Гидрогелевый буровой раствор

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для бурения нефтяных и газовых скважин . Цель изобретения - повьппение структурно-механических характеристик бурового раствора (БР). Состая БР включает следующее соотношение ингредиентов, мас.%: бишофит 10,0- 20,0; хлорид натрия 15,0-22,0; щелочь 0,2-0,5; реагент - стабилизатор 0,5-1,5, в качестве активированной затравки - древесный угольный порошок 0,1-0,5; вода остальное. Готовят БР следующим образом: древесный угольный порошок фракции 10- 1000 мкм выдерживают в среде концентрированного раствора едкого натра в течение 20-24 ч. Полученную смесь добавляют в насыщенный раствор бишофита. Для гомогенизации указанной смеси суспензию разбавляют рассолом натрия. Стабилизируют БР реагентомстабилизатором. Описанный БР может быть использован при бурении скважин в сплошныхг геологических условиях. 3 табл (Л to со 00 1C со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ц11 4 С 09 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2)) 3947310/23-03 . (22) 05.05.85 (46) 23.03.87. Бюл. В ll (71) Красноярский отдел бурения и испытания скважин Восточно-Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофизики и минерального сырья (72) А.Г.Аверкин, Н.Я.Бушуева, В.Ф.Черныш, В.Э.Аваков и О.К.Ангелопуло (53) 622:243.415.144.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 515869, кл. С 09 К 7/02, 1974.

Ангелопуло О.К. и др. Буровые растворы, используемые прн разбуривании соленых отложений в глубоких скважьиах. -M.: ВНИИОЭНГ, 1978, с.27-28.

Ангелопуло О.К. и др. Опыт применения гидрогеля с щелочкой асбестовой затравкой.-Газовая промышленность; Сер. Бурение газовых и морских .нефтяных скважин.Вып.4, -И.;

ВНИИГазпром, 1981, с. 27-30

„,Я0„„1298235 А 1 (54) ГИДРОГЕЛЕВЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для бурения нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — повьппение структурно-механических характеристик бурового раствора (БР). Состав

БР включает следующее соотношение ингредиентов, мас.Ж: бншофит 10,020,0; хлорид натрия 15,0-22,0; щелочь 0,2-0,5; реагент — стабилизатор 0,5-1,5, в качестве активированной затравки - древесный угольный порошок 0,1-0,5; вода остальное. Готовят БР следуюппы образом: древесный угольный порошок фракции 101000 мкм выдерживают в среде кокцентрированного раствора едкого натра в течение 20-24 ч. Полученную смесь добавляют в насьпценный раствор бишо- C фита. Для гомогенизации указанной д смеси суспензкю разбавляют рассолом натрия. Стабилизируют БР реагентомстабилизатором. Описанный БР может быть использован при бурении скважин © в сплошных геологических условиях.

3 табл.

ЬР

I29S235

1000 мл.

55!

Изобретение относится к технологии бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам на водной основе и может быть использовано при бурении скважин в сложных геологических условиях.

Цель изобретения — повышение качества раствора за счет улучшения структурно-механических характеристик.

Буровой раствор приготовляется по,следующей методике.

Активацию затравки осуществляют следующим образом. Древесный угольный порошок фракции 10-1000 мкм в виде определенной навески выдерживают в среде концентрированного раствора едкого натра в течение 20-24 ч.

Затем щелочную угольную затравку вводят в насыщенный раствор бишофита плотностью 1260-1280 кг/м . С целью гомогенизации нри перемешивании суспензию разбавляют раствором хлорида натрия (плотностью 1900-1200 кг/м ) до требуемого объема. Раствор стабилизируют КМЦ-600 в виде 5Х-ного раствора в насыщенном растворе хлорида натрия.

Древесный угольный порошок представляет собой продукт пиролиза древесины хвойных пород (например, лиственницы, сосны и др).

В табл.! приведены составы буровых растворов с активированными добавками и их реологические параметры, в табл.2 — составы буровых растворов на основе активированных угольных затравок и их технологические свойства, в табл. Э вЂ” данные, иллюстрирующие влияние дисперсности угольного порошка на качество буровых растворов.

