Буровой раствор на углеводородной основе

 

БУРОВОЙ РАСТВОР НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ, содержащий дизельное топливо, высокоокисленный битум, негашеную известь, воду, поверхностно-активное вещество ПАВ, глину, высокодисперсные оксиды железа и барит , отличающийся тем, что, с целью улучшения структурномеханических характеристик раствора , снижения его вязкости и уменьшения расхода ПАВ, в качестве ПАВ в раствор вводят композицию следующего состава, мае. %: Алкилбензолсульфонат 16,00-18,52 натрия 16,00-18,52 Вода Хлористый 2,50-2,90 кальций Окисленный 30,03-32,75 петролатум Дизельное Остальное топливо причем компоненты раствора взяты в следующем соотношении, мае. %: Дизельное 21,53-32,15 топливо Высокоокислен1 ,33-3,64 ный битум Негашеная 1,60-4,09 известь Р Вода 0,52-1,32 СХ) 0,74-1,93 Глина Высокодисперсо о ные оксиды 2,27-8,82 железа Композиция указанного 0,74-0,35 состава Барит Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (5Ц4 С 09 К 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H-ABTOPCHOINV CBMQETEllbCTB Y

Алкилбензолсульфонат натрия

Вода

Хлористый кальций

Окисленный петролатум

Дизельное топливо

16,00-18,52

16,00-18,52

2,50-2,90

30, 03-32 75

Остальное, 21,53-32,15

Ю\

° и

\Ф

1;33-3,64

1,60-4,09

0,52-1,32

0,74-1,93

2,27-8,82

0,74-0,35

Остальное

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3729394/22-03 (22) 18.04.84 (46) 15.12.85.. Бюл ° У 46 (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической .и газовой промышленности им. И.М.Губкина (72) Л.К. Мухин, В.Л. Заворотный, Н.В. Дудыкина, M.À. Ропяная, M.È. Постнова, Л.А.. Травникова, Б.В. Касперский и С.Н. Шишков (53) 622.243.144 (088.8) (56) Мухин Л.К. Буровые растворы на углеводородной основе для бурения в осложненных условиях и вскрытия продуктйвных пластов. Дис. д-ра техн. наук, М., 1972, с. 350.

Авторское свидетельство СССР

N 1073274, кл. С 09 К 7/06, 1983. (54)(57) БУРОВОЙ РАСТВОР НА УГЛЕВО ДОРОДНОЙ ОСНОВЕ, содержащий дизельное топливо, высокоокисленный битум, негашеную известь, воду, поверхностно-активное вещество ПАВ, глину, высокодисперсные оксиды железа и барит, о т л и ч а ю щ и " c я тем, что, с целью улучшения структурномеханических характеристик раствора, снижения его вязкости и уменьшения расхода ПАВ, в качестве ПАВ в

„„Я0„„1198090 раствор вводят композицию следующего состава, мас. 7: причем компоненты раствора взяты в Я следующем соотношении, мас. Ж:

Дизельное топливо

Высокоокисленный битум

Негашеная известь

Вода

Глина

Высокодисперсные оксиды железа

Композиция указанного состава

Варит

Алкипбенэолсульфонат натрия (сульфонол)

Окисленный петролатум

Хлористый кальций

Вода

Дизельное топливо

16,00-18,52

30,03-32,75

2,50-2,90

16,00-18 52

Остальное, причем компоненты раствора взяты в следующем соотношении, мас. %:

Дизельное топливо

Высокоокисленный битум .Негашеная известь

Вода

Глина

Композиция ПАВ

Высокодисперсные оксиды железа

Варит

21, 53-32, 15

1,33-3,64

1,60-4,09

0,52-1,32

0,74-1,93

0,74-0,35

2,27-8,82

Остальное

В качестве высокодисперсных оксидов железа могут применяться реагенты— нейтрализаторы сероводорода: 30 Ж— отход химических производств, содержит до 95-96 мас. % Ре О, ЖС-7— отход металлургических производств содержит 95% Fe<0> (212321.001 ТУ);

СНУД - природный магнетит Fe>0+, подвергнутый дополнительному помолу;

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к буровым растворам на углеводородной основе, применяемым для промывки скважин при бурении в сложных геологических условиях.

