Безглинистый буровой раствор
i: БЕЗГЛИНИСТЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР , содержащий полимерный флокулянт общего действия, углеводородную фазу и неорганические водораствариЛые добавки , отличающийся тем, что, с целью улучшения его качества путем снижения показателя фильтрации и повьлиения структурно-механических свойств, раствор дополнительно содержит органическую коллоидную фазу при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Полимерный.флокулянт общего действия 0,1 - 1,0; , Органическая коллоидная фаза2,5 - 25,0 Углеводородная фаза 2,0 - 40,0 Водорастврримые неорганические добавки 3,0 - 35,0 Вода . 29,5-70,5 2.Раствор по П.1, отличающийся тем, что S -качестве полимерного флокулянта он содержит полиакриламид и/или, полиэтиленоксид. 3.Раствор по П.1, о т л и ч а юш и и с я тем. что в качестве органической коллоидной фазы хэн содержит соли лигносульфоновых или гуминовых кислот или смесь окисленного петролатума с дизельным топлнвсяш в соотношении 1:1 (реагент СМАД-1), или высоко-д окисленный битум, или ихсмеси. 4.Раствор по П.1, отличающийся тем, что в качестве углеводородной Фазы он содержит нефть ил Т дизельное топливо. 5.Раствор по П.1. отлич ающ и и с я тем, что в качестве неорганических водораствори1«ых добавок он содержит хлорид натрия или калия, или хлорид кальция, или хлорид маг4;: ния, или алюминат натрия, или силикат натрия, или окись кальция, или окись СО СЛ магния, или гидроокись натрия, или калия, или их смеси.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(5D С 09 К 7/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3365630/23-03 (22) 01.12.81 (46) 23.10.83. Бюл. 9 39 (72) A.A. Васильченко и П.Г. Кулагин (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (53) 622.243.144.3(038.8) (56) 1. Патент США 9 3040820, кл. 175-66, опублик. 1962. 2. Патент СшА Р 3040821, кл. 175-66, опублик. 1962.
3. Патент США Р 3338320, кл. 175-65, опублик. 1967.
4. Патент США М 3122203, кл. 166-38, опублик. 1964 (прототип). ,.(54)(57) 1. БЕЗГЛИНИСТЫЙ БУРОВОЙ PACTBOP. содержашнй полимерный флокулянт общего действия, углеводородную фазу и неорганические водорастварийые добавки, отличающийся тем, что, с целью улучшения его качества путем снижения показателя фильтрации и повышения структурно-механических свойств, раствор дополнительно содержит органическую коллоидную фазу при следукнцем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:
Полимерный.флокулянт общего действия 0,1 — 1,0.
Органическая коллоидная фаза 2,5 — 25,0
„.SU„„1049515 A
Углеводородная фаза 2,0 — 40,0
Водорастворнмые неорганические добавки 3,0 — 35,0
Вода 29,5 — 70,5
2. Раствор по п.1, о т л и ч а ю— щ н и с я тем, что в качестве полимерного флокулянта он содержит полиакриламид н/или полиэтилеиоксид.
3. Раствор по п.1. о т л и ч а юшийся тем. что в качестве органической коллоидной Фазы ан содержит соли лигносульфоновых или гуминовых кислот или смесь окисленного петролатума с дизельный топливом в соотношении 1:1 (реагент СИАД-1), или высоко-д окисленный битум, или их смеси. Е
4. Раствор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качества угле- ую водородной Фазы он содержит неФть илф дизельное топливо.
5. Раствор по п.1. о т л и ч а ю- шийся тем, что в качестве неорганических водорастворимых добавок он содержит хлорид натрия или калйя, или хлорид кальция, или хлорид маг- ния, или алюминат натрия, или силика Д Ь натрия, или окись кальция, или окись р а магния, или гидроокись натрия, или калия, или их смеси. С
1049515
Компоненты
Органическая коллоидная,углеводо-! ! фаза ;роды ! -Ди- 1 ! эель! Нефть„
lное % ! топ- ! ли во,!
Полимерный флокулянт общего действия
Неорганические
3 2
% . % l %
I I
ПЭО ПАА
% %!!
20
0,5
2,5
10 — 5
10 — 5
0,5
2,5
0,5
10
1,0
0,65
1,5
0,1
0,2
0,05
2,5
2,5
0,2
22
1,0
4,0
0,15
1,0
0,5
5,0
10
0,5
20 10
0,5
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам, используемым для промывки скважин.
Известны безглинистые буровые. растворы, содержащие гидролиэованный
5 полиакриламид и воду, которые обеспечивают высокие скорости бурения и удовлетворительную устойчивость стенок ствола скважины 1 ) — f3).
Недостатками этих растворов являются высокие показатели фильтрации, низкая вязкость и отсутствие тиксотропных свойств.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является беэгли- 5 нистый буровой раствор, содержащий, мас.%:полиакьиламид (ПАА ) 0,005-1,0; инертные неорганические твердые частицы 0-1,0; эмульгатор 0,005-0,1; углеводороды 0,5-4,0; неорганические QQ вогорастворимые добавки - до насыщения водной среды.
