Калиевый буровой раствор

 

Изобретение относится к горной пром-ти и м.б. использовано при бурении нефтяных и газовых скважин в неустойчивых породах. Цель изобретения - повышение ингибирующих и смазочных свойств за счет снижения коэффициента трения глинистой корки. Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: глина 15-30, хлорид калия 2-7, регулятор водоотдачи и вязкости - сульфит-спир- . товая барда 5-10 алюминат натрия 1-3i добавка - 5 25%-ньй раствор битумного структурообразователя в нефтепродукте 2-10; вода остальное. Раствор готовят путем смешивания воды и гидратированного бентонита с последующим введением в смесь зсех компонентов . После введения каждого компонента смесь перемешивают 1 ч.2 табл. § сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1

1S1) 4 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

@ 1",г г -,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 1 „; 1;, r

H А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕ Т ЕЛЬСТВУ И1 д)-;.-, 1 (21) 4060456/23-03 (22) 04.02.86 (46) 30.05.88. Бюл. Р 20 (71) Полтавское отделение Украинского научно-исследовательского геологоразведочного института (72) В.З.Лубан, А.Г.Розенгафт, Н.M.Прохоров, З.IO.Гинковская, Б.Н.Москаленко, Д.В.Карасев, В.И.Голодько и P.К.Кретчак (53) 622.243.144.3 (088.8) (56) Булатов А.И. и Аветисов А.Г.

Справочник инженера по бурению. М.>

1985, т. 1, с. 354.

Мкртчян С.М. и др. Влияние буровых растворов на процессы трения и изнашивания металлических пар. — PHTC, Бурение, 1982, 11 6, с. 27.

Авторское свидетельство СССР

У 1098950, кл. С 09 К 7/02, 1984. (54) КАЛИЕВЬЙ БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к горной пром-ти и м.б. использовано при бурении нефтяных и газовых скважин в неустойчивых породах. Цель изобретения — повышение ингибирующих и смазочных свойств за счет снижения коэффициента трения глинистой корки.

Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.Ж: глина

15-30, хлорид калия 2-7, регулятор водоотдачи и вязкости — сульфит-спиртовая барда 5-10, алюминат натрия

1-3, добавка — 5-25Х.-ный раствор битумного структурообразователя в нефтепродукте 2-10 вода остальное. Раствор готовят путем смешивания воды и гидратированного бентонита с последующим введением в смесь зсех компонентов. После введения каждого компонента смесь перемешивают t ч.2 табл.

1399322

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использоIâàHo в качестве бурового раствора при бурении нефтяных и газовых сква5 жин в неустойчивых глинистых породах.

Цель изобретения — повышение ингибирующих и смазочных свойств за счет

) снижения коэффициента трения глинис той корки. 1Î

Поставленная цель достигается дополнительным введением в буровой ра" створ алюмината натрия и 5-25%-ного ,раствора битумного структурообразо вателя в нефтепродукте, а также использованием в качестве регулятора водоотдачи и вязкости сульфит-спиртовой барды.

Пример. Для приготовления

1000 r раствора смешивают 560 r воды 20 и 250 r гидратированного бентонита, Константиновского завода Утяжелитель" (в пересчете на сухой). Затем ! в смесь вводили 70 г ССБ (на сухой продукт), 20 г алюмината натрия, 40 r хлорида калия и 60 г раствора

1 битумного структурообразователя в нефтепродукте 20Х-ной концентрации.

После ввода каждого компонента смесь перемешивали в течение 1 ч, после 30 чего замеряли параметры раствора на стандартных приборах. Смазочные свойства бурового раствора (показатель

КТК-коэффициент трения глинистой корки) определяли на приборе КТК-2.

Влияние раствора на устойчивость пород, слагающих стенки скважины, и их диспергируемость в среде раствора оценивали по коэффициенту устойчи вости при обкатке шлама глинистых пород в моделях фильтрата раствора. Образцы шлама после проведения опыта дополнительно промывали в спиртобензольной смеси для удаления битума.

В соответствии с приведенным примером были приготовлены различные варианты раствора, отличающиеся количественным содержанием ингредиентов.

