Взаимосвязь между разработкой и использованием сланцевого газа и оборудованием для контроля содержания бурового шлама

При разработке месторождений сланцевого газа буровые работы, характеризующиеся наличием длинных горизонтальных участков, сложных пластов и крупномасштабной гидроразрывной пластовой трещиноватостью, предъявляют строгие требования к характеристикам бурового раствора и утилизации отходов. Оборудование для очистки бурового раствора от шлама, являющееся основным средством очистки и циркуляции бурового раствора, не только определяет эффективность и стоимость бурения сланцевого газа, но и напрямую влияет на соблюдение экологических норм в процессе разработки. Эти два фактора тесно взаимосвязаны: оборудование способствует разработке, а разработка стимулирует модернизацию оборудования.

I. Особенности бурения сланцевого газа: почему оборудование для очистки от шлама необходимо?

Разработка сланцевого газа, где основной технологией является «горизонтальные скважины + объемный гидроразрыв пласта», сталкивается с тремя ключевыми проблемами в процессе бурения, каждая из которых зависит от точной поддержки оборудования для очистки от шлама:

Горизонтальные участки трудно транспортировать по породе, поэтому требуются высокочистые буровые растворы.

Горизонтальные участки скважин для добычи сланцевого газа часто достигают длины 1500–3000 метров, что требует применения буровых растворов со стабильными реологическими свойствами (вязкость 35–45 с, динамическое усилие сдвига 8–12 Па) для выноса шлама из горизонтальных участков на поверхность. Накопление бурового шлама (особенно мелкого с размером частиц 2–74 мкм) в буровом растворе может привести к резкому повышению вязкости и снижению текучести. Это может привести в лучшем случае к образованию сальников на долоте, а в худшем – к усадке ствола скважины или даже к прихвату бурильной трубы, что приведёт к прерыванию бурения.

В системе очистки от твёрдой фазы используется четырёхступенчатая система очистки, включающая вибросито, пескоотделитель, илоотделитель и центрифугу, что позволяет контролировать содержание твёрдой фазы в буровом растворе до уровня ниже 5% при степени удаления мелкого шлама более 90%, обеспечивая чистый «проточный путь» для безопасного горизонтального бурения.

Расход жидкости для гидроразрыва пласта высок, что требует её переработки и повторного использования для снижения затрат.

Для гидроразрыва одной горизонтальной скважины, добывающей сланцевый газ, требуется от 10 000 до 30 000 кубометров жидкости. Однако состав буровых растворов в некоторой степени совместим (например, оба содержат стабилизаторы глин и понизители водоотдачи).

Если буровой раствор сливается после однократного использования, это не только приводит к образованию тысяч метров отработанного бурового раствора, но и требует закупки большого количества нового. Стоимость бурового раствора для одной скважины может превышать 5 миллионов юаней. Оборудование для очистки от твёрдой фазы обеспечивает глубокую очистку и регулировку свойств бурового раствора, увеличивая коэффициент его повторного использования до более чем 85%. После внедрения высокоэффективной системы очистки от твёрдой фазы на месторождении сланцевого газа в провинции Сычуань объём восполняемого бурового раствора на скважину сократился с 1200 до 380 кубометров, что позволило сэкономить более 3 миллионов юаней и сократить образование отработанного бурового раствора более чем на 60%.

Строгие требования по охране окружающей среды требуют сокращения образования твердых отходов и их соответствующей утилизации.

Разработка месторождений сланцевого газа часто осуществляется в горных районах или экологически уязвимых зонах (например, в бассейнах Сычуань и Ордос). Органы охраны окружающей среды требуют «нулевого сброса» или «безопасной обработки» при утилизации буровых отходов (бурового шлама и отработанного бурового раствора).

Традиционные операции без оборудования для очистки от твердой фазы приводят к образованию большого количества бурового шлама, содержащего нефтепродукты и химические добавки. Небрежное захоронение может привести к загрязнению почвы и грунтовых вод, что приведет к значительным штрафам за загрязнение окружающей среды. Сухой буровой шлам (влажность ≤ 20%), отделенный оборудованием для очистки от твердой фазы, может быть отвержден и использован для дорожного покрытия или захоронения в соответствии с нормативными требованиями. Очищенный буровой раствор перерабатывается, что обеспечивает сокращение количества твердых отходов на 80% и нулевой сброс сточных вод. II. Три основных преимущества оборудования для очистки от твердой фазы при разработке месторождений сланцевого газа.

На протяжении всего процесса разработки сланцевого газа оборудование для очистки от твердой фазы является не просто вспомогательным инструментом, но и основной инфраструктурой, обеспечивающей эффективность разработки, контроль затрат и защиту окружающей среды. Его ценность, прежде всего, отражается в трёх аспектах:

1. Обеспечение эффективности бурения и сокращение циклов разработки.

Циклы бурения горизонтальных скважин на сланцевый газ длительные (обычно 30–45 дней). Оборудование для очистки от твердой фазы, стабилизируя свойства бурового раствора, может напрямую увеличить скорость бурения и снизить количество аварий в скважине.

Данные по месторождению сланцевого газа показывают, что буровые установки, оснащённые четырёхступенчатой системой очистки от твердой фазы, благодаря высокой чистоте бурового раствора увеличили средний срок службы бурового долота с 80 до 120 часов, сократив количество рейсов на 3–5.

Эффективное удаление мелкодисперсного шлама увеличивает скорость горизонтального бурения на 15–20%, сокращая цикл бурения одной скважины с 42 до 32 дней, косвенно ускоряя добычу сланцевого газа и повышая эффективность разработки блока. 2. Контроль развития