Утяжелитель для глинистых буровых растворов

 

УТЯЖЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ ГЛИНИСТЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, содержащий барит и добавку, отпичаюш и и с я тем, что, с целью утяжеления раствора до плотности 2,16 г/см, он в качестве добавки содержит сидерит при следующем соотношении кс 1ппнентов, вес.%: Барит60-8О Сидерит 20-40 СО

9947 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

69) (И) 1

/ (д)) С 09 К 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС-;ГВУ

60- 80

20-40

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТКОЙ (21 ) 2949016/23-03 (22) 02.07.80 (46) 07.09.83. Бюп. Ж, 33 (72) Т.М.Мягкова, Б.P. Курилков, С.А. Рябоконь, С. H. Шандин и И. Д. Пустовойтов (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исспедоватепьокий и проектный институт механической обработки полезных ископаемых "Механ-. обр" и Всесоюзный научно-исспедоватеп): ский институт по креппению скважин и буровым растворам (53) 622.243.443 (088.8) (56) 1, Рязанов. Счравочник по буровым растворам. М., Недра, 1979.

2. Патент США % 3684709, кп. 252-855, опубпик. 1972 (прототип). (54)(57) УТЯЖЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ ГЛИНИС-

ТЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, содержа- ший барит и добавку, о т п и ч а юшийся тем, что, с цепью утяжеления раствора до ппотности 2,16 г/см, он э в качестве добавки содержит сидерит при следуюшем соотношении компонентов, вес.%:

Варит

Сиде рит

1030947

Таблица 1

9,1

100-0

2,30

90-10

80-20

19,4

2,18

2,14

30,0

7030.

60 «40

50- 50

0 -100

2,09

38,8

45,2

2,06

2,02

50,7

88,0

1,85

Растворимость утяжепитепя осуществляется, в основном, эа счет породы и карбоната барита - минерала витерита.

Результаты спепиапьных испытаний сидеритовыми утяжепитепями, приведены по проверке реопогических параметров в табл. 2 (до и после термостатировагпинистых растворов, утяжеленных барито- ния). (Изобретение относится к нефтяной промышпенности и может быть испопь эоваво дпя утяжеления буровых растворов при бурении нефтяных и газовых скважин. 5

Извество применение в качестве утяжепитепей гематит и магнетит (1) .

Однако их применение ограничено.

Наиболее бпизким техническим решещ ем к изобретению является утяжепитепь !0 дпя гпинистых буровых растворов, содер»

mamma барит и добавку Г2

Недостатком известного утяжепитепя явпяется добавпение к бариту, имеющему удельный вес 4 4-4,5 г/см, отно- 15

3 ситепьно негких устричных раковин с удепьным весом 2,6-2,7г/см . Таким

/, образом, удельный вес смешанного барито-устричного утяжепитепя будет, исходя из указанной пропорпии смеси, по- 20 рядка 3,6-4,04 г/см, т.е. гораздо ни 3 же чем утяжепитепя из одного барита.

Это уменьшает максимальный удепьный вес, который могут иметь гпинистые раотворы, утяжеленные "барито-устричным 25 утяжепитепем, и вызывает значительный расход самого материала утяжепитепя.

Цепью изобретения является утяжеление бурового раствора до плотности

2,16 г/см . 30

Поставпениая пепь достигается тем, что утяжепитепь дпя гпинистых буровых растворов, в качестве добавки содержит сидерит при спедуюшем соотношении компонентов, вес.%: . Варит 60 80

Сидерит 20-40

Известно, что минерап сидерит Fe, хорошо растворяется в сопяной кислоте (этим же свойством обладают и устричные раковины) и имеет сРавнительно . высокий уде.пьный вес - 3,7 - 3,9 г/см . дпя проведения исследования готовят различные барито-сидеритовые утяжепитэпи. дпя этого в системе черной метаппургии используют баритовые утяжепители - баритовые фпотапионные конпентраты комбината Ачпопиметапп марки

КБ-3 и сидеритовую руду Бакапьского месторождения после дробления и грохочв ния (содержание железа не менее 30%).