Полиакриламид используют в виде водных растворов от 0,01. до 1%-ной концентрации. В качестве инертных g5 твердых частиц используют мел, фосфат кальция, тальк. В качестве эмуль- ! КСДБ КССБ У!!!Р СИАД-1 1 ВОБ ! % % % l ! l ! ! I 1 гатора применяют мыла щелочных металлов сульфокислот, жирных кислот фракции С вЂ” С . Водоьаствоьимые неоьга f8 нические добавки выбиьают иэ ьяда
ФосФатов . нитьатов . каьбонатов, сульфатов и ацетатов щелочных металлов.
Применение данного бурового раствора обеспечивает повышение скорости бурения и проходки на долото на 30% 4 ).
Недостатками известного раствора являются большой показатель фильтрации и невозможность регулировать реологические и тиксотропные свойства
Вследствие отсутствия коллоидных частиц.
Целью изобретения является улучшение качества безглинистого бурового раствора за счет .снижения показателя фильтрации и повышения структурно-механических свойств.
Поставленная цель, достигается тем, что безглинистый буровой раствор, содержащий полимерный флокулянт общего действия, углеводородную фазу и неорганические водорастворимые добавки, содержит органическую коллоидную фазу при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
1049515
В глинистых растворах коллоидная фаза образована неорганическими частицами глины. При наличии s составе бурового раствора флокулянта образую, щиеся флокулы глинистых частиц оседают вследствие разницы между плотностями воды и глинистых частиц. Органические частицы в присутствии флокулянтов также образуют флокулы, которые, однако, не оседают, так как плотность органического вещества
: мало отличается от плотности воды.
Полимерный флокулянт общего действия 0,1 - 1,0
Органическая коллоидная фаза 2,5 - 25,0
Углеводородная фаза 2,0 — 40,0
Водорастворимые неорганические добавки 3,0 — 35,0
Вода 29,5 — 70,5
В качестве полимерного флокулянта раствор содержит полиакриламнд (tIAA) и/или полизтиленоксид. качестве органической коллоидной фазы раствор содержит соли лигносульфоновых или гуминовых кислот, или смесь окисленного петролатума с дизельным топливом в соотношении
1г1 (реагент СМАД-Ц, или высоко- } окисленный битум, или их смеси.
В качестре углеводородной фазы раствор содержит нефть или дизельное топливо.
В качестве неорганических водорастворимых добавок раствор содержит хлорид натрия или калия, или хлорид кальция, .или хлорид магния, или
I алюминат натрия, или силикат натрия, или окись кальция, или окись магния, или гидроокись натрия или калия, или их смеси.
Получение беэглинистого бурового раствора заключается в переводе во-!
5 дорастворимых органических веществ путем высаливания в ограниченно растворимое илн нерастворимое состояние и распределении, путем перемешивання нерастворимых в воде органических соединений (СМАД-1, ВОБ ) с последующим пространственным "сшиванием" образовавшейся коллоидной органической фазы полймерньм флокулянтом.
В табл. 1 приведены состав и свойства бурового беэглинистого раствора при различных концентрациях компонентов. таблица1
Параметры
Снс„, СНС10 ! дПа дПа
l !
1 !
S ъ ! кг/м ! !
1 !
l!
1 ! ! ! ! ! !
?водаф? !
>+(OH)j ! В 1, ! ! !! т, в с см 3/30
?мин 1
? 1
l 1 !
64,5 28 2
70,5 26 2
50>5 41 6
56,0 83 4
65 35 48 4
55,4 53 3
55,75 26 7
44,3 240 0
64,5 60 0,5
58,85 156 . 3,5
53,5 41 8
53,5 135 3
37,5 47 5
12 1020
24 1030
34 1Д10
13,5
1,5
12,5
1,5
12,3
13,1
21 58 1200
1,0
0,5
12,4
5,5 1070
10,7 1120
34,1 1020
8,1 1120
5,2 1370
31,8 1160
74,9 1030
44,5 1100
2,5
6,5
7,6
7,0 27,4
2,5
7,0
1,5
6,3
12,0 18,2
13,3 41,0
12,8 28,7
1,0
10 водорастворимые добавки
Саа, Р ?АЕС,?йаОН, КСЕ,?КОН,Р СЕ2, .Ъ Ъ 1% !Ъ 1 В В
? ! t
l 1 1 !
8,9; 8,3 15,3 1040
1049515
Компоненты
Неорганические
Углеводороды
Органическая коллоидная фаза
Полимерный флокулянт общего действия
Дизельное топливо, %
03 ф
hAA, %
КСДБ, КССБ УЩР, СМАД% % % %
СаС i2, ф
ВОБ
Нефть, %
ПЭО, %
15 20
0,5
0,5
1,0
0,5
1,0
20
0,5
10 20
30
0,5
15 5
0,5
0,5
0,5
2,5
1,0
1,5
0,1
20 5
0,25
0,25
5,0
5, 0
0,25
10
0,25
0,25
2,5
0,3
2,5
0,3
Все составы имеют показатеЛь фильтрации от 0 до 8,5 см эа 30 мин.