Состав и свойства этих растворов приведены в табл. 1.

Из табл. 1 видно (раствор 3-6), что коэффициент устойчивости наиболее интенсивно возрастает при содержании хлорида калия 2-7Х. При содержании хлорида калия менее 2Х (раствор 3,19) даже при значительном содержании вновь вводимых реагентов коэффициент устойчивости сравнительно невысок, а при содержании хлорида калия более 7% (раствор 6, 7) возРастание коэффициента устойчивости обусловлено исключительно вновь вводимыми добавками и при этом резко увеличивается вязкость раствора.

Количество сульфит-спиртовой барды (ССБ), при котором технологические параметры раствора оптимальны, составляет 5-10Х (раствор 20-23). При содержании ССБ менее 5% велики фильтрационные потери, ухудшающие технологические показатели раствора (вязкость и СНС), При содержании ССБ более 10% раствор имеет низкие структурно-механические свойства, снижения водоотдачи при этом не наблюдается, Оптимальная концентрация алюмината натрия составляет 1-3%, так как при его содержании менее 1% (раствор 24, 25) снижается коэффициент устойчивости, а повышение концентрации за пределами 3% уже не влияет на коэффициент устойчивости при прочих равных условиях.

Для оценки влияния количества битумного структурообразователя (далее в тексте — битум) растворяли разное его количество в нефтепродуктах: дизельном топливе, нефти, СИАД-1.

Растворы с разным количеством битума вводили в глинистый раствор в составе исследуемой рецептуры.

Увеличение коэффициента устойчивости и улучшение смазочных свойств раствора происходит при увеличении количества битума в нефтепродукте от 5 до 20% (раствор 32-34) . Содержание битума в нефтепродукте ниже

SX неэффективно, так как его действие практически не проявляется.

Увеличение содержания битума повышает вязкость раствора битума в нефтепродукте и при содержании его более

25Х раствор "не течет" (н/т), что затрудняет его использование. Свойства раствора битума в различных нефтепродуктах (нефти, дизельном топливе, СИАД-1) и характер его действия на раствор практически идентичны (раствор 11, 35, 36). Оптимальное количество раствора битумного структурообразователя в нефтепродукте, добавляемого к раствору, составляет 2—

10% (раствор 28-31). Добавка менее

2% не оказывает эффективного действия на повьппение коэффициента устойчивости и величину показателя КТК.

Добавка более 10% затрудняет эмуль1399322 гирование ее в растворе и вызывает рост структурно-механических свойств раствора.

Из данных табл. 1 видно что оптиУ

5 мальное содержание высококоллоидного глинистого материала находится в пределах 15-307 (раствор 11-16) .

При содержании глинистого материала менее 157 раствор не стабилен,про- 10 исходит расслоение раствора, а более

30% — значительно увеличиваются структурно-механические показатели, раствор становится нетехнологичным.

Тип глины на свойства раствора влия- 15 ния не оказывает.

Результаты влияния различных высококоллоидальных глин на свойства бурового раствора приведены в табл. 2.

Анализ рецептур и показателей исследованных растворов показывает, что при высоком содержании высококоллоидальных глин в растворе изменение количества содержания одного какого-либо компонента в растворе ниже или выше установленного, так же как и его отсутствие, резко ухудшает технологические показатели раствора, в том числе ингибирующие и смазочные свойства. При бурении увлажненных высоко- З0 коллоидальных глин эти свойства не могут быть улучшены путем увеличения содержания других компонентов, что

2-10

Остальное

Таблица, 1

Свойства раствора

Рас вор раствора, е) КТК КоэЫициеит устой»

Хлорид ССБ калия

1 асти, 1,26 60 7

1,23 75

1 26 60 7

925 028 51

5/15

1 . 25

9,24 . 0,28 51

9 2 0 28 .54

91 03 59

3/25

25 1

25 2

25 7

12/35

90/150

1 27 65 7 120 9

1,29

6 25 9

180 13 125/250 9,0 0,3 60

1,29

0,28, 51

7/20

9,25

1,26 55 7

2 125 50 6

10 1,23 110 5 .

