Гидрофобный эмульсионный буровой раствор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (192 (11) Зь11 C 09 К 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗС РЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЗ (21) 3534449/23-03 (22) 07.01.83 (46) 15.03.84. Бюл. V 10 (72) В,В.Шевчук, Ф.Ф.Иожейко, Е.В.Стрельченок и В.Ш.Шмавонянц (71) Институт общей и неорганической химии АН Белорусской ССР (53) 622 243 144.3(088.8) (56) 1. Каширин В.С. и др. буровые растворы на основе эмульсий. Обзор зарубежной литературы. И., ВНИИОЭНГ, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 3322836/23-03, кл. С 09 К 7/06, 1981 (прототип). (54)(57) ГИДРОФОБНЫЙ ЭИУЛЬСИОННЫЙ

БУРОВОЙ РАСТВОР, содержащий углеводородную основу, насыщенный водный раствор хлористого натрия, эмульгатор - продукт взаимодействия -сырого лиственного масла с концентрирован.ным водным раствором алюмината натрия при массовом соотношении 5:2, структурообразователь - бентонитовую глие ну и утяжелитель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения пожароопасности и повышения способности раствора расслаиваться под действием центробежных сил для утялизации его компонентов после окоы-.. йания бурения при сохранения высоких технологических свойств, раствор содержит в качестве углеводородной основы сланцевое масло при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:

Сланцевое масло 21,5-45,6

Насыщенный водный раствор хлористого натрия Z1ю5-45,6

Продукт взаимодействия сырого лиственного масла с концентрированным водным раствором алюмината яатРия при массовом соотношении 5:2 1,2-4,8 бентонитовая глина 1,0-2,0

Утяжелитель Остальное

21,5-45,6

Т а б л и ц а

Состав, об,3

До 210 С (легкая) не более отсутствие

До 275 С (нафтеновая и поглоти;. тельного масла), не более

23

До 320 С (поглотительного масла), 45

50 не менее

До 360 С (антраценовая), не менее

1 10796

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам.

Известны гидрофобные эмульсионные буровые растворы (ГЭБР), содержащие эмульгатор, структурообразователь, утяжелитель, минерализованную воду и углеводородную основу, в качестве которой используют нефть, дизельное топливо и другие нефтепродукты t.1 3, 10

Недостатками этих ГЭБР являются сравнительно большой расход эмульга" тора, повышенная пожароопасность,высокая стоимость.

Наиболее близким к изобретению является ГЭБР, содержащий, вес.3: углеводородная основа (дизельное топливо) 18,0-42,1; эмульгатор {про. дукт взаимодействия сырого лиственного масла с концентрированным .водным раствором алюмината натрия,взятых в массовом, соотношении 5:2)

1,2 - 7,2; минерализованная вода (3ВЖ-ный водный раствор ИаС1} 18,042,1; структурообразователь (бентонитовая глина) 5,4 - 12,0 и утяжелитель (барит) 18,0 - 36,0 (2$, Недостатками данного раствора являются его пожароопасность, высокая устойчивость к обращению фаз и низкая способность к последующему расслоению отработанного раствора, вследствие чего после эксплуатации раствор вынуждены захоронять.

Цель изобретения - уменьшение пожароопасности и повышение способ" ности раствора расслаиваться под дей8ыход технических фракций

59 2 ствием центробежных сил для утилизации его компонентов после окончания бурения при сохранении высоких технологических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что гидрофобный эмульсионный буровой раствор, содержащий углеводородную основу, насыщенный водный раствор хлористого натрия, эмульгатор - продукт взаимодействия сырого лиственно

ro масла с концентрированным водным раствором алюмината натрия при массовом соотношении 5:2 структурообразователь - бентонитовую глину и утяжелитель, содержит в качестве углеводородной основы сланцевое масло при следующем соотношении компонентов, мас. :

Сланцевое масло 21,5-45,6

Насыщенный водный раствор хлористого натрия

Продукт взаимодействия сырого лиственного масла с концентрированным водным раствором алюмината натрия при массовом соотношении 5:2 1,2- 4,8

Бентонитовая глина 1,0- 2,0

Утяжелитель Остальное

Сланцевое масло (ГОСТ 10835-78) получают из фракций сланцевых смол и продуктов их переработки.

Фракционный состав сланцевого масла представлен в табл.1.

