Буровой раствор

 

БУРОВОЙ РАСТВОР на основе воды, содержащий глину, полимерный понизитель водоотдачи и смазочную добавку, отличающийся тем, что, с целью улучшейия качества раствора за счет повьшгения его смазочных противоизносных и ингибирующих свойств, в качестве смазочной добавки раствор содержит полидиметилдиаллиламмонийхлорид при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: 5-15 Глина Полимерный понизитель 0,7-1,0 водоотдачи Полидим е тилдиаллиламмоний (Л 0,05-0,5 хлорйд Остальное Вода

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И) А

0,7-1,0 водоотдачи

Полидиметилдиаллиламмоний0,05-0,5

Остальное хлорид

Вода

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA

{21) 3578089/23-03 (22) 28.02.83 (46) 15.12.84. Бюл. У 46 (72) Б.А.Андресон, Д.А.Топчиев, В.А.Кабанев, Г.П.Бочкарев;

Д.Ф.Варфоломеев, Б.Б.Шмидт, Э.Х.Еникеева и А.У.Шарипов (?1) Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности, Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева и Башкирский научно-исследовательский институт по переработке нефти (53) 622.243.144.3(088.8) (56) 1. Яров А.Н. и др. Буровые растворы с улучшенными смазочными свойствами. M., "Недра", 1975, с. 27-30.

2. Авторское свидетельство СССР

В 933694, кл. С 09 К 7/02, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 687101, кл. С 09 К ?/00, 1976 (прототип). (54) (57) БУРОВОЙ РАСТВОР на основе воды, содержащий глину, полимерный понизитель водоотдачи и смазочную добавку, отличающийся тем, что, с целью улучшеиия качества раствора за счет повышения его смазочных противоизносных и ингибирующих свойств, в качестве смазочной добавки раствор содержит полиднметилдиаллиламмонийхлорид при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ж:

Глина 5-15

По лиме рн ый понизитель

1129

Изобретение относится к нефтедобывающей промьппленности, в частности к буровым растворам на водной основе, применяемым для проводки скважин нефтяных и газовых. 5

Известны буровые растворы, содержащие в качестве смазывающей добав— ки СМАД, СГ, нефть, серебристый графит, сульфонол, олеиновую кислоту Ц.

Данные растворы имеют невысокие 10 смазочные свойства. Кроме того, опыт применения таких смазочных добавок как СМАД, СГ, нефть, окисленный петролатум выявил, что углеводородная основа упомянутых смазочных добавок 15 исключает применение содержащих их буровых растворов при бурении разве1дочных скважин, указанные добавки е загрязняют окружающую среду, высокий расход добавок, вызывает удорожание 20 буровых работ. Известные добавки характеризуются высокой пожароопаснос"тью и низкой морозостойкостью, низкой солестойкостью известных добавок СМАД и СГ. 25

Недостатками применения неионогенных и ионогенных ПАВ в качестве смазочных добавок являются незначительный эффект повышения смазочных свойств и высокая вспенивающая спо- щ собность.

Известен буровой раствор, содер— жащий в качестве смазочной добавки смесь алифатических аминов (AHIIO) 12j.

Однако смазочные, .противоизносные и крепящие свойства его невысоки.

Известен буровой раствор на основе воды, содержащий глину, полимерный понизитель водоотдачи и смазочную. добавку (3) .

Недостатками этого раствора являются низкие смазочные и противоизносные свойства, наличие углеводородов (шламы и илы нефтеперерабатывающей промьппленности, представляющие собой 4 гидрофильную эмульсию — СНИШ), что исключает применение этого раствора при бурении разведочных скважин, высокий расход добавки, низкая морозостойкость и высокая пожароопасность ее.

Цель изобретения — улучшение качества раствора за счет повышения его смазочных, противоизносных и ингибирующих свойств. 55

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор на основе воды, содержащий глину, полимерный понизи215 2 тель водоотдачи и смазочную добавку, в качестве смазочной добавки раствор содержит полидиметилдиаллиламмонийхлорид при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Глина 5-15

Полимерный понизитель водоотдачи 0,7-1,0

Полидиметилдиаллиламмонийхлорид 0,05-0,5

Вода Остальное

Полидиметилдиаллиламмонийхлорид представляет собой полимер с молеку лярной массой 20-300 тыс. в виде порошка белого цвета или жидкости

30-45 -ой концентрации плотностью

1000-1100 кг/м, хорошо растворимый в воде. Полимер обладает высокой стабильностью свойств при длительном хранении, нелетуч, невзрывоопасен, негорюч, нетоксичен, не имеет аллергического запаха. Структурная формула его н с СН, 2, /

НС !