Цель изобретения — улучшение структурно-механических характеристик, снижение вязкости утяжеленных буровых растворов на; углеводородной основе и уменьшение расхода ПАВ.

Поставленная цель достигается тем, что в буровой раствор на углеводородной основе, содержащий дизельное топливо, высокоокисленный битум, негашеную известь, воду, ПАВ, глину, высокодисперсные окснды железа и барит, в качестве

ПАВ в раствор вводят композицию следующего состава, мас. %:

И, r мас. %

Алкил бе из олсульфонат натрия (сульфонол)

Вода

Хлористый кальций

Окисленный

1 6, 23

16,23

2,60

32 47

32,47 петр олатум

Дизельное топливо

50

В табл. 1 приведены различные составы композиций ПАВ.

Влияние состава композиции на

40 свойства растворов приведено s табл. 2.

Из табл. 1 и 2 видно, что увеличение содержания сульфонола и воды в композиции ПАВ за указанные преде45 лы концентрации (состав 4) приводит к расслоению образующейся эмульсии (V„ =О). Это сказывается на технологичности применения композиции при обработке растворов (нельзя

50 применять без предварительного перемешивания) и снижается эффективность ее действия (cM ° табл. 2).

Увеличение концентрации окисленного петролатума (СИАД-1) в компози55 ции ПАВ (состав 5) также уменьшает эффективность ее, так как приводит к увеличению вязкости и структурномеханических свойств раствора.

1198090 2 глина представляет собой бентонитовый глинопорошок (немодифицированный) — ТУ-39-043-74.

Приготовление композиции ПАВ осу5 ществляют в следующем порядке. На.— веску алкилбензолсульфоната натрия (сульфонала НП-3) растворяют в воде, добавляют навеску хлористого кальция, перемешивая и нагревая раствор о по 50 С в течение 1 ч. Затем вводят дисперсию окисленного петролатума в дизельном топливе (1: 1 — реагент

СИАД-1) и перемешивают на высокооборотной мешалке (3000 об/мин) в течение 1 ч, Пример 1. 25 г сульфонола

НЦ-3 растворяют в 25 г воды, добавляют 4 r хлористого кальция, затем вводят 100 r дисперсии окисленного петролатума (50 r) в дизельном топливе (ДЛ 50 r). Смесь тщательным перемешиванием доводят до однородного состояния °

Состав полученной композиции:

1198090

Приготовление бурового раствора осуществляют в следующем порядке (методика "): в 2/3 рецептурного объема дизельного топлива при перемешивании вводят битум, негашеную иэизвесть и воду (расчетное количество на гашение извести). По окончании реакции гашения извести (полного связывания воды) в систему вводят бентонитовый глинопорошок. В результате гашения извести смесь разогревается что вызывает глубо1 кое диспергирование битума, омылени6 кислых составляющих углеводородных компонентов и гидрофобизацию частиц гидроокиси кальция и глины асфальтосмолистыми веществами.

Затем вводят оставшееся количество дизельного топлива, требуемое количество реагента "нейтрализатора", барит до необходимой плотности и обрабатывают раствор композицией ПАВ. Смесь тщательным перемешиванием доводится до однородного состояния.

Пример 2. В 170,86 мл дизельного топлива (P = 840 кг/м ) вводят 13,3 r битума, 16,0 r негашеной извести и 5,2 мл воды и перемешивают до полного гашения извести. В горячий концентрат вводят 7,4 r ãëèíû. После перемешивания добавляют 85,43 г дизельного топлива, 22,7 г реагента ".нейтрализатора" и ЖС-7> 712,7 r берита и

7,4 г композиции ПАВ, после чего раствор перемешивают не менее 1 ч и он готов к применению.