Hp и м е р 1. Древесный угольный порошок фракции 500-1000 мкм в количестве 6,15 r выдерживают в 61 мл раствора едкого натра плотностью

1100 кг/м в течение 24 ч. После чего щелочную угольную суспензию смешивают с 325 мл 60Х-ного раствора бишофита. Дополнительно раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 300.мл. Для стабилизации систему обрабатывают

5 -ным раствором КМЦ-600 до общего объема !000 мл.

Пример 2. Навеску асбеста

6,1 r выдерживают в 61 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м в течение 24 ч. После чего щелочную асбестовую суспензию смешивают с

325 мл 607-ного раствора бишофита.

Дополнительно раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 300 мл. Для стабилизации в суспензию вводят 57.-ный раствор KIGJ-600 до общего объема 1000 мл.

Пример 3. Древесный угольный порошок фракции 500-1000 мкм в количестве 1,21 г выдерживают в 24 мл раствора едкого натра плотностью

ll00 кг/м в течение 24 ч. Полученную угольную суспенэию вводят в

160 мл 60 7-ного раствора бишофита.

Раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия, в количестве

715 мл. Дополнительно в систему

20 вводят 5 .-ный раствор КМЦ-600 до получения общего объема 1000 мл.

Пример 4. Навеску асбеста

1,21 г выдерживают в 24 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м в течение 24 ч. Полученную асбестовую затравку смешивают с 160 мл

60 -ного раствора бишофита. Раствор

Ф разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 7!5 мл.

Дополнительно в систему вводят

5 Х-ный раствор КИЦ-600 до получения общего объема 1000 мл.

Пример 5, Древесный порошок фракции 10-100 мкм в количестве

3,66 F выдерживают в 42 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/и

Полученную суспенэию смешивают с

242 мл 60 7-ного раствора бишофита.

Раствор разбавляют насыщенным раст40 вором хлорида натрия в количестве

5IO мл. Стабилизацию системы проводят путем ввода 5 Х-ного раствора

КМЦ-600 до получения общего объема

Пример 6. Навеску асбеста

3,66 r выдерживают в 42 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/и .

Полученную асбестовую затравку смешивают с 242 мл 60 7-ного раствора. бншофита. Раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 510 мл. Стабилизацию системы проводят путем ввода 5 -ного раствора КМЦ-600 до получения общего объема 1000 мл.

Пример 7. Древесный угольный порошок фракции 100-500 мкм в количестве 6,15 г выдерживают в 42 мл раствора едкого натра плотностью

1298235

1100 кг/м в течение 24 ч. Полученную угольную суспензию смешивают с

242 мл 60 -ного раствора бишофита.

Раствор разбавляют насьпценным раствором хлорида натрия в количестве 5

410 мл. Для стабилизации систему обрабатывают 5 7-ным раствором КМЦ-600 до общего объема 1000 мл.

Пример 8. Древесный угольный порошок фракции 100-500 мкм в количестве 3,75 г выдерживают в

43 мл раствора едкого катра плотностью 1100 кг/м в течение 20 ч.

Полученную угольную суспеизию смешивают с 500 мл 60 7-ного раствора бишофита. Раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 155 мл и обрабатывают 5 7.-ным раствором KNIJ-600 до общего объема

1000 мл. 20

Пример 9. Древесный угольный порошок фракции 100 — 500 мкм в количестве 3,6 г выдерживают в 42 мл раствора едкого натра плотностью

1100 кг/м в течение 24 ч. Полученную

3 угольную суспензию смешивают с 127 мл

60 7-ного раствора бишофита. Раствор обрабатывают насыщенным раствором хлорида натрия в объеме 525 мл. Раствор стабилизируют путем ввода 300 .мл

5 7-ного раствора 1ВЩ-600.

