Способ получения облегченного бурового раствора

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА путем введения газовьщеляющих реагентов, о т л и чающийся тем, что, с целью расширения области применения способа при проводке скважин с пластовыми температурами 20-105с и в неустойчивых породах, в качестве газовьщеляющих реагентов последовательно вводятся 10-12%-ый щелочной раствор стиромаля и 10-12%-ый раствор перекиси водорода, причем растворы стиромаля и перекиси водорода вводятся в количестве 2,0-2,5% от объема бурового раствора, содержащего 13-14% бенто8 нитовой глины.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% Ш) зев С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗ РЕТЕК Й ОТКР (21) 2965993/23-03 (22) 19.02.81 (46) 15.06.84. Бюл. И - 22 (72) Т.И.Гусейнов, А.М.Аванесова, 3.М.Нагиева и З.Л.Литвин (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт "Гипроморнефтегаз" и Ордена Трудового

Красного Знамени Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (53) 622,243.144 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство ССЧР

В 578320, кл. С 09 К 7/00, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

У 956753, кл, Е 2 1 В 33/138, 1980 (прототип) .

/ (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА путем введения газовыделяющих реагентов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения способа при проводке скважин с пластовыми температурами 20-105 С и в неустойчио вых породах, в качестве газовыделяющих реагентов последовательно вводятся 10-12Х-ый щелочной раствор стиромаля и 10-12Х-ый раствор перекиси водорода, причем растворы стиромаля и перекиси водорода вводятся в количестве 2 0-2 5X ov объема бурового раствора, содержащего 13-147 бентонитовой глины. е

1097637

Изобретение относится к технологии бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для получения облегченных буровых растворов при бурении в породах с низким пластовым давлением.

Известен способ приготовления облегченного бурового раствора путем введения облегчающих добавок — газонаполненных пластмассовых микрошариков jij .

Недостатком известного способа является необходимость производства газонаполненных пластмассовых микрошариков, Наиболее близким к изобретению является способ получения облегченного раствора путем введения газовыделяющих реагентов мочевины и сульфата алюминия, взятых в соотношении 1:1,9-1,1:1,9 (2) .

Недостаток этого способа в том, что образование углекислого газа на забое и на определенной глубине о скважины, имеющих температуру 105 С .(и выше), происходит самопроизвольно эа счет процессов термического гидролиэа мочевины и сопутствующих процессов взаимодействия исходных компонентов и продуктов реакции 3D гидролиза.

Следовательно, образование углекислого газа (газовыделение) может быть реализовано только при 105 С и о выше, поэтому известный способ при- З5 меним для скважИн большой глубины или же скважин на площадях, отличающихся высоким геотермическим градиен том (высокими забойными температурами). Кроме того, этот способ нельзя 40 применять в скважинах с неустойчивыми стенками, так как отсутствует эффект глиниэации стенок скважины.

Цель изобретения — расширение области применения способа при 45 проводке скважин с пластовыми температурами 20- l05 С и в неустойчивых породах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения облег50 ченного бурового раствора путем введения гаэовыделяющих реагентов, в качестве этих реагентов последовательно вводятся 10-127-ый щелочной раствор стиромаля и 10-12Х-ый раствор перекиси водорода, причем раство ры стиромаля и перекиси водорода вводятся в количестве 2,0-2,57 от объема бурового раствора, сожержащего 13-147 бентонитовой глины.

Способ облегчения бурового раствора осуществляют по следующей методике.

Буровой раствор готовят на основе 13-147 суспензии бентонитовой глины.

Для получения щелочного раствора стиромоля (сополимера малеинового ангидрида со стиролом ТУ 6-01-402-75) в раствор едкого натра засыпают стиромаль (соотношение стиромоля и едкого натра 1:0,25-1:0,30 в пересчете на сухое вещество) и перемешивают при 60-70 С в течение 2-3 ч, 0 концентрация полученного исходного раствора 10-127.

10-127-ый раствор перекиси водорода готовят путем разбавления технического пергидроля (ГОСТ 5427-70) пресной водой.

При последовательном введении в буровой раствор щелочного раствора стиромоля и перекиси водорода происходит разрыв связей в молекулах стиромоля, сопровождающийся выделением газа (кислорода), который газирует буровой раствор, снижая его плотность с 1,090-1 070 до 0,6900,700 г/cM, время жизни такой системы 200-250 ч.