Повышение вязкости и структурно-ме- 45 ханических свойств раствора осуществляется добавлением УЩР, СИАД-1 или
ВОВ. Вегулирование плотности производится водорастворимыми неорганическими солями щелочных и щелочноземель-5g ных металлов в пределах Р = 1020
1370 кг/м .
В диапазоне рН 1-7 в качестве полимерного флокуЛянта можно использовать как ПАА, так ПЭО .или их : смесь.
При рН > 7 полиакриламид испольэовать нельзя, так как он в щелочной среде гидролизуется и теряет флокулирующие свойства и стойкость к действию ионов щелочноземельных маталлов.
При рН ) 7 необходимо испольэовать
ПЭО. Пределы концентраций полимерных флокулянтов установлены от 0,1 до
1,0% с учетом пропорции с количеством органической коллоидной Фазы и
1049515
Продолжение табл. 1
Параметры, 5, кг/м3
CHC., СНС1 дйа дПа
В см Э/3 ьмн
Вода, . Т, В с рН I
Н9С ф
KCl КО ф ф
NaAl йаОН, ф ф
21,4 1150
11,5 15,7 т 49 0 28
40,5 25
5,4 . 11 2 1110
12,3
1,0
32,1 67,2 1080
48,5 128 2, 12,8
17,4 1240
80,0 1180
0 1350
6,9 12,1
29,5 55
13,2 48 0
43,5 210 2
1,0
51 5 25 8
6,5
57,4 21
63,5 23
8,5
0 1160
12,7
6,9 11,0
71,75 18 5,5
70,75 21 4
59,75 45 5
6,9
3 1
12,1 4,7
6,6 15,0
5 66,75 52
65,2 43
0,5
5 0,5
5 0,5
12,8 24,0
30,0 1080
2 62,7 47 3 12,7 27i0 35,0 1080 сохранения избытка полимера для флокуляции выбуренной породы.
Из табл. 1 видно, что максимальное содержание органической коллоид- ной фазы составляет:. 25%, при которой достигается наиболее. низкое значение показателя фильтрации, удовлетвори-. тельные вязкость и статическое на- 50 пряжение сдвига. Дальнейшее увеличение концентрации органической коллоидной фазы экономически нецелесообразно. Удовлетворительное значение водорастворимие добавки
15,2 980
0 1050
7,2 1070
23,0 1170
12,7 28,0 36,0 1050 показателя фильтрации достигается уже при концентрации органической коллоидной фазы 2,5%.
Содержание углеводородов в растворе определяется требуемой плот" ностью и необходимжи смазываюшими свойствами.
В табл. 2 приведены составы предлагаемого бурового раствора и известного для определения параметров с целью их сопоставления.
1049515
Та блица 2
М.Д. химреагента, В, в составе
Компоненты
Полимерный флокулянт
ПАА 0,25
ПАА 0,25
Углеводородная фаза
Дизельное топливо 10
Дизельное топливо 4
Неорганические водорастворимые добавки
СаСЕ2 10
Ма25О 10
Органическая коллоидная фаза
КССБ 15
Эмульгатор
Сульфонол 0,05
Составитель В. Ягодин
Редактор Н. Джуган Техред С.Мигунова Корректор A. Тяско
Заказ 8356/26 Тираж 639 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, М-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4
-Предлагаемый безглинистый буровой раствор имеет параметры:. Ф
1/ О
5 см3/30мин; Т =35 с; СНС =5/11 дПа. Параметры известного бурового безглинистого раствора: Фт40 смэ/30 мин; Т 18 .с; СНС=О дПа. Проведенные испытания показывают, что предлагаемый буровой беэглинистый раствор в отличие от известного обладает необходимыки технологическими характеристиками - показателем фильтрации, вязкостью и статическим напряжением сдвига и может использоваться при бурении неустойчивых глинистых отложений и проницаемых пластов. Все компоненты бурового раствора,! кроме ПАА и ПЭО, являются недорогими и недефицитными, широко используемыми при бурении скважин. ПолиПредлагаемом Известном мерный флокулянт DAA,ïðoèýâîäâòñÿ в гелеобразном виде и в виде гранул. Полиэтиленоксид производится в виде порошка. Предлагаемый буровой раствор можно применять при бурении газоносных горизонтов с аномально низким пластовьм давлением, что позволит снизить плотность раствора на 200 кг/м уменьшить содержание . твердой фазы и за счет этого повысить скорость бурения на 35-40%. При бурении в интервале 3030-3950 м уменьшение времени строительства скважины составляет 20-25 дней. Экономия от сокрашения времени строительства эксплуатационных скважин, глубиной свыае 3500 м, при роторном способе бурейия составляет 18-23 тыс.руб. на одну скважину.