Пример 10. Древесный угольный порошок фракции 100-500.мкм в количестве 9,76 г выдерживают в 42 мл раство1-а едкого натра плотностью

1100 кг/м в течение 24 ч. Получен3 ную суспензию смешивают с 242 мл

60 -ного раствора бишофита. Раствор обрабатывают насыщенным раствором хлорида натрия в объеме 400 мл. Раствор стабилизируют 5 7-ным раствором

КМЦ-ЬОО, объем системы доводят до

1000 мл.

Пример 11. Древесный уголь- ный порошок фракции 100-500 мкм в количестве 0,61 r выдерживают в 42 мл раствора едкого натра плотностью

1100 кг/м в тевение 24 ч. Получен3 ную суспензию смешивают с 242 мл

60 7-ного раствора бишофита. Раствор разбавляют насьпценным раствором хлорида натрия в объеме 400 мл, вводят

5 7.-ный раствор КМЦ-600, затем объем раствора доводят до 1000 мл.

Пример 12. Древесный угольный порошок фракции 10 †1 мкм в количестве 3,66 r выдерживают в 97 мл раствора едкого натра полностью

1100 кг/мзв течение 24 ч. Полученную суспензию смешивают с 242 мл 60 -ного рас-вора бишофита. Раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в объеме 350 мл, добавляют

5 %-ный раствор KMII 600 и затем объем системы доводят до 1000 мл.

Пример 13. Древесный угольный порошок фракции 10-!00 мкм в количестве 3,66 r выдерживают в 12 мл раствора едкого натра плотностью

1100 кг/м в течение 24 ч. Полученную суспензию смешивают с 242 мл

60 -його раствора бишофита. Раствор разбавляют насьш1енным раствором хлорида натрия в объеме 540 мл, добавляют 5 .-ный раствор КМЦ-ЬОО, объем системы доводят до 1000 мл.

Из данных табл.l видно, что изменение концентрации бишофита 8

20 мас.%, древесного угольного порошка 0,05 — 0,5 мас.7 заметно влияет на реологические и структурно-механические свойства бурового раствора.

Сравнивая показатели раствора, со. держащего в качестве активированной добавки асбест, с показателями раствора на основе древесного угольного порошка, видно, что у последнего они вьппе (таблица 1, опыты 2,4,6 и 1, 3,5).

При содержании древесного угольного порошка менее 0,1 мас.7 раствор имеет статическое напряжение сдвига, равное О. Увеличение содержания древесного угольного порошка от 0,5 до

0,8 мас.% не способствует повышению

:статического напряжения сдвига.

Таким образом, оптимальный расход древесного угольного порошка, используемого для затравки, равен

0,l-О,5 мас.7.

В табл.2 приведены результаты опь тов по оценке качественных показателей буровых растворов на основе активированных угольных затравок, где в качестве щелочей применяют едкое кали, гидрат окиси кальция, едкий натр; в качестве реагентов-стабилизаторов — карбоксиметилцеллюлозу(КМЦ600) и модифицированный крахмал (МК) .

Как видно из табл.1, применение различных щелочей в указанных пределах 0,2-0,5 мас. эффективно при приготовлении растворов, содержащих древесный угольный порошок. Получен1298235 ные гидрогелевые системы имеют хорошие реологические и структурно-механические показатели.

Применение в качестве стабилизатора модифицированного крахмала 5 (0,5-1,5 мас.%) не позволяет качественно влиять на показатель фильтрации. Рабочие показатели бурового раствора достигаются при повышении концентрации MK до 3 мас.%.

Как видно из данных табл. 3, буровые растворы, содержащие древесный угольный порошок фракции 10-1000 мкм, имеют достаточно высокие, структурномеханические показатели.