Результаты проведенных исследований представлены в таблице.

В качестве бурового раствора используют глинистый раствор, приготовленный из бентонитового глинопорошка на пресной воде.

Анализ полученных данных показывает, что оптимальные результаты воз можны при последовательном введении в 13-14Х-ый раствор бентонитовой глины 10-12Х-го щелочного раствора стиромаля и 10-127.-го раствора перекиси водорода (оба в количестве 2,02,5Х от объема обрабатываемого бурового раствора) . Время приготовления до получения раствора необходимой плотности 1,0-1.,5 ч.

Следует отметить, что свойства такой системы могут быть восстановлены повторными добавками реагентов.

Полученный облегченный раствор сохраняет свою подвижность и поэтому может прокачиваться с помощью обычных буровых насосов.

Поставленная цель может быть дос тигнута при использовании щелочного

1097637 раствора стиромаля не .только 1012 -ой концентрации. Однако повышение концентрации выше 10-12 вызывает значительное повышение вязкости реагента, что затрудняет применение 5 !

: его. Использование стиромоля меньших концентраций связано с вводом дополнительного количества жидкости в буровой раствор, вызывающего нежелательное снижение концентрации твер- 10 дой фазы в растворе ° Соотношение стиромаля и едкого натра составляет

1:0 25-1:0,30 в пересчете на сухое вещество, т.е. стиромаля вводится в раствор едкого натра 2,5-3,0Х-ой 15 концентрации.

Что же касается концентрации раст вора перекиси водорода, то в целях безопасности работы с сильным окислителем технический пергидроль 20 (30X) разбавляют до 10 -ой концентрации.

Следовательно, поставленная цель может быть достигнута и при других

Ф концентрациях растворов стиромаля и перекиси водорода при условий сохранения абсолютного соотношения указанных веществ, Принятые концентрации (10-12 ) наиболее удобны с точ. ки зрения эксплуатации и техники 30 безопасности.

Успешность получения облегченных растворов в значительной степени зависит от содержания твердой фазы (глины) в растворе. При концентра- 35 ции твердой фазы в пределах 9-10Х что соответствует условной вязкости

20-21 с, последовательное введение щелочного раствора стиромаля и перекиси водорода, как это видно из 40 данных, приведенных в таблице, вызывает вспенивание раствора и снижение плотности с 1,05 до 0,845 г/см . Однако через 1,5 ч после приготовления раствор расслаивается: верхний слой 45 типа пены, нижний плотностью

1,01 г/см . По-видимому, при низких значениях вязкости и статического напряжения сдвига раствора пузырьки газа вследствие малого сопротивления 50 среды всплывают и поэтому распределение их по всему объему неравномерно.

При концентрации твердой фазы, 15-1 6Х, что соответствует условной вязкости

46-48 с, насыщение раствора пузырь- ss ками газа вызывает интенсивное повышение вязкости вплоть до "нетекучей" и статического напряжения сдвига

) 200 мг/см . Столь интенсивное повышение структурно-механических показателей затрудняет работу буровых насосов, а следовательно, ухудшает промывку и очистку забоя скважины от выбуренной породы.

Оптимальные показатели плотности и структурно-механических показателей при равных добавках щелочного раствора стиромаля (1Х) и перекиси водорода (1X) получены при концентрации твердой фазы 13-14Х, что соответствует условной вязкости 26 с. При этом последовательное введение щелочного раствора стиромоля и перекиси водорода в указанных выше количествах способствует снижению плотности раствора с 1,07 †09 до 0,860 г/см . при вязкости 80 с и статическом напряжении сдвига 15-25 мг/см . Дальнейшее увеличение добавок щелочного раствора стиромоля и перекиси водорода к раствору условной вязкостью 26 с показывает, что наиболее оптимальными являются добавки 2Х щелочного раствора стиромаля 10 концентрации и 2 . раствора перекиси водорода. При этом имеет место максимальное снижение величины плотности (до 0,690 г/см ) при условной вязкости 180 с и статическом напряжении сдвига через 1 и

10 мин покоя соответственно О и

30 мг/см . Увеличение добавки перекиси водорода до 3-4 при оптимальной добавке (2Х) щелочного раствора стиромаля не вызывает значительного снижения плотности раствора. При этом уже через 24 ч после приготовления наблюдается расслоение бурового раствора. Таким образом, при увеличении добавки раствора перекиси водорода система теряет свою устойчивость расслаивается на два слоя с различными величинами плотности. Указанное расслоение увеличивается во времени.

