Буровой раствор
БУРОВОЙ РАСТВОР, содержа11№1й лигносульфонат, полимер-стабилизатор (КМЦ или метас), хлорид калия, полиакриламид, 3%-ную водную глинистую суспензию, отличающийся тем, что с целью повышения качества раствора путем усиления его флокулнрующей способности по отношению к глинистой породе, он дополнительно содержит побочный продукт произвол- ., 1) ства сульфонатных присадок(Карпатолили побочный продукт производства диметилдиоксана (флотореагент-оксаль Т-80, Т-81) или гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость (ГКЖ-И) ГКЖ-11), при следующем соотношении компонентов, мас.%: Лигносульфонат5-15 Полимер-стабилизатор ГКМЦ или метас) ,0,1-0,4. Полиакриламид 0,01-0,1 Хлорид калия1-7 Побочный продукт производства сульфонатных присадок (.Карпатол-1 )или побочный продукт производства диме (О тилдиоксана (флотореагент-оксаль Т-80, Т-81) или гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10, ; ГКЖ-11)0,5-3 3%-ная водная глинистая суспензия Остальное
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3СЮ С 09 К 7 02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ
f.
С
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
0,1-0,4
0,01-0, 1
1-7 (21) 3353283/23-03 (22) 21. 10.. 81 (46) 07.04.83.Бюл. Р 13 (72) Л.И.Сивец, Л.В.Янко, Р.Г.Хекало. и Л.И.Ковалевская (71).Полтавское отделение украинского научно-исследовательского геологоразведочного института (53) 622.243.144.3(088.8) (56) .1. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов.М., "Недра", 1972, с. 329-332.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 663710,, кл. С 09 К 7/02, 1976 (прототип) .
Ф (54) (57) БУРОВОЙ РАСТВОР, содержащий лигносульфонат, полимер-стабилизатор (КМЦ или метас), хлорид калия, полиакриламид, ЗЪ-ную водную глинистую суспензию, отличающийся тем, что с целью повышения качества раствора путем усиления его флокулнрующей способности по отношению к глинистой породе, он дополнительно содержит побочный продукт производ...SUÄÄ1010 1 - A ства сульфонатных присадок(Карпатол-1) или побочный продукт производства диметилдиоксана (флотореагент-оксаль
T-80, T-81 ) или гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость (ГКЖ-10, ГКЖ-11 ), при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Лигносульфонат 5-15
Полимер-стабилизатор (КМЦ или метас )
Полиакриламид
Хлорид калия
Побочный продукт производства сульфонатных присадок (Карпатол-1)или побочный продукт ®
Ф производства диметилдиоксана (флотореагент-оксаль Т-80, Т-81) или гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость (ГЮК-10, ГКЖ-11) 0,5-3
ЗЪ-ная водная глиниСтая суспензия Остальное
1010101
5-15
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам.
Известны буровые растворы с малым содержанием твердой фазы с использованием метаса, гипана, полиакрилами- 5 да и др. полимеров для флокуляции частиц выбуренной породы (1 j, Недостатком этих растворов является ограниченная флокулирующая способность, что не обеспечивает в долж 10
Ной мере выделение из раствора поступающей выбуренной глинистой поро ды и, соответственно, не предотвращает роста вязкости, статического
Напряжения сдвига и плотности раствора в процессе бурения, Наиболее близким техническим решеа нием к предлагаемому является буровой раствор с малым содержанием твердой фазы, в котором для предотвращения гидратации и диспергирования глинистых частиц используется хлорид калия, а флокулянтами служат полиакриламид и метас(2 ).
Недостатком этого раствора является его ограниченное флокулирующее действие на выбуренную глинистую породу, не обеспечивающее поддержания минимально низкого содержания твердой фазы, и соответственно, низкой плотности бурового раствора при 30 прохождения высококоллоидальных глин, что отрицательно влияет на скорость бурения.
Цель изобретения — повышение качества раствора путем усиления его флокулирующей способности по отношению к глинистой породе.
Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор, содержащий лигносульфонат, полимер-стабилизатор (КМЦ 40 или метас ), хлорид калия, полиакриламид, 3о-ную водяную глинистую суспензию, дополнительно содержит побочный продукт производства сульфонатных присадок (Карпатол-1) или побоч- 45 ный продукт производства диметилдиоксана флотореагент — оксаль T-80, Т-81 или гидрофобиэирующую кремнийорганическую жидкость (ГКЖ-10, ГКЖ-11), при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Лигносульфонат
Полимер-стабилизатор (КМЦ или метас ) 0,1-0,4
Полиакриламид 0,01-0,1 55
Хлорид калия 1-7
Побочный продукт производства сульфонатных присадок (Карпатол-1 ) или 60 побочный продукт производства диметилдиоксана (флотореагент — оксаль
Т-80, T-81) или 65 гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость (ГКЖ-10, ГКЖ-11) 0,5-3
3%-ная водная глинистая суспензия Остальное
Карпатол-1 (ТУ 38. 4. 01. 87-80 ) побоч ный п родук т йрои э водс тв а суль фонатных присадок, представляет собой композицию, включающую продукты сульфирования минеральных масел и имеет следующий состав, Ъ: сульфонаты натрия, не менее 28; содержание сульфата натрия, не более 15; содержание минерального масла 15-35; содержание воды, не более 35 Карпатол-1 имеет плотность при 20ОC 1,0г/см 3.
Флотореагент — оксаль T-80 (см
ТУ 38. 103429-80 представляет собой доведенный до необходимой кондиции побочный продукт производства диметилдиоксана. Флотореагент T-80, 81 йрозрачная, не расслаивающаяся жидкость с плотностью 1,06-1,8 г/смЗ
Массовая доля диметилдиоксана не более 1,0%, массовая доля гидроксильных групп 23-36%.
ГКЖ-10, ГКЖ-11 (,МРВТУЕ 4 212-61) гидрофобизирующие кремнийорганические жидкости имеют плотность 1,20 г/см содержание сухого вещества 30%,, рн = 13-14.
Наличие в составе раствора присадки Карпатола-1 или гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-10 или ГКЖ-11 или флотореагента-оксаль повышает смазывающую способность раствора. При этом не исключается возможность использования нефти и других смазочных добавок, применяющихся в бурении для обработки буровых растворов.
Повышение структурно-механических свойств при необходимости осуществляется гидратированным бентонитом в сочетании с силикатом натрия или
СМАДом., Утяжеление раствора производится баритом.
Раствор готовится следующим образом.
В ЗЪ-ную водную глинистую суспенэию вводится лиеносульфонат (КССБ, ФХЛС, окэил, затем полимер-стабилизатор †(КМЦ,.метас ), хлорид калия, полиакриламид и Карпатол-1 (ГКЖ-10, Т-80). После полного растворения компонентов производится определение по- казателей свойств бурового раствора.
В полученный состав вводится гидратированный бентонит 25Ъ-ной концентрации в количестве 7,5 г (в пересчете на сухое вещество ), что имитирует поступление в раствор раэбуривае мой глинистой породы. Полученная суспензия перемешивается в течение