Буровой раствор имеет следующий состав, мас. Ж:

Дизельное топливо 21,53

Высокоокисленный битум 1,33 .Негашеная известь 1,60

Вода 0i52

Глина 0,74

Композиция ПАВ О, 74

ЖС-7 2,27

Барит 71.27

1 % (см. раствор 9 в табл. 3) .

С целью повышения эффективности действия композиции ПАВ при утяжелении РУО (снижение вязкости, улучшение структурно-механических свойств) приготовление бурового раствора осуществляют в следующем

Дизельное топливо

Высокоокисленный битум

Негашеная из21,53

1,33

1,60

0,52

0,74

0,74

2,27

71,27 весть

Вода

Гшина

Композиция ПАВ

ЖС-7

Варит

50

В табл. 3 приведены различные составы предлагаемого бурового раствора и прототипа.

Показатели свойств различных сос-.

55 тавов буровых растворов приведены в табл. 4.

Из табл. 3 и 4 видно, что выход за пределы указанных концентраций порядке (методика ""): в часть (1/3) рецептурного объема дизельного топлива при перемешивании последовательно вводят битум, негашеную известь и воду (расчетное количество на гашение извести) . По окончании реакции гашения извести в систему вводят бентонитовый глинопорошок и тщательно диспергируют. В остав10 шуюся (остальную) часть дизельного топлива вводят при перемешивании композицию ПАВ, реагент "нейтрализатор" и барит до необходимой плотности. Смесь тщательным перемешива15 кием доводят до однородного состояния. Готовую баритовую пульпу (P -=

2300-2500 кг/м) вводят в приготов-. ленный известково-битумный концентрат и тщательным перемешиванием

20 доводят до однородного состояния.

Пример 3. В 85,43 мм дизельного топлива (P = 840 кг/м ) вводят 13,3 г битума, 16,0 негашеной извести и 5,2 мп воды и пе25 ремешивают до полного гашения извести. В неостывшую смесь, вводят

7,4 r глины. Известково-битумный концентрат тщательно перемешивают и добавляют в него баритовую

З0 пульпу, приготовленную следующим образом. В оставшуюся часть дизельного топлива 170,8 1 мл вводят при перемешивании 7,4 г композиции ПАВ

22,7 г реагента "нейтрализатора" и 712,7 г барита. Раствор пере35 мешивают не менее 1 ч и он готов к применению.

Буровой раствор имеет следующий состав, мас. Ж (раствор 9 табл.3) Т а б л и ц а 1

Состав Сульфо- Вода СаСg Окисленный Дизельное U> г Г

Примеча- нол петролатум топливо ние

32,47 100

16,23

2,6

16,23

32,75 100

2,5! 6,00 16,00

2,9

30,03 80

18,52

24,04

18,52

24,04

24,04 .

3,84

0 Расслаивается

15,00 15,00 2,4

33,8

33,8

120

Таблица 2

Ею, дПа 9, дПа

6,, дПа

Условная вязкость

200

Композиция кг/мз

12

168

165

174

28

210

18

190

1700

Композицию вводят в раствор 1.

5 1

; битума, извести, глины, композиции

ПАВ -приводит к увеличению вязкости, структурно-механических характеристик и седиментационной неустойчивости раствора. Предлагаемый буровой раствор (9 и 9 ), приготовлен«й»ч» ный по методикам и """, обладает меньшими значениями вязкости и структурно-механических свойств

1 1700

2 1700

3 1700

4 1700

198090 Ь по сравнению с прототипов 8, 10, 10" . Эффективность действия ком 63F М позиции ПАЗ вероятно обеспечивают образующиеся при ее приготовлении углеводородорастворимые ПАВ (сульфонаты кальция и др.), что подтверждается данными ИК-спектроскопии и другими физико-химическими методами исследований.