Раствор, облегченный предлагаемым способом, предназначен для бурения нефтяных и газовых скважин в породах с низким пластовым давлением. При этом технологические показатели бурового раствора (условная вязкость, статическое напряжение сдвига) находятся в пределах, допускающих нормальное прокачивание и промывку сква. жин. Введение стиромаля в буровой раствор способствует улучшению его фильтрационной характеристики (водоотдача с 13 снижается до 5-3,5 см ).

1097637

Введение реагентов (щелочного раствора стиромаля и перекиси) в бу роной раствор осуществляется на поверхности в открытой циркулирующей системе, что также не может создать взрывоопасную ситуацию, причем небольшое количество выделяющегося из объема бурового раствора кислорода разбавляется парами воды, так как циркулирующий буровой раствор имеет температуру не ниже 40 С.

Время от наКонцентрация бентонитовой глины в растворе, Х

СНС, мг/см

Т,с

Количесто добавок от объема раствора, Х

В, смз т.к., мм г/см

10 приготовле10Х-ый щелочной

10Х-ый раствор перекиси водорода ния, ч раствор стиромаля

21 1,05 0

32 0,845

15 17

0,5

9-10

1,5

Расслоение на два нижний верхний — пена,,01 г/см слоя:

P= 1

26 1,07 33

80 1,015 15

0,945

0,.885

0,860

0,857

0,865

0,860

48 1,10 63

42.13

0,5

13-14

1,5

42,5

64,5

72 11

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение облегченного бурового раствора и с высокими глинизирующими свойствами, что в значительной степени улучшает условия проводки скважин в неустойчивых породах.

Кислород не оказывает влияния на взрывоопасность раствора, так как реакция его выделения происходит довольно медленно даже при повышенных температурах, кроме того, вццеление кислорода из объема щелочного Выделение кислорода при высоких раствора стиромаля с перекисью и (до !50 C) температурах в условиях бурового раствора также происходит 5 скважины несколько возрастает. очень медленно из-за их высокой вяз- Скорость коррозии образца стали кости, что подтверждается длительным Д в среде бурового раствора, обелегсохранением буровым раствором низ- ченного предлагаемым способом, нахокой плотности и необходимых структур- днтся в пределах 5,9-6,4 (для протоно-механических показателей. 2О типа 40-80 г/м .с). !

Изменение плотности бурового глинистого раствора от добавок щелочного раствора стиромаля и перекиси водорода

1097637 снс, мг/си

Концентрация бентонитовой глины в растворе, Z оличесто добак от объеыа створа, Й

Время от начала нриготовленил, ч тэке °

Ой-ый щечкой створ

HPoNSJIR

103-ый раствор нереки« си водорода

0,5 Нете- 0,996 0 7200 кучая

15-16

3,5

30

54

150

13,4

26 1,070 33 42 13 3

120 0,820 6 57

5,0 2

1,5

1,5

0,758

0,840

0,736

172

180 0,690 0 30

3,5 1

24,5

101

>200

1,5

96

0,960

0,930

0,970

0,980

0,950

0,920

0,920

0,690

0,690

0,690

-Нете- 0,730 кучая

0,885

0,933

0,941

Продолжение таблицы

1097637

Продолжение таблицы

P г/CNt

СНС, мг/cMt в, тая ° р см мм ичесто добаот объема твора, Й

Ф

1 Ю ор ки одо"

60 0,760 15 105

0,760

100 0,700 6

0,700

Составитель В.Ягодин

Техред Т.Наточка Корректор В.Бутяга

Редактор Т.Портная

Заказ 4143/22 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 анонц рэщм бент тон

ыины рас ре, -ий ще ной твор тир омаля

Время от начала ириготовления, ч

Расслоение: верхний слой 0,700, нижний слой 0,800

Расслоение: верхний слой 0,700, нижний слой 0,750