Буровой раствор на углеводородной основе

 

БУРОВОЙ РАСТВОР НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ, содержащий дизельное топливо, негашеную известь, алкилбензолсульфонат натрия, высокоокисленный битум и окисленный петролатум. отличающийся тем, что, с целью снижения гя зкости и структурно-механических свойств раствора при повышении его устойчивости к действию сероводорода, раствор дополнительно содержит глину, продукт конденсации таллового масла и триэтаноламина (эмультал и высокодисперсные оксиды железа или марганца при следующем соотношении компонентов , мае,%: Высокоокисленный битум 5,0-14,0 Негашеная известь 8,,0 Алкилбензолсульфонат натрия . 0,5-1,0 Окисленный петролатум Р,5-1,0 (Л Глина 3,5-7,0 Продукт конденсации талпового масла и триэтаноламина (эмультал) 0,05-0,15 Высркодисперсные оксиды железа или марганца5,0-15,0 Дизельное, топливо Остальное со tc 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,Я0„„1073274 А ОСУДАРСТ ЕНН Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И, ОТНРЫТИЙ. А Ф ФМьФ, ).Ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,,кои.

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВМ

9 5-1,0

3,5-7,0

5,0-15,0

Остальное (21 } 3454940/23-03 (22) 29.04.82 (46 ) 15.02.84. Бюл. Р 6 (72) Л.К.Мухин, В.Л.Заворотный, Н.В.Дудыкина и В.С.Рыбальченко (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им.И .М.Губкина (53) 622.243.445(088.8) (56) 1. Мухин Л.К. и др. Влияние сероводорода на свойства обратных эмульсий. РНТС ВНИИОНТ, сер. "Бурение", Р 7, 1980, с, 10-12.

2. Мухин Л.К. Буровые растворы на углеводородной основе для бурения в осложненных условиях и вскрытия продуктивных пластов. Дисс. на соиск. учен, степени д-ра техн. наук. И., 1972, с. 350 (прототип). (54)(57) БУРОВОЙ PACTBOP HA УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ, содержащий дизельное топливо, негашеную известь, алкилбензолсульфонат натрия, высокоокисленный битум и окисленный-петролатум, < о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью снижения гязкости и структурно-механических свойств раствора при повышении его устойчивости к действию сероводорода, раствор дополнительно содержит глину, продукт конденсации таллового масла и триэтаноламина (эмультал и высокодисперсные оксиды железа или марганца при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Высокоокисленный битум 5,0-14,0

Негашеная известь 8,0- 16,0

Алкилбензолсульфонат натрия 0,5-1,0

Окисленный петро- @ латум

Глина

Продукт конденсации таллового масла и триэтаноламина (эмультал) 0,05-0,15

Высокодисиерсные оксиды железа или марганца

Дизельное топливо

1073274

0,5-1,0

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, бурению неустойчивых горных пород, вскрытию продуктивных горизонтов, в том числе к промывке скважин в условиях сероводородной агрессии.

Известно применение инвертных эмульсий при бурении сероводородсодержащих горизонтов 1 ).

Недостатками инвертных эмульсионных буровых растворов являются вероятность химического взаимодействия сероводорода с эмульгатором и изменение растворимости эмульгатора (сероводород понижает рН ), что приводит к возможности значительного ухудшения реологических свойств эмульсий вплоть до обращения фаз.

Наиболее близким к изобретению является известково-битумный раст- вор (2 3 на углеводородной основе (ИБР), содержащий, мас.%г

Высокоокисленный битум 15-25

Негашеная известь .20-35

Алкилбензолсульфонат натрия

Окисленный петролатум 0,5-1,0

Дизельное топливо Остальное

При необходимости буровой раствор может быть утяжелен баритом до плотности 2000-2300 кг/мЭ.

Недостатками ИБР являются большой расход битума и извести, что определяет повышенные реологические свойства системы, а также сильное структурирование во времени. Прочность структуры ИБР за 24 ч может достигать 100 Па. Кроме того, попадание в ИБР сероводорода приводит к некоторому росту реологических свойств (структурно-механических и вязкостных характеристик), их регулирование требует дополнительного расхода реагентов и приводит к увеличению объема, т.е. к наработкам бурового раствора. ИБР хотя и обладает значительной емкостью по отношению к серовдороду, но при этом образуются легко гидролизующиеся сульфиды кальция, которые могут быть сами:источником сероводорода.

Целью изобретения является снижение вязкости и структурно-механических свойств раствора при повышении

его устойчивости к действию сероводорода.

