в составе инвертной эмульсии.
Рассолы (Brines).В качестве внутренней фазы бурового раствора на основе инвертной эмульсии может быть использован рассол хлорида натрия или хлорида кальция. Действие эмульгированного рассола схоже с действием мелких коллоидных частиц в буровом растворе на основе инвертной эмульсии, и образуемые мелкие капельки значительно способствуют регулированию фильтрации. Содержимое рассола воздействует на многие свойства и увеличивается только для того, чтобы снизить водоотдачу. Это в особенности относится к утяжеленным растворам, в которых возросший объем рассола начинает действовать как твердая фаза, увеличивая вязкость раствора.
Эмульгаторы.Хотя эмульгаторы и не являются истинными регуляторами водоотдачи, они способствуют снижению фильтрации путем увеличения стойкости эмульсии, в случае, если эмульсия неустойчива. Признаком того, что требуется больший объем эмульгатора, являются низкая или снижающаяся электростабильность и/или низкое содержание или снижение количества воды в собранном HTHP фильтрате. Прежде чем проводить обработку добавками, регулирующими водоотдачу, необходимо получить достаточно устойчивую эмульсию. Если для активизации эмульгатора требуется известь, в растворе должно поддерживаться некоторое избыточное количество извести.
Смачивающие агенты.Твердые частицы (глина, выбуренная порода и утяжелители) должны «смачиваться» базовой жидкостью, в противном случае они будут осаждаться, увеличивая вязкость и водоотдачу. Для поддержания необходимой степени «смачиваемости» твердых частиц в растворе, в его составе в достаточных концентрациях должны содержаться смачивающие агенты и эмульгаторы. При недостаточном содержании в растворе смачивающего агента его добавление может повлечь снижение реологических свойств. Необходимость повышения концентрации смачивающего агента в растворе можно определить с помощью пилотного теста.
Загустители.Первичным загустителем в растворах на основе инвертных эмульсий является органофильная смола. Несмотря на то, что органофильная смола не является гидратирующим веществом, она снижает скорость фильтрации, помогая коллоидной твердой частице формировать базисную фильтрацинную корку.
Регуляторы водоотдачи.Основными регуляторами водоотдачи, которые используются в составе растворов на основе инвертных эмульсий, являются асфальт, гильсонит (природный асфальт), обработанный амином лигнит, а также другие различные виды смол и специализированных полимеров. При равных концентрациях и одинаковой температуре асфальтовые продукты, как правило, в большей степени способствуют регулированию фильтрации, чем обработанный амином лигнит. Некоторые операторы запрещают использование асфальтов, опасаясь того, что данные продукты могут нарушить проницаемость пласта. Перед использованием реагента VERSATROL® или любого другого асфальтового продукта в составе раствора на синтетической основе, необходимо ознакомиться с местными экологическими нормами и политикой M-I в отношении данного вопроса.