15 мин на высокооборотной мешалке (3000 об/мин) после чего переливается
1010101
14 3/6 12
58
12. 0/О
65
10 О/О
62
8 О/О
8 О/ О
11 5/9 14
81
8 О/ О
63
8 0/О
68
9/О 6
L0
18 14/25 10
О/О 8
61
О/О 7
76 в мерный цилиндр объемом 250 см3 и оставляется в покое, через 30 мин, фиксируется отстой. Затем химической пипеткой отбирается верхняя часть в колйчестве 4/5 объема — 200 (так называемый "слив" ). В "сливе" определяется содержание остаточного бентонита коллоидная составляющая ), вязкость, статическое напряжение сдвига и водоотдача. Оценка флокулирующей способности, т..е. степе- . 10
3%-ная водная глинистая (ВГС )суспензия
+ 4Ъ КССБ + 0,25Ъ КМЦ +
+ 0,05% ЛАА + 4,0Ъ КС1 +
+ 1,75% Карпатол-1
ВГС + 5% 1(ССБ + 0,25Ъ
КМЦ + 0,05Ъ ПАА + 4,0Ъ
KC1 + 1,75Ъ 1(арпатол-1
ВГС + 10Ъ 1(ССБ + 0,25%
КМЦ + 0,05Ъ IIAA + 4,0Ъ
КС1 + 1,75Ъ Карпатол-1
ВГС + 15% КССБ + 0,25Ъ
КИЦ + О, 05Ъ IIAA + 4, ОЪ
KC1 + 1,75Ъ Карпатол-1
ВГС + 16Ъ КССБ + 0,25Ъ
КМЦ + 0,05Ъ ПАА + 4,0Ъ
КС1 + 1,75% Карпатол-1
6 ВГС + 10Ъ КССБ + 0,05Ъ
КМЦ + 0,05% ПАА + 4,0%
КС1 + 1,75% Карпатол-1
ВГС + 10Ъ KCCS + 0,1Ъ
КМЦ + 0,05% ПАА + 4,0%
КС1 + 1,75% Карпатол-1
ВГС + 10% КССБ + 0,4% ЛЩ
+ 0,05% ПАА + 4,0% КС1
+ 1,75% Карпатол-1
ВГС + 10Ъ КССБ + 0,5% КМЦ
+ 0,05Ъ ПАА + 4,0% КС1 +
+ 1,75Ъ:(арпатол-1
ВГС + 10% KCCS + 0,25Ъ
КМЦ + 0,005Ъ ПАА + 4,0%
KC1 .+ 1,75% Карпатол-1
ВГС + 10% KCCS + О, 25%
КМЦ + О, 01% EIAA + 4, 0%
KC1 + 1,75Ъ 1(арпатол-1
ВГС + 10Ъ КССБ + 0,25%
КМЦ + 0,10% IIAA + 4,0%
I(С1 + 1,75% Карпатол-1 ни предотвраения перехода глинистой породы в раствор, ïnðîèýâîäèòñÿ по величине отстоя и содержанию бен тонита (коллоидной составляющей) в
"сливе" после отстоя в течение
30.мин при значении водоотдачи, не превышающем 10 см,а также по показателям вязкости и статического напряжения сдвига.
Результаты лабораторных испытаний приводятся в таблице..
1010101
13 8/14 б
86
72
74
8 О/О 8
74
8 О/0, 8
11 5/10 9
32
9 0-0 9
51
8 О/О 8
8 0/0 8
9 О/О 7
8 0/О 8
58
10 О/0 7
9 0/О б
9 0/О 7
71 °
7 О/О 7
70
59
9 0/О 8
ВГС + 10% КССБ + 0,25% КМЦ
+ 0,05% ПАЛ + 0,05% КС1 +
+ 1,75% Карпатол-1
ВГС + 10% КССБ + 0,25%
КМЦ + 0,05 ПАА + 1% КС1
+ 1,75% Карпатол-1.
15 ВГС + 10% КССБ + 25% КМЦ
+ 0,05% IIAA + 7% КС1 . + 1,75% Карпатол-1
16 ВГС + 1О% КССБ + 0;25%
КМЦ + 0,05% IIAA + 8% КС1
+ 1,75% Карпатол-1
17 ВГС + 10% КССБ + 0,25% KMII, + 0,05% ПАА + 4,0 КС1
+ 0,4% Карпатол-1