СН СН м х

Ц

/ а

В табл. 1 приведено количественное содержание ингредиентов исследованных буровых растворов и смазочные, противоизносные, ингибирующие и флокулирующие свойства составов.

Из табл. 1 видно,что у предлагаемого бурового раствора (составы 1,2,3) смазочные свойства на

11,1-57,2 ., а противоизносные свойства на 16,3-53,4% выше по сравнению с известным буровым раствором.

Помимо высоких смазочных и противоизносных свойств буровой раствор, содержащий предлагаемую добавку, характеризуется повышенными ингибирующими (крепящими) свойствами — минимальными значениями коэффициента набухания (К ) и максимальными значениями пластической прочности (Р„ ).

Так, в предлагаемом диапазоне концентраций диметилдиаллиламмонийхлорида обеспечивается снижение К на 15,765,0 . и увеличение пластической прочности (Р ) в 1,9-3,9 раза по сравнению с известным буровым раствором, содержащим смазочную добавку СНИШ.

Эффект улучшения смазочных, противоизносных и ингибирующих свойств з 11292 достигнут при 30-300-кратной меньшей концентрации смазочной добавки — полидиметилдиаллиламмонийхлорида по сравнению с известной — СНИШ.

Предлагаемая смазочная и противоизносная добавка полидиметилдиаллиламмонийхлорид может- быть использована не только для обработки глинистого раствора, но и для технической воды, широко применяемой в качестве буро- 1р вой жидкости.

В табл. 2 приведены примеры применения предлагаемой и известной смазочных добавок для улучшения смазоч-. ных свойств пресной и минерализованной (содержащей 27 NaCI и 1ОХ CaC1 ) воды.

Из табл. 2 видно, что смазочные свойства пресной воды с предлагаемой смазочной добавкой на 19,1-60,8Х выше, а противоизносные свойства на

18,1-54,2Х выпе, чем у воды с известной добавкой СНИШ.

Кроме того, предлагаемая добавка не высаливается в минерализованных среДа, что обеспечивает высокие ñìàзочные и противоизносные свойства минерализованной воды по сравнению с применением в качестве добавки

СНИШ.

Добавка полидиметилдиаллиламмонийхлорида в техническую воду обеспечивает эффективную очистку воды от тонко- и грубодисперсных частиц (выбуренной породы) за счет хороших флокулирующих свойств добавки (табл.З).

Еще больший положительный эффект обеспечивается при введении предлагаемой добавки полидиметилдиаллиламмонийхлорида в минерализованную или пресную воду, в которую с помощью компрессора подается воздух (аэрированная промывочная жидкость).

В табл. 4 приведены смазочные, противоизносные, ингибирующие и флокулирующие свойства аэрированной воды, содержащей 27Х ЖаС1 и 10Х СаС12 (степень аэрации — 15), при введенйи в нее известной и предлагаемой . добавок.

Таким образом, основными преимуществами предлагаемой смазочной и противоизносной добавки перед известной являются более высокие (на 48—

55X) смазочные и противоизносныа свойства, обеспечивающие улучшение показателей работы долот, повыпение долговечности работы бурового оборудования,, бурильных и обсадных труб, забойных двигателей, снижение гидравлических сопротивлений, предупреждение прихватов бурильных и обсадных колонн, снижение затрат на химическую .обработку раствора, высокие ингибируюИз табл. 4 видно, что у аэрированной жидкости с введением предлагаемой добавки смазочные, ингибрирующие, противоизностные и флокулирующие свой- у ства значительно превосходят таковые у раствора с известной смазочной добавкой.

15 4

Одним из основных реагентов, применяемых в качестве смазочной и противоизносной добавки в промывочную жидкость, является СИАД, (базовьп образец) .

В табл. 5 приведены смазочные, противоизносные, ингибирующие и флокулирующие свойства минерализованных буровых растворов (содержащих

27Х NaC1 и 10Х СаС12) с предлагаемой добавкой в сравнении со СИАД.

Из табл. 5 и 1 видно, что минерализованный буровой раствор, содержащий известную смазочную добавку, значительно уступает по своим смазочным, противоизносным, ингибирую— щим и флокулирующим свойствам по сравнению с буровым раствором с прЕдлагаемой добавкой вследствие высаливания СМАД.

Смазочные и противоизносные свойства определялись на приборе Тимкена фирмы "Бароид" путем измерения силы тока. (Т), которая коррелирует с коэффициентом трения. Чем меньше сила тока, тем лучше смазочные свойства. Противоизносные свойства оценивались по площади износа (пятна) стальной призмы при ее контакте с вращающимся стальным кольцом (при нагрузке 40 кг) в среде испытываемой жидкости.

