Технологические жидкости для заканчивания и ремонта скважин

С.А. РЯБОКОНЬ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ 

ЖИДКОСТИ ДЛЯ ЗАКАНЧИВАНИЯ 

И РЕМОНТА СКВАЖИН

Монография

Москва
ИНФРА-М

2018

УДК 54(075.4)
ББК 24

Р98

Рябоконь С.А.

Р98
Технологические жидкости для заканчивания и ремонта скважин : 

монография / С.А. Рябоконь. — М. : ИНФРА-М, 2018. — 382 с.

ISBN 978-5-16-107073-4 (online)

Автором, впервые в мировой практике, была разработана и внедрена в 

промысловых условиях композиция солей – аммонизированный нитрат кальция (АРНК), 
признанная изобретением с получением А.С., которая позволила в значительной степени 
решить проблему применения технологических жидкостей без твердой фазы при 
разработке месторождений с аномально высоким пластовым давлением.

Производство АРНК было организовано на трех заводах: Россошанском и 

Дорогобужском ПО «Минудобрения», Новгородском ПО «Азот». Суммарная годовая 
производительность этих заводов была 120 тысяч тонн.

Для научных работников, специализирующихся в области химических наук и 

разработок.

УДК 54(075.4)

ББК 24

ISBN 978-5-16-107073-4 (online)
© Рябоконь С.А., 2018

ФЗ № 
436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

ОБ АВТОРЕ 

Сергей Александрович Рябоконь - доктор технических наук, профессор, заслуженный изобретатель РФ - широко известен в научных и производственных кругах специалистов нефтегазовой отрасли. Он является автором более 
230 научных работ, более 100 изобретений, 5 фундаментальных монографий, 
в том числе 67 статей в журнале "Нефтяное хозяйство" - это самое большое 
количество публикаций среди авторов за всю историю основного печатного 
издания в нефтяной отрасли. 

По патентам на изобретения Сергея Александровича Рябоконя в на
стоящее время производятся в Российской Федерации и поставляются в нефтяную и газовую промышленность следующие материалы: 

1. Модифицированный баритовый утяжелитель - с 1983 года.
2. Раствор для приготовления технологических жидкостей на основе бромида 
кальция – с 1984 года.
3. Состав и технология приготовления и применения жидкости плотностью 
до 1600 кг/м3 без твердой фазы для глушения скважин (РД 39-0147009-6.03086) - с 1986 года.
4. Аммонизированный раствор нитрата кальция - с 1991 года.
5. Комплекс тяжелых солей для приготовления технологической жидкости 
для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин КАТЭЖ (КТЖ1600+) - c 2009 года.
6. Состав для заканчивания и капитального ремонта скважин УТЖ VIP - с 
2003 года.
7. Состав для приготовления бескальциевой жидкости для глушения скважин 
- с 2011 года.
8. Барито-магнетитовый утяжелитель для обработки буровых растворов - с 
2003 года. 
9. Сидеритовый утяжелитель для буровых растворов - с 1998 года.
10. Расширяющийся тампонажный материал ДР-НГБС - с 2009 года.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ

В настоящее время в связи с введением санкций в отношении 

Российской Федерации, у нефтяных компаний возникли серьезные 
технологические трудности, так как целый ряд зарубежных сервисных фирм свернули свою деятельность в России, а, следовательно, 
перестали применяться современные технологии, оборудование, 
реагенты и др.

Кроме того, прекращена и прямая поставка необходимых ма
териалов и инструмента. Все это в целом обусловило необходимость создания современного производства для нефтегазодобывающей промышленности.