18 ВГС + 10% ICCCE + 0,25% КМЦ, + 0,05 ПАА + 4,0% I + 0,5% Карпатол-1 19 ВГС + 10% КССБ + 0,25% КМЦ + 0,05% IIAA + 4,0% КС1 + 3% Карпатол-1 20 ВГС + 10% КССБ + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 4% Карпатол-1 21 ВГС + 10% КССБ + 0,25% КМЦ + 0,05% IIAA + 4,0% КС1 + 1,75% флотереагента T-80 22 ВГС + 10% КССБ + 0,25% KMU, + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% ГЕЖ-10 23 ВГС + 10% окзила + 0,25% КМЦ + 0,О5% ППА + 4,0% KC1 + + 1,75% Карпатол-1 24 ВГС + 10% окзила + 0,25% КМЦ + О, 05% IIAA + 4, 0% КС1 + 1,75% флотореагента T-80 25 ВГС+10% окзила + 0,25% КМЦ + 0,05% IIAA + 4,0 КС1 + 1,75% ГКЖ-10 26 ВГС + 10% + 0,25% КМЦ + 0,05% IIAA + 4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1 27 ВГС + 10% ФХЛС + О, 25% КМЦ + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% флотореагента T-80 28 ВГС + 10% ФХЛС + О, !5% КМЦ + 0,05% IIAA + 4,0% КС1 + 1,75% ГКЖ-10 10 О/0 б 7 О/О б с Продолжение таблицы 1010101 Продолжение таблицы 3 4 58 30 ВГС + 10 окзила + 0,.25Ъ метаса + 0,05% ПАА + 4,ОЪ КС1 + 1,75Ъ флотореагента Т-80 31 ВГС + 10% ФХЛС + 0.,25% метаса т- 0,05% IIAA + + 4,0% КС1 + 1,750 ГКЖ-10 7 0/0 6 53. 9 0/О 8 56 ВГС + 10% КССБ + 0,25% 1"МЦ + 0,05Ъ IIAA + 4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1 + + 3% бентонита 1О О/О 61 ВГС + 10% КССБ + 0,25Ъ КМЦ + 0,05% IIAA + 4, 0% КС1 + 1, 7 5% фло торе а ген та T-80 + ЗЪ бентонита 9 0/О 7 56 ВГС + 10 КССБ + 0,25% 1<МЦ + 0,05% IIAA + 4,0% КС1 + 1,75Ъ ГКЖ вЂ” 10 + ЗЪ бентонита 8 О/0 8 62 ВГС + 10% окзила + 0,25% I КС1 + 1,75% Карпатол-1 + 3% бентонита 76 10 О/0 87 ВГС + 10% окзила + 0,25% КМЦ + О, 05Ъ НАА + 4, ОЪ КС1 + 1,75% Флотореагента Т-80 + 3% бентонита 9 О/0 6. 56 ВГС + 10% окзила + 0,25Ъ ИЩ + О;05Ъ ПАА + 4,0Ъ КС1 + 1,75% ЕКЖ-10 + + ЗЪ бентонита 9 О/0 7 65 ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% КМЦ + 0,05Ъ IIAA + 4, О КС1 + 1,75% Карпатол-1 + 3% бентонита % 7 О/О 7 ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% КИЦ + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75Ъ флотореагента T-80 + ЗЪ бентонита 7 0/О 6 ВГС + 10% ФХЛС + О, 25Ъ КМЦ + 0,05% IIAA + 4,0Ъ КС1 + 1,75Ъ ЕКЖ-10 + 3% бентонита 9 Î/О 8 60 ВГС + 10% +. 1,75% Карпатол-1 + 3% бентонита 8 0/О 7 59 ВГС + 10% КССБ + 0,25% метаса + 0,05 IIAA + 4, ОЪ КС1 + 1,75Ъ флотореагента T-80 + 3% бентонита 8 О/О 6 54 29 ВГС + 10Ъ КССБ + 0,25% метаса + 0,05Ъ ПАА + 4,0% КС1 8 O/0 7 + 1,75Ъ Карпатол-1 1010101 9 О/О 56 О/О 45 О/О 46 8 0/0 7 53.72 9 О/О 8 70 8 О/О 7 0/О 8 72 7/8 10 13 6/13 10 86 5/9 32 53 14 6/14 9 33 13.. 5/10 10 32 12 4/8 35 81 18 12/25 9 19 91 16 10/22 9 20 92 ВГС + 10Ъ К ГСБ + 0,25% метаса + О ) 05% ПАА + 4, 0% КС1 + 1,75Ъ ГКЖ-10 + 3% бентонита ВГС + 10Ъ окзила + 0,25Ъ метаса + 0,05Ъ ПАА + 4,0Ъ KC1 + 1,75% Карпатол-1 + ЗЪ бентонита ВГС + 10Ъ окзила + 25Ъ метаса + 0,05Ъ IIAA + 4,0Ъ КС1 + 1,75% флотореагента Т-80 + ÇЪ бентонита ВГС + 10% окзила + 0,25% метаса + P,P5% IIAAl + 4,0% КС1 + 1,75% ГКЖ-10 + ЗЪ бентонита 47 ВГС + 10Ъ ФХЛС + 0,25Ъ метаса + 0,05Ú IIAA + 4,0 КС1 + + 1, 75Ъ Карпатол-1 + 3% бентонита ВГС + 10Ъ ФХЛС + 0,25Ъ метаса + О, 05% ПАА + 4, 0% KC1 + 1,75Ъ флотореагента Т-80 + ЗЪ бентонита ВГС + 