Соотношение барита и сидерита 60-80% барита и 20-40% сидерита обуславливает наиболее оптимальные свойства утяжеленных гпинистых растворов.

Б табл.1 приведены значения утяжеляюшей

j способности (удельного веса) и растворимости и соляной кислоте баритового концентрата, сидеритовой руды и смеси этих продуктов при разном их соотношении. !

10.39947

О

tQ

° !

О

О)

О

О!! «Ч

o e 0)

Т! Т!

"ttC! ! !

"Ь Ь!. -» » ! !

lQ

О!!

«Ь Ъ Ь Ф ! !! !

«Ь Ф Ф !

«I Ь Ь

О Ф ! ф

С> о

О р

«»

Р ф

О

Ф ! и

О ф

Р» tt ф ф

Ю Q

О

О

1-!

Р» ф

О

Ф й

«ч Ф у Ф с! а

mneR ОФФ !- em ю О с-(1 cv «»! (О я»-.(О! «О гч 0) ol «0 а °

АРВО СОЕ !а О аоаа ав!!псе«и !ало л -! с-! г :с!»Ф «ч «ч cQ с!з-! а Фе-1 т-! а «ЧЛ О ! -!Оо.а,-!аа хааа в«!«!а

«!а-!а ва«!! л «! лв!-а

«!ао«! вво.лова

nl e4rt à.clead e nato

О e t- e а «! «О «! О а

« .new пса!«!вао

С4.,,т.! г.! т-1 С4 т-! тЧ т.! C4 е! г.! с-! СЧ

О Я О O :- Î О О О О О О О О О О О

8 б

8.

И

1

В

Ж

Ци

g g о о

5 1ОЬО

П р и м e p 1. Свойства предлагае- мого барито-сидеритового утяжелитепя, состоящего иэ 80% барита и 20% сиде рита (табл. 1 и 2).

Плотность утяжепениого раствора с применением смеси довопьно высокая5

2,14 - 2,16 гlсм . Растворы с.таким высоким удельным весом, могут применяться при бурении трудных, ответственных скважин, Весьма важное .свойство 10 смеси - растворимость порядка 30% утяжепителя при подаче сопяной кислоты (табл. 1.)

Капьматирование трещин пор и т.п. при бурении отрицательно влияет на вызов t5 притока из продуктивного пласта. В спу чае же вскрытия продуктивного горизонта на растворимом в соляной киспоте утяжепитепе, перед вызовом притока, в скважину,закачивается; тампон иэ 12%- 20 ной НОГ (объем 5-8 м ) и частично эадавпивается на погпощение в ппаст.

Сидерит в этих условиях растворяется, а оставшийся барит как бы создает пористую среду дпя более свободной фины» рации флюида из ппаста.

Опредепенная вязкость по СПВ-5 до термостатирования составляет не более

60, а поспе термостатирования - 38 с (табп. 2). Это впопне приемлемые пока эатепи, так как вязкость по СПВ-5 не допжна превышать 60-70 с. Статическое напряжение сдвига (СНС(,мг/см ) эа

1 мин до подогрева несколько боньше допустимых значений дпя смесей с 3040% объемного содержания утяжепитепя в в растворе (следует добавить нескопько больше универсального реагента дпя разжижения (окзила), а поспе 10 мин значение СНС равно 219 мг/см {при норме

40 до 250 мг/см ). Поспе термостатиро2 вания СНС за 1 мин 45, за 10 мин90 мг/см . Динамическое напряжение

2 сдвига (ДНС) является приемпемым порядка 1 50-1 80 ди н/см .

2 45

Для рассматриваемой смеси {80+20)

ДНС составляет 21-144 до прогрева и

30 дик/см поспе прогрева. Ппастичеокая вязкость не допжна превышать 50 сП.