В этой связи, небезынтересно рассмотреть такую же попытку 

резко модернизировать нефтяную промышленность, которая проводилась, начиная с 1970г. на основании Постановления Совета 
Министров, с тем, чтобы не повторить старые ошибки. Тогда приказом министерства нефтедобывающей промышленности (МНП) 
были организованы на базе существующих небольших научных 
предприятий целый ряд специальных научно-исследовательских 
институтов: ВНИИТнефть, ВНИИБТ, ВНИИСПТнефть, ВНИИКРнефть и др. При этом были выделены научно-производственные базы, значительные ассигнования на строительство жилья, беспрецедентные фонды заработной платы, что обеспечивало высокие месячные оклады у сотрудников. Так, например, оклад научного сотрудника - кандидата технических наук был выше оклада генерального директора нефтяного объединения. Все это обеспечило интенсивный приток инженерно-технических работников в институты и 
практически все вакантные места быстро заполнялись. Вновь созданные институты приступили к планомерному решению насущных задач, поставленных министерством в области бурения, эксплуатации, ремонта скважин и т.д.

Несколько слов о состоянии производительности труда в то 

время, например, при бурении скважин, - скорости бурения скважин у нас были в 8-10 раз ниже, чем у ведущих зарубежных фирм. 
Такое колоссальное отставание определялось низким качеством долот, бурильных и обсадных труб, бурового оборудования, некондиционных буровых и тампонажных растворов и по этой причине высоким аварийным временем.     

Перед институтами была поставлена задача довести средний 

уровень технико-экономических показателей в основных направлениях нефтяной промышленности до мировых значений. Однако, сегодня можно констатировать, что эта задача в целом не была выполнена. Развитие нефтяной промышленности происходило в основном за счет интенсивного наращивания объемов производства, а 
не за счет роста показателей производительности труда.

Основные причины продолжающегося отставания научно
технического уровня в то время были следующие. 

1. Законченные разработки не использовались, так как общий 

уровень машиностроения, химии, приборостроения и др. не позволял  создать современные буровые станки, долота, трубы, химические реагенты для буровых и тампонажных растворов и др.

2. 
Неэффективная 
система 
проведения 
научно
исследовательских работ и их внедрения. Планирование и финансирование научных исследований осуществлялось Техническим 
управлением, которое выдавало задания институтам и потом оно 
же принимало их выполнение. Таким образом, принятие законченной разработки в принципе производилось без широких испытаний 
на производстве. Для доведения дела до внедрения для производственных объединений выдавались планы по внедрению новой техники, которые, как правило, формально выполнялись.

3. Абсолютно безалаберная система материального стимули
рования научных исследований. Новые научные решения констатировались выдачей Авторского свидетельства на изобретение (А.С.). 
Авторам выплачивалась денежное вознаграждение 200 руб. на всех. 
За полученный эффект при внедрении ни авторы, ни производственники ничего не получали , так как изобретение считалось собственностью  государства и поэтому масса довольно хороших решений остались втуне.

4. Кроме этого, имел место и другой парадокс, заключающей
ся в том, что работа институтов также оценивалась по количеству 
полученных А.С. По этой причине были выданы десятки тысяч никому не нужных А.С. Производство ничего от этого не имело, а институты рапортовали о научных достижениях.

5. Непростая ситуация была в то время и в коллективах НИИ. 

Относительно высокая зарплата, отсутствие особенной ответственности за результаты работы, так как годовые отчеты повторялись, 
обусловливала большую зависимость работника от мнения о нем  

руководителей. В авторы большинства А.С., научных статей и книг 
включались директора института, что обеспечивало последним  
быстрый научный рейтинг, а сотрудникам спокойную жизнь.

Хорошо, что в целом, судя по публикациям, большинство ру
ководителей НИИ были достаточно скромными людьми, чего не 
скажешь о некоторых. Например, бывший директор ВНИИКРнефти 
господин Булатов А.И. быстро превратился в гения, так как стал 
автором более 1.5 тысячи научных произведений. Правда, коллективу это надоело, а также за неблаговидные действия с имуществом 
института, решением собрания руководителей структурных подразделений ВНИИКРнефть в присутствии трех ответственных работников министерства (протокол собрания от 14 апреля 1994 г.) 
было подготовлено ходатайство в министерство об освобождении 
Булатова А.И. от должности директора института, что заставило 
его быстро отправиться на пенсию.

В подтверждение вышеуказанных причин неэффективного 

выполнения программ по научно-техническому развитию МНП 
приведу нескольких примеров из собственной практики.