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор на углеводородной основе, содержащий дизельное топливо, негашеную известь, алкилбензолсульфонат натрия, высокоокисленный битум и окисленный петролатум, дополнительно содержит глину, продукт. конденсации таллового масла и триэтаноламина (эмультал) и высокодисперсные оксиды железа или марганца при следующем соотно- . шении компонентов, мас.%:

Высокоокисленный битум 5 0-14,0

Негашеная известь 8,0-16,0

5 йлкилбензолсульфонат натрия

Окисленный петролатум, 0,5-1,0

Глина 3 5-7,0

10 Продукт конденсации таллового масла и триэтаноламина (эмультал)

Высокодисперсные

15 оксиды железа или марганца 5,0-15,0

Дизельное топливо Остальное

В качестве высокодисперсных оксидов железа или марганца могут применяться следующие реагенты-нейтрализаторы H28:

ЗОЖ - отход производства аминотолуолов восстановлением нитротолуолов в присутствии чугунных стружек в кислой среде (затравка 30% НС1) с последующей нейтрализацией щелочью (NuOH, Са(ОН)2 ) и удалением острым паром целевого продукта аминотолуола. Отход производства после фильтрации и сушки имеет следующий состав, мас.%:

Закись-окись железа 95"96

Конденсированные ароматические амины (смолы! До 4,0

З5 2-Лминотолуол Не более

0,5"1,0

0,05-0,15

0,25

Примеси Следы

ЖС-7 - отход металлургических производстВ содержит до 95% Fe O

40 (ТУ 212321 ° 001) .

СНУД вЂ” природный магнетит Рез04, подвергнутый дополнительному помолу.

ВНИИТБ-1 содержит Mno, KOH. Реагенты-нейтрализаторы представляют

45 собой тонкодисперсные порошки с размером частиц 1,2-100 мкм и удельной поверхностью 300-600 м /кг.

Продукт конденсации таллового масла и триэтаноламина представляет собой сложные эфиры олеиновой, линолиновой, линоленовой, смоляных кислот и триэтаноламина, товарное название "эмультал", ТУ Р 6-14-1035-79.

Глина представляет собой бентонито55 вый немодифицированный глинопорошок (ТУ-39-043-74). При необходимости буровой раствор может быть утяжелен баритом до плотности 2000-2300 кг/м .

Приготовление бурового раствора осуществляется в следующем порядке.

В 2/3 рецептурного объема дизельного топлива при перемешивании последовательно вводят битум, известь и воду (расчетное количество на гашение извести). В результате реакции

65 гашения извести смесь разогревается, 1073274

0,1 г эмультала, диспергированного,в 65,0 мл дизельного топлива, после чего раствор перемешивают не менее

1 ч, и он готов к применению.

В табл. 1 приведены различные составы предлагаемого и известного буровых растворов.

Раствор, Битум Известь Глина Сульфо Окислен Эмуль- Нейтра- Дизель- Барит нол ный пет тал лиза- ное ролатум тор топли0,5

5,0

8,0

0,05 ЗОЖ- 5,0 77,45

0,1 ЗОЖ-5,0 69,45

3,5

0,5

8,0

11,8 4,25 0,8

0,5

0,15 ЗОЖ-15,0 45,85

14,0

16,0 7,0

6,0 - 2,5

1 0

1,0

4,0

0,О3 ЗОЖ-2,5 84,47

0,25

0,25

18,0 8,0

0,2 ЗОЖ-20,0 32,0 1,5

16,0

1,5

1,0

6,18

98, 12.

14,7

50юО (прототип1

ЗОЖ-2,5 26,7 49,9

5,9 14,0

1,0 (прототип) 5,41 1,93 0,36

3,64

0,23 . 0,05

31,57 54,54

ЗОЖ-2 27

ЖС-7

2,27

СНУД

g,27

BHHHTB-1 ., 27

0,23

3,64 5,41 1,93 0,36

0,05

31,57 54,54

3,64 5,41 1,93 0,36

0,23 0,05

31,57 54,54

3,64

31,57

30,95 .

5,41 1,93

0,36

0,23

0 05

54,54

8,0

5;О

0,5

0 05

0,05 5,0

0,5

8,0

5,0

86,0

0,5

33,52 .54,54 .

3,64 5,41

0,36

О, 03 2, 27

0,23

0,23

3,64

5,41

35,82

0,36

54,54 что вызывает глубокое диспергирование битума, омыление кислых составляющих углеводородных компонентов и гидрофобиэацию частиц гидроокиси кальция и глины асфальтосмолистыми веществами. По окончании реакции гашения извести (полного связывания воды в систему вводят бентонитовый . глйнопорошок и обрабатывают.алкиларилсульфонатом натрия (сульфонолом) и окисленным петролатумом. За-. тем вводят требуемые количества реагента-нейтрализатора и барита до необходимой плотности, а также .эмультал, диспергированный в оставшемся количестве дизельного топлива.

Смесь тщательным перемешиванием доводится до однородного состояния..