Измерения показывают, что до прогрева вязкость составляет 14-44, а поспе термостатирования — 45 сП.

fI р и м е р 2. Свойства предпагаемого барито-сидеритового утяжелитепя, состоящего из 70% барита и 30% сидери- та (табл, 1 и 2).

Ппотность утяжеленного глинистого раствора составляет 2,09-2,11 г/см, а растворимость утяжепитепя в соляной кислоте порядка 38% от твердой фазы.

Это свойство растворимости весьма попожитепьно и. сказывается на вызове прочного из продуктивного пласта. Вяэкость по СПВ-5 - 25 до прогрева и пооле прогрева 33 с, CHC за 1 мин 2178 с эа искпючением 30% объемного со держания утяжелитепя, поданного в гпинистый раствор, где СНС зафиксировано (без окэила) 180 с.

Поспе термостатирования СНС за

1 мин 21 с (норма не бопее 120 с), СНС за 10 мин 39-1 )3 и 45 с, ДНС

27-168 и 35 дин/см ° Ппастическая вязкость составпяет 11-29 и 15 сП

Пример 3. Свойства предпагаемого барито-сидеритового утяжепитепя, состоящего из 60% 6арита и 40% сиде рита.

Плотность утяжеленных глинистых растворов 2,03-2,06 гlсм, что позвопяет применять их при массовом бурении (бурить до 90% скважин).

Растворимость укаэанного барито-сидеритового утяжепителя в 1 2%-ной сопяной кисноте при нагреве до 100 С высокая, равная 45% (табп. 1).

Параметры гпинистого раствора (табп.2).

Вязкость по СПВ-5 23-53 и 50 с, СНС за l мин 15-83 и 63 мг/см, СНС за 16 мин 31-150 и 141 мг/см, ДНС 25-114 и 141 дин/см . Пластическая вязкость составпяет 20-28 и 30 сП.

Весьма важным параметром дпя утяжепитепей является содержаийе водорастворимых солей и в том числе капьция. Барито-сидеритовые утяжепители в предла« гаемом соотношении (60-80% барита и

20-40% сидерита) содержат 0,25-0,3% .водорастворимых соней и в том чиспе кальция 0,036-0,044%, что соответствует ГОСТ 4682-74 на баритовый концентрат - утяжелитепь, т.е. добавляемый сидерит к бариту не увеличивает содержание водорастворимых сопей, Таким образом, соотношения для утяжелителя смеси сидерита и барита и по реологическим параметрам вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к утяжелителям, и могут получить широкое распространение при бурении нефтяных и газовых "кважин, а также как специапа ные сорта утяжепителей (имеющие хорошую растворимость твердой фазы) при вскрытии бурением продуктивных горизонт.a, алпуртми рошко образ смешанны 0 руб. ребность но ожида дка 4-4,5 утяжен родук том обавлен еет сто (такая ржания уется в ь дпя вым и

yea a ту," им тонну соде сиопьз мая смес пее даше рнтовая р онпз нтрц руб- за низкого мапо и лагае ся и бо сиде всму к

6 7 уда иэ- за иде рите

Составитель А. В ёуева

Техред А,Бабиней".:==- Корректор О. Тигор

Редактор Р. UwuM

Заказ 681 5/25 Тираж 639 -".-.:".:« - Подписное

ВНИИПИ Государственного,ф>цитета СССР по делам изобретений й:::.юкрытнй

113035, Москва, Ж-35,, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, уп. Проектная, 4

Пред .являет так как барито порядка ная р завс

10 итепя ная K имость желез жепечерной

c.*,.= .1

39947, :. 46т .,фМ °

gf " . . :1 ; „ффОЖ -,фф

), а баритовый Монцентратный-60-70 руба за тонну, и утяжвлитепь дешевле ю чем барито6ый. Учитывая в предлагаемом утяжепитепе, ть экономический эффект помин. руб. в год.