Способ регулирования свойств бурового раствора в процессе циркуляции

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ БУРОВОГО РАСТВОРА В ПРОЦЕССЕ ЦИРКУЛЯЦИИ путем Обработки его в зоне отрицательного , электрода диафрагменного электролизера с одновременным контролем за текучестью раствора, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа , при отклонении величины текучести от заданного значения изменяют интенсивность электрического воздействия на раствор до достижения величины редокс-потенциала бурового раствора в пределах от -100 до - 500 мВ. (Л

ÄÄSUÄÄ 124 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Д) E 21 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:. /

I а.

"« »„, .»

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ (21) 3211162/22-03

:(22) 11.12.80 (46) 07.12.83. Бюл. Р 45 (72) У.Д. Мамаджанов, С.З. Махмудов, Н.A. Мариампольский, С.A. Алехин, Я.P. Исламов и Г.И. Афонин (71) Среднеазиатский научно-иссле довательский институт природного газа (53) 622. 243 ° 144. 2(088 ° 8) (56) 1. Известия AH Узбекской ССР.

Сер. техн. наук., 1977, Р 6, с, 60-6?.

2. Реферативный научно-технический сборник "Бурение", ВНИИОЭНГ Р 1, 1977, с. 20-22.

3, Доклады AH Узбекской ССР,Р 1, 1976, с. 18-20.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2736507/22-03, кл. Е 21 В 21/00, 1979 (прототип). (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ

БУРОВОГО РАСТВОРА В ПРОЦЕССЕ ЦИРКУЛЯЦИИ путем обработки его в зоне отрицательного электрода диафрагменного электролизера с одновременным контролем за текучестью раствора,, о тлич ающий ся тем, что, с целью повышения эффективности способа, при отклонении величины текучести от заданного значения изменяют интенсивность электрического воздействия на раствор до достижения величины редокс-потенциала бурового раствора в пределах:от -100 до ° 500 мВ.

1059124

Изобретение относится к способам регулирования свойств прокачиваемых глинистых суспенэий, используемых в мимической, горнообогатительной промышленности и в строительном деле, а также в нефтяной и газовой про- 5 мышленности и геологоразведочных предприятиях при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен способ улучшения прокачиваемости бурового раствора вве- 10 дением добавки масляного гудрона, согласно которому регулирование свойств бурового раствора, снижение давления в циркуляционной системе составляет 154. Оптимальная. концентрация гудрона составляет 2% от объема бурового раствора .(1) .

Однако введение этой добавки приводит к увеличению предельного напряжения сдвига ьо и условной вязкости Т. Гудрон представляет собой 2Q массу высокой консистенции и перед употреблением требуется разбавление с соляркой в соотношении 1:1.

Известен также способ снижения гидравлических сопротивлений, т.е. повышения текучести, путем улучшения смаэочных свойств буровых растворов добавками ГКЖ-10, являющейся кремнийорганическим соецинением этилсиликона- та натрия. Технические требования к этому веществу определены в ИРТУ-б-02-273.-бЗ. Оптимальная концентрация составляет 0,6-0,ВЪ от объема 2g .

При этом снижение гидравлических сопротивлений при турбулентном течении суспензий осуществляют также полимерной добавкой полиакриламида ПЛЛ) Ф) .

ПАА приводит к снижению коэффи" циента гидравлических сопротивлений двухфазной системы, в частности гли". 40 нистой суспензии при вводе его в количестве 0,013.

Однако добавки его приводят к вспениванию бурового раствора, Недостатком данных способов регулирования свойств бурового раствора является то, что практически все известные добавки, повышая текучесть, оказывают также нежелательное побочное воздействие на буровой раствор, при этом определяются трудность промпаленного освоения и зависимость действия добавок от температуры и их невосполнимость и определенные организационные и экономические трудности, связанные с необходимостью специальной подготовки добавок.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ регулирования свойств бурового раствора в процессе циркуляции, заклю- 6О чаккцийся в том, что .в процессе промывки скважины контролируют деста.билизирующее воздействие со стороны агрессивных пластов на буровой раствор по окислительно-восстановительному потенциалу раствора и при изменении его .окислительно-восстановительных свойств раствор обрабатывают в одной иэ эон электрода диафрагменного электролиэера $4) .

Однако согласно известному способу при регулировании свойств раствора не учитывается изменение его текучести, которое определяет гидравлические сопротивления потока раствора в системе циркуляции. В результате неучета этого важного технологического параметра и отсутствия подбора соответствующих оптимальных режимов электрообработки бурового раствора для выбора оптимальных параметров текучести раствора резко снижается эффективность известного способа„

Целью изобретения является повышение эффективности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования свойств бурового раствора в процессе циркуляции путем обработки его в зоне отрицательного электрода диафрагменного электролиэера с одновременным контролем за текучестью раствора, при отклонении величины текучести от заданного значения изменяют интенсивность электрического воздействия на раствор до достижения величины редокс-потенциала бурового раствора в пределах от — 100 до-500 мВ, Сущность изобретения заключается в следующем.

При проведении исследований установлейо., что при прокачивании глинистого раствора, подвергнутого электровоздействию до достижения редокс-потенциала - 100 — 500 мВ, происходит снижение давления в циркуляционной системе, обусловленное повышением текучести.

Улучшение текучести бурового раствора объясняется следующим.