Ингибирующие (крепящие) свойства бурового раствора оценивались по методике, предусматривающей определение коэффициента набухания (К, см /г) навески глины в среде испыты-, ваемой жидкости и пластической прочности (Р, Г/см ) набухших проб глины. Повьйпенные ингибирующие свойства

;промывочной жидкости характеризуются минимальными значениями К .и максимальными Р„„.

1 1292 l5

Щие (крепящие). свойства, способ"твую)цие повьппению устойчивости ствола и снижению вероятности возникновения осложнений в скважине, высокие флокулирующие свойства, обеспечивающие 5 высокую степень очистки промывочной жидкости от частиц выбуренной породы, что позволит за счет снижения абразивности повысить показатели работы долот, долговечность бурильных труб и бурового оборудования, высокая стабильность смазочных, противоизносных, флокулирующих свойств минерализованной жидкости, низкий расход предлагаемой смазочной добавки (в 30300 раз), что позволит снизить объем транспортных перевозок и долю малопроизводительного физического труда и даст дополнительный экономический эффект, отсутствие углеводородной основы, что позволяет использовать предлагаемую добавку при бурении разведочных скважин, высокая морозостойкость (до минус 45-50 С), негорючесть. о

1129215 х

>х

Ф .0 х

1 с> !

Д

v о х

А

tf

Н

Щ !

>3

f »d v

>х а о

m н

Е» о о

Ч.7 г о

foal с4

Е»

v о

Г) Р

ko5

1- Х

I V Х 4 1 х о

I Д С4

1» 4 л

Э х х е и х cl

g 1 >> -» о ем х р,о

I+ I 33 э

1 Р I

Х 1 х

Ф 1

Н о х о о о с л

° — (»! Г») Ф . 1

1 (! О\ СЧ» о д л л л о о

>л

С 4 СЧ О CV

>л <- сч о

С»4 СО С»

If\ Ю Ф Ф с >

>Г о

» ° I Ю о î о

>Г

1 I 1 и >/ со Î сО

»» Oi л Ik о о — о

1

1 cv Р)

1 !

Э о х о

1

1 сб

k( о

° ° !!3 о

Я

cd

Е» и о ! и

1 К

Ф

v !!!

1129215

Таблица 2

Свойства для воды Содержание ингредиентов

4f в составе, яас.X минерализованной пресной

ПолидиметилдиаллиламмонийСНИШ противоизносные, „2 смазочные смазочные противо(Е) износные, А ММ (z) А орид

5,11

5,01

3,2

0,05

3,3

3,14

1,8

3,13

2,0

0,1

2,76

1,6

2,80

1,5

0,5

4,08

7,3

6,11

5,1

Содержание воды во всех примерах до 100Х.

Таблица 3

Содержание ингредиентов, мас. Е

Объем осветленной части, Ж

ПолидиметилдиаллиламмонийВремя, мин

СНИШ

2 3 4 5 7

I 10 хлорид

Пресная вода

0 05

0,065

90

0,08

0 0

Минерализованная вода

15 24

33 41

47 51 60

0 05

0,065

80

58 67 72

0,08

22 32 44

51 59 65

0 2 3

15

0 0

0.+

Содержание воды (пресной или минерализованной) для всех примеров до 100Х.

40 51 64

61. 72 82

48 62 71

0 0 0

73 78 82 . 86 90 92

79 83 87

1129215

Таблица 4

Свойства ф

Содержание ингредиентов, мас. Х

СНИШ нгибирующие

2 см /г

P) г/см щадь износа), 5,07 0,80 256

3,08 0 51 383

2,7 0,36 491

3,15

0,05

1,72

0,1

1,4

0 5

7, 36 0,82 206

3 5

%

Содержание аэрированной минералиэованной воды (степень аэрации 15) остальное

Таблица 5

Содержание ингредиентов, мас.Х.

Свойства

Минерализованная вода

0,82 252

0,52 367

0,37 482

5 11

0,05

1,8

3,14

0,1

2,76

0 5

7,42

0,80 198

Пресная вода

6,32 0,78 207

4,4

10 ф

Содержание воды (пресной или минерализованной) для всех примеров до 100Х ЩЯЯ3И Заказ 9300/19 Тираж 633 Подписное

Филиаа QHG "Патент" ° r. Ужгород,ул.Проектная, 4

Полидиметилдиаллил- Смазочные аммонийхлорид (I.), А

1 5

5,3

Противоизносные (плоФлокулирующие (объем осветления жид- " кости за

10 мин), Х