Буровой раствор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (б1) 4 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ Б„ц О;„,, 3

l (21) 3581491/23-03 (22) 18.04.83 (46) 30.04.86. Бюл. М 16 (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М.Губкина (72) О.К. Ангелопуло, В.Э. Аваков и Е.А. Коновалов (53) 622.243.144.3(088.8) (56) Обозин О.Н. и др. Нейтрализация сероводорода оксидами железа. — Газовая промышленность, 1980, Ф 5, с.2022.

Рябоконь С.А. и др. Утяжеляющая добавка к буровому раствору для нейтрализации и удаления сероводорода при бурении скважин. — Нефтяное хозяйство, 1979, У 3, с.19-21.

" Лернер P.Ñ. и др. Исследование гидрогеля метаса в качестве основы полимерных и полимербентонитовых растворов. Сб. Химическая обработка буровых растворов. — Труды ВНИИБТ, вып. 53, 1981, с.123.

Ангелопуло О.К. и др. Асбестовые буровые растворы. — Нефтяник, 1982, с. 11, 14, 15.

„„SU„„1227643 А1 (54)(57) 1. БУРОВОЙ РАСТВОР, содержащий водорастворимый полимер, инертный наполнитель, например асбест или целлюлозу, водорастворимое неорганическое соединение и минерализованную воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения: качества раствора путем повышения его структурно-механических свойств в условиях сероводородной агрессии, он в качестве водорастворимого неорганического соединения содержит соединение шестивалентного хрома при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х:

Водорастворимый полимер 0,5-1,5

Инертный наполнитель 1,0-3,0

Соединение шестивалентного хрома 1,0-5,0

Минерализованная вода Остальное

2. Раствор по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что он в качестве минерализованной воды содержит воду с хлоридом натрия или калия.

1227643

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к промывке ствола скважины и вскрытию продуктивных горизонтов, содержащих сероводород.

Известны буровые растворы, содержащие различные нейтрализующие сероводород добавки на основе оксидов 3

11 железа — оксид железа е О аиронаит спандж".

Известны буровые растворы, содержащие ЖС-7, СНУД.

Однако оксиды железа имеют высокую стоимость и сложную технологию получения. Добавки ЖС-7, СНУД отрицательно воздействуют на структурно-механические и ферромагнитные свойства промывочных жидкостей и имеют высокую стоимость.

Известен буровой раствор, состоящий иэ метакрилового сополимера-ме" таса (0,3-0,5 вес.ч ° ), бихромата калия (0,2-0,25 вес. .) и гидросульфита натрия (0,27-0,30 вес. ).

Раствор готовят следующим образом.

В растворе полимера размешивают бихромат калия (К С1 О ) и вводят гидросульфит натрия (Ма,g О ). В результате окислительно-восстановитечьной реакции (шестивалентный хром переходит в трехвалентный) идет интенсивное гелеобразование (образуется гидрогель метаса). Образовав-шийся гель используется как буровой раствор.

Недостатком этой системы является то, что гидросульфит натрия очень нестойкий продукт(разлагается на свету, при нагревании на солнце и õðàнить его практически невозможно).

Кроме того, эта система характеризуется очень узким диапазоном концентраций. Иинералиэация этого раствора до введения гидросульфита не позволяет получить гидрогель метаса и заструктурировать буровой раствор. При попадании же в гидрогель метаса сероводорода система полностью теряет свои реологические и фильтрационные характеристики,поскольку разрушаются хромполимерные комплексыа

Известен буровой раствор, соцержащий водорастворимый полимер, неорганическое соединение, инертный маполнитель и минерализованную воду. лентного хрома

Минералиэованная вода

1,0-5,0

Остальное

В качестве минерализованной воды раствор содержит воду с хлоридом натрия или калия.

В качестве инертного наполнителя используют мелкоизмельченную целлюлозу (размеры волокна менее 2 10 м) низкосортный асбест (6, 7, 8 сорт по ГОСТ 12871-67).

В качестве хроматов можно использовать следующие соединения: К Cr 0, 5> Na>Cr0<, хроматный шлам, представляющий соббй отход промышленности получения хромовых соединений и имеющий следующий состав, вес. : CrO> 16, Используют сульфаты и хлориды трехвалентных металлов — хрома, железа, алюминия, двухвалентных " цинка, меди, железа.

5 :Раствор готовят следующим образом.

Асбест вымачивают в растворе многоосновной соли, вводят в раствор полимера, куда затем вводят щелочь.

Известный раствор имеет низкое содержание твердой фазы, высокую термосолестойкость, обусловленную наличием инертных материалов — асбес15 та, солей поливалентных металлов и их гидроксидов.

Однако использование этого раствора в условиях сероводородной агрессии затруднено, поскольку в результа2Р те реакции образуются сульфиды поливалентных металов, что ухудшает реологические и фильтрационные параметры бурового раствора.

Целью изобретения является улучшение качества бурового раствора путем повышения его структурно-механических свойств в условиях сероводородной агрессии.