При увеличении размера фракции древесного угольного порошка до

2000 мкм наблюдается заметное снижение данных показателей. Кроме того, с ростом размера угольных частиц возникают трудности технологического характера в процессе приготовления раствора (возможность седиментации частиц в системе), а также в процессе ее очистки, 10,0 — 20,0

Бишофит

Хлористый натрий

Целочь

Карбоксиметилцеллюлоза с мол. массой 600

Древесный угольный порошок

Вода

15,0 — 21,0

0,2 — 0,5

0,5 - 1,5

0,1 — 0,5

Остальное

Т аолица I

Пример

Состав, мас.X

Показатели

Ув, кг/мЗ с

СНС, Па " рн

Едки натр

Ви>ао ДреФит весНЬ>й уголь ныи нороиок

КИП-60 Хлорид натрия

Ф,см

15,0 1230 34,5 12,0

15,0 1230 44,0 9 0

0,5

0,5

I 5

15,0 / 18,5 8,0

0 5

0,5 1,5

8,0 / 8,0 8,0

14,0 / 20,5 8,0

0/0 80

0 ° 5 21 ° О 1210 18>0 23 >$

Oil

0,2

0,1

0,2 0,5

0 35 1,0

2l 0 1210 7,0 38,0

0,3

0,35 0,35 1>0

18 ° 5 1220 30,0 18,0

2,0/3,0 8,0

59>0 / 64,0 8,0

0 5

0,35 I«5

0,35 1,5

0,35 !,5

18,5 1220 75,0

0,3

0,3

22,0 !200 20,0 !8,0

0/О 8,0

О;35 1,5

0,8

l! I $ 0,05

О>35 1 >5

18,5 1220 19,0 25,0

О /а 80

0,8

l2 15

13 15

О,3

l 5

Oi3

О,I 10

19,0 1220 IS,Î 32,0

O/О 75, I 20

2 20

3 10

4 10

5 15

6 15

7 15

8 30

9 8

10 15

Ф о р м у л а и з обретения

Гидрогелевый буровой раствор, содержащий бишофит, хлористый натрий, щелочь« карбоксиметилцеллюлозу с мол. массой 600, воду и-затравку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества раствора за счет улучшения структурно-механических характеристик, в качестве затравки он содержит древесный угольный порошок фракцией от 10 до

1000 мкм при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

I8,5 1220 50,0 12,0 30,0 / 45,0 8,0

I1 ° 5 1250 480,0 8,5 107 О / 108,0 8,0

18,0 1220 64,0 12,0 50,0 / 56,0 8,0

17,0 1220 240,0 8,0 97,0 / 107 >0 9,0

1298235

Таалица2

Показатели растворов

Содерхение составов растворе, нос,X

Прито I дПа рН

УВ ° кг/не с l древесный угольный пороиок

9 ° нПа

Ф, сне

СНСе дПа

NaC1

Ca(OH) Иодифидированный крахнал

25 8 ° О

I8,5 1220 23 IS,О 6/10 7

190

0,2

0,35

18,0 1220 28 9,0 18/24 8,5 35 8,0

1,О

О 5

0,35

l8 5 1220 23 20,0 2/4 6

l8 О 1220 28 11 О 10/17 9

0,2

1,О

0,35.

4 15,0 0,35

i ° О

0,5

О 5

IS Полнаа 7/7 4

IS 5 1220

18 О 1220

035 035

0,35 0,35

0,50 0,50

13/18 9

I 5

20 1210 29 13,0 8/8 9

3,0

Таблица3

Состав, мас.X

Равмер фракции угольного поровка, мкм

С, апа™.

Бдкий Е?Щ-60 Хлор натр натр

Древе ный уголь

nopom

Бил

1,0 18,5 1220 50,0 12,0 30,0/45,0 8,0

1,0 18,5 1220 57 0 10,5 40,0/41,0 8,0

1 l 0- I 00 0,3 15, О

0 35

0,35

2 300-500

0,3

l5 0

42,0 12,0 30,0/47,0 8,0

22 ° 0 18,0 5,0/8,0 8,0

1,0 !8,5 1220

1,0 !8,5 1220

15,0 0,35 !

5,0 0 35

3 850-1000: 0,3

4 1000-2000

0 3

Составитель Л.Бестужева

Техред N.Xoäàêè÷

Корректор Г.Решетник

P едак тор Н . Po гулич

Заказ 860/25 Тираж 634

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r,Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

1 I5>0

2 150

3 15 ° О

5 15 ° О

6 15 ° О

7 !0,0

-I

l3 8,0

29 8,0

I1 8,0

25 8,0

25 8,0