Пример. В 120 мл дизельного топлива вводят 10 r высокоокисленного битума, 11,7.г окиси кальция и 4,3 мл воды и перемешивают до полного гашения извести ° Затем в систему вводят 7,0 г глины и после тщательного перемешивания обрабатывают

1,0 г сульфонола и 1,0 г окисленного петролатума. Далее вводят 10,0 r . реагента-нейтрализатора ЗОЖ и

Показатели свойств различных составов приведены в табл. 2, где р †-плотность, Ф - фильтрация, „„- вязкость, a - предельное динамическое напряжение сдвига, 8 — предельное статическое напряжение сдвига.

IS .Иэ табл. 1 и 2 видно, что выход за пределы укаэанных концентраций глины, эмультала и реагента-нейтрализатора сероводорода приводит к ухудшению реологических свойств и

gQ,седиментационной устойчивости раствора. Предлагаемый буровой раствор (Р 8-11) обладает меньшими значениями вязкости и структурно-механических свойств и сравнительно невысокой максимальной прочностью структуры (8<+) по сравнению с прототипом (Р 6-7). .3.

1073274

Уменьшение концентрации битума и извести без введения других структурообразователей приводит к потере седиментационной устойчивости раствора (составы 14 и 15), Для сохранения седиментационной устойчивости бурового раствора с меньшими, чем у ИБР содержаниями извести и битума и обладающего улучшенной реологией, дополнительно вводится бентонитовая глина, хорошо диспергирующаяся под действием асфальтосмолистых компонентов высокооксиленного битума (что подтверждается данными рентгеноструктурного анализа ) и тонкодисперсных реагентов-нейтрализаторов (d p = 6-12 @ J, выполняющих роль активйого наполнителя.

Роль эмультала заключается в дополнительном моднфицировании (гидро- 20 фобизации указанных компонентов.

Кроме того, реагент-нейтрализатор сероводорода выполняет и свое прямое назначение, компенсируя снижение связывающей сероводород способ- 25 ности бурового раствора из-.за снижения концентрации битума и извести.

Таким образом, именно композиция, содержащая глину, реагент-нейтралиэатор и эмультал, вводимая в 30 известково-битумные системы, позволяет получить буровой раствор с улучшенными реологическими харак9,5

3 148 18 40

6 158 29 . 46

10 180 51 50

10 i5

15,0

9,0 н/т

327

25,0

15 54 380 500

20 74 389 540

30,0

330

7 15 178 86 101

15,0

11 24 201 96

20,0

108

10 25 212 90, 105

18,0

22,0 15 31 225 . 101 125

10,0

8,0

10,0

0 0

1 960

2 1010

3 1090

4 950

5 1120

6 1700 7 1715

8 1712

9 1716

10 1714

11 1702

12 950 теристиками, повышенной связывающей способностью и устойчивостью к действию сероводорода.

В табл. 3 приводятся результаты, показывающие влияние сероводорода на свойства предлагаемого раствора и прототипа.

Из табл. 1-3 видно, что настоящий буровой раствор по сравнению с ИБР обладает меньшими значениями вязкости и структурно-механических свойств при высокой устойчивости к действию сероводорода и существенно более низких концентрациях битума и извести.

Коррозионные испытания с буровыми растворами Р 8-11 показывают,что

Ьни предохраняют стальные образцы

{ сталь "Д", при нагружении 6д н =

0,8-0,9 6Р р и постоянном пропускании через раствор сероводорода) от сульфидного растрескивания.

В данном буровом растворе реоло гические и фильтрационные. свойства регулируются не только соотношением ароматических и парафиновых углеводородов в дисперсионной среде и изменением степени сольватации коллоидно-дисперсных частиц асфальтенов, но и за счет присутствия тонкоднсперсных наполнителей — глины и реагентов-нейтрализаторов, а также поверхностно- активного вещества эмультала.

1073274

Продолжение таблицы 2, 8 9

6 т

3 4

15, 0 3-4

13 930

8,5 0

1702

° I

15, 1700

12,0

1.0, 0

«««»»»»«««»«««»«» В« При утяжелении выпадает барит.

Вследствие Высокой вязкости бурового раствора определить параметры его на приборах BCH-3М и СНС-2 не представилось возможным.

Таблица 3

Раствор Р

9 кг/м > условная Е „, e„„8 Ф ч взякость, 8Па д Па д Иа

100

H>S кг/м раствора

3 поглотительная способность

Ф

CM9

6 (прототип) 1695 35

8 сильный запах

Н2$

101 . 430

7 (прототип) 400

180

9

210

10

200

13

200

Составитель В.Ягодин

Техред Л.МартяшоваКорректор А.Ильин

Редактор Н.Швыдкая

»»««» «»«»»

Заказ 269/23 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", Г.ужгород, ул.Проектная, 4

1714 35

1711 14

1715 21

1712 20

1700 20.23 96

8, 17

10 36

13 33

13 . 33