32,47

32,75

30,03

24,04

1198090 с"Ъ I ...1

1 а3 1

1 а

СЧ ссЪ СЧ" л * A

+»

ССЪ ССЪ Л

1» ц л в I ж и и М л

Ы

Е» 1

Ж Сб

Э Р

С» !»

Ю

Ol съ о ф CV СЧ л л Ю ф СЧ СЧ л л r

СЧ C4 CV

Ю ° Ь

СЧ СЧ СЧ сч О ф а СЧ

Ю л »

CO CV СЧ л В о о

СО С Ъ л л л о о о мЪ (Ъ л л л о 1 о

ССЪ ф с! О л

A A л о о о иЪ

1 Ю 1

5$ о

С Ъ

СЧ

Ф! о. !

1 I I

1 I

1 М

I М Ж ! u

1

1

1

1 ,1 О

С Ъ

1 Ю I ф

СЧ л

1 1

I I

1

I

I

I о о о ю

Ю 4Ь о л л о

С Ъ РЪ

Ch ОЪ

A Ф л

%- Ю /\ л

Ф л

1

1 с4

1 и

1 Са

3-»

СЧ

СЛ

СЧ СЧ СЧ ссЪ л Ф л о

ОЪ СЧ

Ф с»Ъ

A М

»»

О

-Ф о 3 О л л

СЧ

e el

О О О

Ю ° Ь A

Ch о л о о

Ф Ю

С Ъ

Cl О С Ъ

Ф Ф »

6Ъ С Ъ

СЧ сО

Ю" л

С Ъ СЧ

1 (!»

С ) а л A

С Ъ СЧ ссЪ

СЧ

M иЪ л сЧ л

° Ю

С ) СЧ СЪ

° а

СЧ

° СГ бГЪ О л

СЧ О С

О ссЪ

° Ь л

tf) »»

СЧ СЧ

1 З

1 pI

I Ф

1 Е»

I е!

1 F4 !С.

I о о 1 !". ом

Р i

1"-1.а (о и о л сЧ сЧ мЪ е сЧ

» в A л л л и л О Л - r ССЪ

1 I 1 1 I 1 сч о сч

С 3 ф л е » Ф о о

С Ъ Ю 1 о. сч е

Ю е O л

° ° С ) I о

СЧ СЪ < ССЪ О Л В.

r 1

СЧ 1 в! л 1

1

1

1 л 1

-СЧ I л

СЧ 1

Ю л о

CO л о

1198090

Таблица А

Состав кг/мз

9„, дПа

Эз

pJla

Ф в„ дйа

УсловЕпа мПа С ф„, смз ная влзПримечание кость, 200

100 с

58,0 P-ры 1-10 приготовлены по

20,0 методике"

18,0

35 56 145 495 143 225 0

Р"рм,9-10 юм приготовлены по. методике" »"

Выпадает барит

6 1702

18,0

7 1701

16 0

В 1716

13,0 Прототип

9 2201

t0 2200

11,0

180 500

9,0 Прототип

90 301 101 138 0

9 2201

15,0

150 500

10 2201

10,0

У р-ров 10 и lO""îïðåäåëèòü параметры иа ВСН-ЗМ не представилось возможным л

Э

P - -плотность, ф - фильтрация, р„„- вязкость, -предельное динамическое напряжение сдвига, 8 - предельное статическое напряжение сдвига.!

Составитель В. Борискина

Редактор Н. Киштулинец Техред Т.Фанта Корректор Е.Сирохман

Заказ 7688/27 . Тираж 629

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

1 1700

2 2000

3 2200

4 1700

5. 2200

12 5

20 28

33 43

10 6

11 8

20 11

39 59

45 120

12 168 33 64 0

41 194 78 123 0

108 353 121 163 0

13 171 35 66 О

15 175 41 69 О

24 201 96 108 О

138 390 126 174, О

Поглотительная способность р-ра по

Н S кг/и