Одной из серьезных проблем в свое время было утяжеление 

буровых растворов баритовым утяжелителем, представляющий собой флотационный баритовый концентрат, получаемый после обогащения баритосвинцовых руд. Для извлечения барита из руды использовался флотационный способ обогащения, что обусловливало 
целый ряд недостатков у концентрата, несовместимых с условиями 
применения в буровых растворах.

Была разработана технология, защищенная А.С., производства 

модифицированного баритового утяжелителя, который не имел недостатков флотационых концентратов. Он стал основным утяжелителем буровых растворов. Производство модифицированного баритового утяжелителя было организовано на заводах: Ильском, Константиновском, Волгоградском и др. Его производство продолжается и в настоящее время. В целом были произведены сотни тысяч 
тонн утяжелителя. Однако, ни я, как автор, ни сотрудники, участвующие в этой работе, не получили никаких вознаграждений. И хотя была необходимость в дальнейшем совершенствовании этой 
технологии, интерес был потерян.

Аналогичная история произошла и с аммонизированным нит
ратом кальция (АРНК).

При эксплуатации нефтяных и газовых скважин всегда остро 

стоял вопрос использования технологических жидкостей на месторождениях с повышенным пластовым давлением, так как утяжеленные буровые растворы резко снижали продуктивность скважин 
из-за кольматации пластов.

Единственной альтернативой является использование рассо
лов минераль-ных солей. До плотности 1,35-1,37г/см3 применяется 
хлористый кальций. Однако, для наиболее актуального диапазона 
плотностей 1,37-1,80г/см3 не только у нас, но и за рубежом, материала не было. 

Автором, впервые в мировой практике была разработана и 

внедрена 
в 
промысловых 
условиях 
композиция
солей 
–

аммонизированный нитрат кальция (АРНК), признанная изобретением с получением А.С., которая позволила в значительной степени 
решить проблему применения технологических жидкостей без 
твердой фазы при разработке месторождений с аномально высоким 
пластовым давлением.

Производство АРНК было организовано на трех заводах: Рос
сошанском и Дорогобужском  ПО «Минудобрения», Новгородском 
ПО «Азот». Суммарная годовая производительность этих заводов 
была 120 тысяч тонн.

Материальное вознаграждение за этот колоссальный труд и 

действительное решение серьезной проблемы, кроме выплаты, как 
обычно, 200руб. за А.С. отсутствовало. Характерно, что при обращении на заводы по вопросам материального вознаграждения, так 
как заводы имели громадные прибыли, авторы получали твердый 
отказ с мотивировкой - А.С. принадлежит государству и поэтому 
нет никаких оснований для выплаты. Интересно, что АРНК выпускается и по  настоящее время на Россшанском и Буйском химических заводах.

Примером неэффективного выполнения программ научного –

технического развития МНП из-за отсутствия соответствующей 
производственной базы явилось развитие отечественной технологии гидроразрыва пластов (ГРП).

Надо отметить, что у нас в стране было серьезное отставание в 

области гидроразрыва пластов от зарубежного уровня. Операции по 
гидроразрыву пластов являлись наиболее эффективным методом 
повышения производительности нефтяных скважин и за рубежом 
они широко применялись.

У нас в стране применялся гидроразрыв с использованием ус
таревшей технологии и был низкоэффективен. В этой связи объем 
операций гидроразрыва был незначителен.

Основное отставание было по трем позициям: жидкости
песконосители, расклинивающие материалы и насосные агрегаты.

Под руководством  автора первые два вопроса были успешно 

решены довольно быстро. Были разработаны жидкости гидроразрыва со всеми необходимыми компонентами как на водной, так и 
на углеводородной основе. 

Более сложной проблемой являлось создание отечественной 

технологии производства керамического расклинивающего агента –
проппанта. Однако, и этот вопрос был успешно решен. Были получены опытные образцы, которые прошли успешные испытания в 
Канаде и в США  на предмет соответствия  международному 13 
АНИ. Промышленное производство отечественных проппантов 
было организовано на двух заводах: в г. Бокситогорске, Ленинградской обл.  и г. Юрге, Кемеров-ской области. Полученные проппанты начала успешно применять канадская фирма, выполняющая работы по гидроразрыву пластов в г. Нефтеюганск.