10% ФХЛС + О, 25% м таса + 0,05Ъ IIAA + 4,0% KC1 + 1, 75% ТКЖ-10 + 3% бентонита ВГС + 10% КССБ + О, 25% КМЦ + О, 05Ъ IIAA + 4, ОЪ КС1 ВГС + 10% окзила + 0,25% КИЦ + 0,05Ъ ПАА + 4,0Ъ ЕС1 ВГС + 10% + 0,25% КМЦ + 0,05Ъ ПАА + 4,0% КС1 ВГС + 1U% КССБ + 0,25% метаса + 005% ПАА + 40Ъ КС1 ВГС + 10Ъ окзила + 0,-25% метаса + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 ВГС + 10Ъ ФХЛС + 0,25Ъ метаса + 0,05Ъ IIAA + 4,0% КС1 ВГС + 10Ъ КССБ + 0,25% КМЦ + 0,05% IIAA + 4,0% КС1 + 3% бентонита dlC + 10% окзила + 0,25% КМЦ + 0,05Ъ IIAA + 4,00% КС1 + 3% бентонита Продолжение таблицы 1010101 Продолжение таблицы 6 Ч 17 13/27 8 94 19 14/28 8 93 60 ВГС + 10Ъ окзила + О, 25% метаса + 0,05% IIAA + + 4,0% КС1 + 3% бентонита 20 11/23 8 18 12/26 8 94 Составитель В.Ягодин Техред И.Гайду Корректор 1О.Макаренко МРедактор И.Касарда Заказ 2404/12 Тираж 637 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская н аб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 58 ВГС + 10Ъ ФХЛС + 0,25% КМЦ + О, 05% IIAA + 4, 0% КС1 + 3% бентонита 59 ВГС + 10% КССБ + 0,25% метаса + 0,05% IIAA + + 4.0% .КС1 + 3% бентонита 61 ВГС + 10% ФХЛС + О, 25% метаса + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 3% бентонита Как видно из таблицы составы, содержащие 5-15% КССБ (ФХЛС, окзила ), а 0,1-0,4Ъ КМЦ (метаса)) 0,01-0,1% полиакриламида, 0,5-3,0%.Карпатола-1 (ГКЖ-10, Т"80 ) и 1-7% хлорида калия при вводе в них:высоколлоидальной глины (бентонита) дают отстои B среднем на 50% больше, чем таковые в пробах, не содержащих карпатола-1 (ГКЖ-10, T-80). Содержание остаточного бентонита в "сливе" известного раствора в среднем йа 40% выше, чем в "сливе" предлагаемого состава. Все это свидетельствует о высокой флокулирующей способности этого раствора. Содержание КССБ менее 5%, а КМЦ менее 0,1% не обеспечивают снижение ° водоотдачи, увеличение концентрации КССБ более 15% и 1(МЦ более 0,4% 4р не оказывает существенного, влияния на показатели раствора. Количество полиакриламида менее 0,01%, а Карпатола 1/Т-80, ГКЖ-10 менее Ор5% не обеспечивает достаточной степени флокуляции, а увеличение этих компонентов соответственно свыше 0,1% и ЗЪ нецелесообразно,так как флокулирующее действие системы на глинистые частицы не изменяется. Количество КС1 менее 1% не обеспечивает предотвращение гидратации и диспергирования глинистых частиц, а количество более 7% не,оказывает влияния на указанные процесса. Предлагаемый буровой раствор значительно уменьшает переход выбуренной глинистой породы в раствор за счет предотвращения диспергирования, обеспечения флокуляции и седименf тации ее частиц при низких показателях вязкости и статического напряжения сдвига, что позволяет бурить с промывкой малоглинистым буровым раствором, -.:ю следовательно, способ-. ствует повышению скоростей бурения.