Буровой раствор представляет собой гетерогенную жидкую систему с обязательным наличием в ней частиц твердой фазы ионов и полиэлектролитов полимеров, в состав молекул которых входят группы, способные к ионизации. В числе химических реа" гентов, используемых для обработки буровых растворов, применяются полиэлектролиты-стабилизаторы защищающие частицы от коагуляций при воздействии температуры и минеральных солей, Размеры молекул полиэлектролитов, как и другие их свойства, могут меняться в широких пределах, Молекулы полиэлектролитов"стабилизаторов могут с увеличением степе. ни иониэации удлиняться в пять и более раэ.

Наличие в растворе длинных нитевидных молекул реагентов подавляет

1059124 локальную турбулентность с масштабом пульсаций, меньшим длины молекул. Поэтому при электравоздействии на буровой раствор адсорбирукщиеся на активных центрах макромолекулы ионы О и ОН приводят к отталки- 5 ванию звеньев цепи полимера друг от друга, что вызывает распрямление молекулй и обуславливает гашение турбулентности, т.е. увеличение линейного размера молекулы приводит к 10 росту текучести бурового раствора.

При течении с определенной критической скоростью на,границе глинистая корка - буровой раствор образуется слой прозрачной воды. 35

При циркуляции бурового раствора, прошедшего электрообработку, на стенках отлагается отрицательно заряженная глинистая корка, отталкивающее взаимодействие которой с также отрица. тельно заряженным одслоем прозрачной воды приводит к уменьшению коэффициента гидравлических сопротивлений циркуляционной системы.

На чертеже показана схема реализации способа, 25

На дно желобной системы 1 устанавливается положительный электрод

2, изолированный от желобной систе-. мы текстолитовыми пластинами 3, На текстолитовых шарнирах 4 устанавли- 30 вается перфорированный отрицательный электрод 5, расположенный под углом к течению раствора (перфорация служит для выхода электродбработанного раствора . 35

Электрод 2 подключается к положительному полюсу, а электрод 5

1 к отрицательному полюсу источника постоянного тока б.

До обработки электрод 5 находится в вертикальном положении.

Перед началом обработки электрод

5 опускается и включается источник постоянного тока. Предварительно замеряется редокс-потенциал, бурового раствора, Время электрообработки определяется по формуле ((, g)ß 2) где Цм (ч) — производительность насо- 50 са, м /ч, d,D - диаметр труб, скважины,м;

H „ — глубина скважины на начало обработки, м, Прои з водят контроль .те куче сти н а капиллярном вискозиметре или CHC-2.

Если в течение .цикла обработки текучесть бурового раствора улучшилась незначительно (5-10%, то интенсивность увеличивается до максимума 100 кл/л.

Редокс-потенциал системы необходимо доводить до — 500 мВ, Частота электрообработки бурового раствора производится по мере ухудшения текучести бурового раствора и определяется выходом системы (скважина-пласт) из равновесного состояния, что контролируется величиной редокс-потенциала системы, Величина редокс-потенциала системы контролируется каломельным электродом Крюкова б, показания которого регистрируются вторичным прибором. Значение редокс-потенциала системы менее 100. мВ обусловлено незначительным улучшением текучести.

Максимальное значение (-500 мВ) гранично ввиду того, что выбуренная мелкофракционная глинистая фаза.активно диспергируется в результате мощного пептизирующего действия дисперсионной среды, что приводит к увеличению вязкости бурового раствора и сложности удаления выбуренной породы из раствора. Поддержание окислительно-вОсстановительного потенциала (редокс-потенциала} в пределах до — 500 мВ приводит к снижению давления в циркуляционной системе на 25%.

Пример. Приготовленный буровой раствор обрабатывают в электрическом ноле постоянного тока в зоне отрицательного электрода дифрагменного электролизера.при интенсивности электровоздействия 40 кл/л, при величине редокс-потенциала бурового раствора - 50 мВ. Текучесть бурового раствора измеряется на капиллярном вискозиметре при длине капилляра

30 см и диаметре 0,3 см. Интенсивность электровоздействия монотонно увеличивают, повышая редокс-потенциал до — 600 мВ и интенсивность до

120 кл/л.

Значение текучести бурового раствора (спз=1) в зависимости от интенсивности электрообработки и редокспотенциала бурового раствора представлены в таблице.

1059124

1 j (Интенсивность электровоздействия. кл/л

Редокс-потенциал системз, мВ

80 100

120

-50

0,036

0,0066

0,028

0,071

0,088

0,055

0,016

0 i0033 . 0,0031

0,007

0,08

0,09

0,095

0,049

0 016

0,1

0,044

0,011

Максимальная текучесть исследован-, ного бурового раствора получается при йнтенсивности электровоздействия 120 кл/л и достижении,редокспотенциала раствора - 300 мВ.

Предлагаемый способ может быть легко реализован с помощью известных дифрагменных электролизеров.

Экономическая эффективность его складывается эа счет снижения давления в циркуляционной системе буровой до 253, повышения механической скорости бурения до 1 5%; сниже ния расхода смазывающих добавок на 100%.

Составитель И, Карбачинская

Техред М. Костик Корректор A. Повх

Редактор П. Коссей

Заказ 9775/31 . Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

-100

-200

-300

-400

-550

-600

0, 00.3

0,005

0,026

0,067

0,083

0,061

0,03, 0,0069

0,053

0,078

0,088

0,051

0,016

0,0041

0,017

0,088

0,097