Однако, решение третьей проблемы - создание насосных агре
гатов в соответствии с требованиям технологии гидроразрыва не 
была решена. 

Несколько слов по сущности проблемы.
Для создания трещины в пласте для успешного ГРП с пара
метрами на месторождениях Западной Сибири необходим соответствующий темп закачки жидкости – песконосителя . Это не менее 
6-9 м3 в мин. при давлении гидроразрыва 400-450 атм. Этот режим 
легко выполнялся зарубежными агрегатами. Наши АН-500 и АН700 могли обеспечить при этом давлении не более 1.5-2.0 м3 в мин. 
По этой причине дебиты скважин после ГРП отечественными агрегатами был в 5-6 раз ниже по сравнению дебитами скважин, где 
ГРП выполнялся зарубежной техникой.

Надо сказать, что для решения этой проблемы были привлече
ны научные организации оборонной промышленности. Но затем 
решение вопроса завязло в бюрократических разборках, а «воз оставался на старом месте». Более или менее подходящие агрегаты 
появились у нас только в 2005-2006г. т.е.  через 15 лет. Все эти годы покупались в основном агрегаты производства США и Канады. 

Прояви МНП настойчивость и целеустремленность, данный вопрос 
можно было решить и сэкономить сотни млн. долларов.

В противоположность этой картине небезынтересно рассмот
реть создание производства отечественных бромидов, которые широко применяются в мире в диапазоне плотностей 1.80-2.30г/см3. 
Рассолы этих солей без твердой фазы за счет сохранения коллекторских свойств  пласта обеспечивают повышение дебитов  при 
различных операциях на 20-30%. Основным производителем бромидов в мире является Израиль, где бромиды получают путем извлечения брома из вод Мертвого моря.

По этому пути мы и пошли вместе с ВНИИйодобромом, ис
пользуя воды залива Сиваш, в котором также содержался бром, 
правда, значительно  меньшей концентрации. Тем не менее, нами 
была разработана технология получения безубыточных бромидов 
на опытно-промышленной установке (г.Саки) по ТУ 6-18-22-89-86.

Одна из первых партий бромидов плотностью 1.85г/см3 была 

успешно применена при глушении фонтанирующий скважин на месторождении Тенгиз. Причем, скважину перед этим около двух лет 
не могли заглушить, и только с помощью бромидов она успешно 
была заглушена. В дальнейшем бромиды поставлялись на это месторождение для установки внутрискважинного оборудования.

Созданная с участием автора установка по производству бро
мидов работает и по настоящее время. Причем, выпускаемые соли 
брома для тяжелых рассолов полностью соответствуют международным стандартам.

Необходимо также отметить, что, так как наши работы отли
чались высоким техническим уровнем, ими заинтересовались в Китае и, я, как автор был приглашен для научных сообщений в Пекинский нефтяной учебный институт, где мною были прочитаны 
лекции по современным технологиям в области жидкостей и расклинивающих материалов для гидроразрыва.

По моему мнению, основные организационные мероприятия 

по импортозамещению в нефтяной и газовой промышленности 
должны быть следующие:

- резкое увеличение качества научно - исследовательских ра
бот в нефтяных компаниях путем комплексного решения проблем;

- оплату за проведенные исследования жестко увязывать с 

практическими результатами при испытаниях на производстве;

- финансирование создания новых материалов, оборудования, 

инструмента и др. должно производиться нефтяными компаниями с 
соответствующими налоговыми скидками.

- повышение качества патентной защиты научно-технических 

разработок, для чего должна быть увеличена мера ответственности 
за нарушение патентных прав. С такими нарушениями сталкиваются многие изобретатели, а обращение в соответствующие органы с 
просьбой о привлечении виновных, как правило, малоэффективно 
по сравнению с нелегальной прибылью, которую получают правонарушители. Данную проблему с успехом решают в ряде зарубежных государств, в том числе бывших странах СНГ.