Поставленная цель достигается тем, 3Р что буровой раствор, содержащий водорастворимый полимер, инертный наполнитель, например асбест или целлюлозу, водорастворимое неорганическое соединение и минералиэованную воду, в качестве неорганического соединения, буровой раствор содержит соединение шестивалентного хрома, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

4р Водорастворимый полимер 0,5-1,5

Инертный наполнитель 1,0-3,0

Соединение шестива1227

10 обраПрнмер1 р

Раствор после взаимодействия с H,S

Исходный раствор

Состав бурового раствора в,, МПа с Па смз ь, пПа с

14,8

О,4

6.,0 О 20,0 12,0

i,о

8,0

12,0 0,4 15,0 28,0

i,о iz,о о,о г,г

8,О

4 0 О 380 60

zo,o о,i

4 . 2,4 14,0 64,0

3,5

iz,î

О,35 о,8 1г,o is,o г),о

0,6 14,0 30,0

0,40

I5,0

12,0

15,0 0,2 20,0 34,0

0,6

8i02 7; Ре205 9,6; А12086,5; Сао

32,2; MgO 28,7.

Для придания раствору нейтральной или слабощелочной среды используют гидроксиды, алюминаты, силикаты щелочных металлов.

В качестве полимерных реагентов используют полимеры акрилового ряда на основе эфиров целлюлозы и крахмал.

Раствор готовят следующим зом.

В минерализованной воде разводят соль хрома, после этого тщательно размешивают инертный наполнитель 15 и вводят полимер. Затем раствор подщелачивают, если это необходимо,и закачивают в скважину.

После взаимодействия с сероводородом раствор приобретает структуру, снижается его фильтрация.

Пример. В 200 мл 10%-ного раствора NaCl размешивают 3 г измельченной целлюлозы, а затем 3 г

KzCrz 0> и добавляют 2 г карбоксиме25 тилцеллюлозы. После растворения полимера в раствор вводят 5 мл 207.— .ного раствора NaOH, устанавливая рН 8,5. Состав раствора, мас.X:

Полимер 1,0

Целлюлоза 1,5

КХСК202 1,5

107-ный раствор

NaC1 Остальное

В соответствии с указанной методи-35 кой быпи приготовлены растворы (по

1 200 мл 2Х-ного KCl + 0,2 г КтСг,О,+

+ 0,2 г целлыозы + 0,4 г (ОШ-600

2 200 мл 5Z-ного NaCl + 6 г NaCroa +

+ 3 г асбеста + 2 г ПАА

3 200 мл 10Z-ного NaC1 + 1О г хроматного алана + 6 г целлюлозы + 0,3 г гипана 22,0

4 200 мл 1Х-ного КС1 + 0,1 r КтСг от

+ 0,1 r асбеста + О,1 г метаса

5 200 мл 25Х-ного NaCI + 12 г K,Ñã О +

+ 8 г асбеста + 4 г К-4

6 200 мл 10Х-ного NaC1 + 1,О г Сг„($0 )

t 4 г асбеста + 3 г КМП (прототип) 26

7 200 мл 10Z-ного NaC 1 + 3 r aâóîêèñè марганца + 3 г асбеста + I г Сг (SOa)a + г г )ОШ 32

8 200 мл 5Х-ного КС! +. 2,2 г целлюлозы е

+ r + 3 г крахмала

643 4

200 мл), которые заливали в герметичные колбы и при перемешивании прокачивали 500 см HzS. После выдерживания раствора в течение 30 мин определяли его параметры

В табл. 1 представлены параметры растворов до и после прокачивания сероводорода (количество введенных полимеров указано в пересчете на сухое вещество, рН растворов в диапазоне 7-9).

Как видно из представленных данных, предлагаемый буровой раствор обладает большим преимуществом перед известными — при воздействии сероводорода раствор улучшает свои свойства.

Это объясняется тем, что при попадании сероводорода в систему происходит окислительно-восстановительная реакция, приводящая к окислению сероводорода до свободной серы, наиболее активного гелеобразователя, именно в процессе перехода хрома из шестивалентного в трехвалентное состояние.

Предлагаемая система хорошо утяжеляется (без дополнительного ввода твердых структурообразователей), совместима со всеми реагентами, в том числе и добавками — поглотителями сероводорода. При ухудшении параметров раствора в процессе бурения его можно дополнительно обрабатывать хромовыми соединениями. Параметры раствора с различными добавками представлены в табл. 2.

Таблица

1227643

Продолжение табл; 1

Исходный раство

ХПа cJ Па 1 см раствор после вэаимодеяствин с Н

Состав бтрового раствора

ht е, рю

ИПа.с ) Па ем

9 200 мл 15I-ного NaC1 + 10 r NaCr04 +

+ 0 ° 2 г асбеста + 3 r KNI1-500

1,2

160 04 140 27>0

8,0

10 100 мл 10I-ного KC1 + 100 мл 10I-ного

Бас! + 0,4 г 11а Сг О, + 6 r асбеста +

+ 3 г К-10

32,0 1,4 16,0 35,0

1,8

10,0

Таблица 2

Раствор (по примеру) с добавками

Параметры

Р30

СМ

6,, Па

g I мПа. с

200 мл 10%-ного КС1 + 6 r NaCrO<+

+ 3,0 r асбеста + 2 г КМЦ + 5 мл

20%-ного МаОН

14,0

0„3

10,0

8,0

22,0

20,0

0,8

12,0

Оэ9

20,0

1,0

15,0

26,0

2,2

38,0

2 т 5 r двуокиси марганца +

+ 500 смт Н S

10,0

2,0

3 + 10 г К Cr 02 + 500 см Н2S

14,0

22,0

Редактор Л.Веселовская

Заказ 2262/26

Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

1 + 500 см Н Б

2 + 500 см Н S

3 + б г К Сг.201

4 + 100 г утяжелителя

5 + 500 см Н S

Составитель Г. Сапронова

Техред Н.Бонкало Корректор М.Самборская