8ысший сорт Первый сорт

Содержание компонентов, мас.3

Состав

Утяжелитель

Струятурообразователь

Дизельное топливо

Сланцевое масло

Эмуль гатор

Иинерализованная вода

28,3

33 5

1 7

33»5

3 О

45,6

1 7

1,2

21,5

30,0

26,4

4,8

45,6

21 5

1 7

35,0

3,0

42,0

18,0

2,0

36,0

2 5

27»3

33 2

1,0

4,2

8 7

6 30

7 42,1

8 18,0

9 30,0

1О 30,0

27,1

30,0

30,0

18,0

8,7

1,2

24,0

42,1

8 7

7,2

18,0

33,8

6,2

12,0

5,4

36,0

3,6

25,0 вания на различных скоростях, т. е, определяется частота вра4 . щения центрифуги, при которой эмульсия разрушается с разделением на водную и углево" дородную фазы.

Физико-химические свойства приготовленных и испытанных по стандартным методикам буровых растворов приведены в табл.3. Экспериментально способность эмульсий расслаиваться устанавливается путем центрифугироЭ 1079659 4

Групповой химический состав слан- мината натрия, содержащим 8,6 r no( цевого масла следующий, об.3: ней- следнего. Смесь перемешивают 3 мин, тральные кислородные соединения после чего добавляют 335 г минера6-8;.непредельные углеводороды 15-17; лизованной воды (303-<ный водный ароматические углеводороды 61"69; s раствор NaCI) и 17 г бентонитовой парафиновые и нафтеновые углеводо- глины. После введения каждого комроды 10-14. понента раствор перемешивают соответПример . В 335 г сланцевого ственно 30 и 20 мин. Затем раствор масла в течение 3 мин растворяют легко утяжеляется введением 283 г су21,4 г лиственного масла. Приготов- 10 хого барита. ленный раствор обрабатывается кон- В табл.2 приведены составы предлацентрированным водным раствором алю- гаемого ГЭБР (1-5) и прототипа (6-10).

Таблица 2

1079659

Таблица 3.с

Свойства

Состав

Частота вращения центрифуги, об/мин

Стабильность г/см

Электропробой, В фильтрация, смЗ

CHC 19 мг/см

Уд.вес, г/см

Вязкость с

Предлагаемый 0

Прототип

45 73/102

38 59/83

49 76/101

52 75/103

41 66/90

1,78

1,81

1,74

1 55

1,86

1,77 47 73/102

1,83 39 59/84

1,75 49 77/102

1,56 53 74/101

1,87 42 67/88

Как видно из приведенных данных

40 использование в качестве углеводород- ной основы сланцевого масла позволяет получить ГЭБР с хорошими технологическими свойствами (высокие показа.тели электропробоя и стабильности), 45 раэлагающямися в менее жестких условиях (14,5-16 тыс.об/мин для прототипа и 9-10,5 тыс. o6/мин для предлагаемого ГЭ6Р). Уменьшение в составе раствора сланцевого масла ниже заданного предела ведет к снижению. технологических свойств эмульсии, а выше - экономически нецелесообразно. Введение эмульгатора сверх указанного соотношения ведет к резкому загущению эмульсии (выше 4,8 ), а снижение (ниже 1,2 ) - к потери стабильности последней. Увеличение кон250 0,003 10000

250 0,004 10500

230 0,006 9000

250 0,003 10500

250 0,002 10000

250 0,008 16000

250 0,003 14500

220 0,007 13000

230 0,001 15000

220 0,008 16000 центрации дисперсной фазы эмульсий сверх оптимального содержания при прочих равных условиях приводит к уменьшению их агрегативной устойчивости, а уменьшение водосодержания нецелесообразно, так как, исходя иэ соотношения объемов фаэ в эмульсии, необходимо увеличивать содержание углеводородной фазы. Введение больших количеств . (больше 23) бентонитового порошка ухудшает технологические свойства эмульсии, а уменьшение

его содвржан я (меньше 14) не обеспечивает надежной стабилизации.

Основные показатели свойств сланцевого масла и дизельного топлива марки "Л" приведены в табл.4.

7 1079659

Таблица 4

Продолжение табл. 4

Свойства

Дизельное топливо

Сланцевое масло

Вязкость условная при 20ОС, сСт

7,0

5 3

Плотность при 20 С, о кг/м

10 Таким образом, применение сланцевого масла повышает разлагаемость буровых растворов при сохранении высоких .технологических свойств и уменьшает пожароопасность (см.температуру вспышки).

0,960

0,995

Температура вспышки,о С

105

Заказ 1256/24 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель В.Ягодин

Редактор Т.Веселова Техред С.Иигунова Корректор А.Ъмокосов