0 19 55

45/95

90/250

9,2

9 8 0 17 58

9,35 0,10 77

150 5

11 1,22

7 . 2

7 2

10

12/35

55,4

6 1,25

7 2

7 2

7 2

7 2

7 2

7 2

7 2

7 2 указывает на то что положительный эффект достигается только за счет совокупного применения CCB алюмината натрия и битумного структурообразователя в калиевом глинистом растворе.

Формула изобретения

Калиевый буровой раствор, содержащий глину, регулятор водоотдачи и вязкости, хлорид калия и воду, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения его ингибирующих и смазочных свойств за счет снижения коэффициента трения глинистой корки, раствор дополнительно содержит алюминат натрия и 5-257-ный раствор битумного структурообразователя в нефтепродукте, а в качестве регулятора водоотдачи и вязкости используют сульфит-спиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Глина 15-30

Хлорид калия 2-7

Сульфит-спиртовая барда 5-10

Алюминат натрия 1-3

5-25Х-ный раствор битумного структурообразователя в нефтепродукте

Вода

25/45 9, 18 0,20 53

7/20- 9,25 0,25 53

1399322

Продолжение табл.1 тва раствора

НС„„ дПа ци» той тиэ

4/175

9,2

0,17

50/9,2

О;8

it4 t5 4

6 1 18 35

95 . 020

7,0 1/5

6 1,17

6 1,25

0,20

0,15 82

l15 14

,16 25 7 (17 33 9

7 2

1 2

0/О 9е5

45/120 9,35

7

93 015 83

7 2

7 2

10 2

t2 2

5 2 б 1 26 120 5

75/150

22/12 б 1,22 45

6 1 20 35

6 1 22 45

6 1 21 40

0,12 65

0,11 62

О/О

9,3

4,5 3/15

4,0 О/О

915 012 53

0,12 5ll

О;18 65

Оь20 65

0,20 71

0,20 69

6 1 27. 120 7

111/253 " 9,5

4 2

6 1 21 и/т 9

300/6 1,25 95 6 95/250

9,0

6 1,25 220 8 220/340 9,0

2/9

6 125 25

10,2

0,12 80

6 1,25 35 4 О/О

10,25 0,10 80

0,08 85

0,08 85

10 1,18 60

11 1,17 95

2 1,26 75

55/190

125/240

9,1

9,1

0,15 68

25/95

9,2

12/45

1,26 60

0,15 68

0,20

9,2

57 57

0„t5 75

1,24 50

9/18

1 24 50 . 5

11/45

68/125 9 2 0,08 82

1,25 95

1,25 52

1,25 55

4 15/45

9э3 Оэ 1О 76

4 13/35

9,3 О, 10 ?7

П р и и е ч а и н е: РБС - раствор битумного структурообразователя.

В растворах 7-31 использовали добавки РБС в дизельном топливе 20Х конце нтрации.

В растворах 32-34. использовали добавки РБС в дизельном топливе соответственно 5, 15 и 25Х концентрации.

В растворе 35 использовали добавку РБС в нефти 20Х концентрации. В растворе 36 использовали добавку РБС в СИАД-1 20Х концентрации, Раствор 2 содеркит дополнительно 10Х нефти.

Раствор-прототип состава, мас.Х: бевтонит 20 Т-66 15; УШР 10; КС1 15; вода 40, имеет параметры: плотность tÄ4 rlñì, вязкость 210 с, водо-, отдача 4 см, CBG 250/425 дЛа, KTK 0,3, коэффициент устойчивости 6,5Х,. . p - плотность, УВ - условная вязкость, В - водоотдача, СНС - статическое напряивние сдвига.

18 25 2

19 25 t

20 25 4

21 25 4

22 25 4

23 25 4

24 25 4

25 25 4

26 25. Я

27 25 4

28 25 4

29 25 4

30 25 4

31 25 4

32 25 4

33 25 Я

34 25 4

35 25 4

36 25 4

7 1

7 0,8

7 3,0

l 3,2

7 2

7 2

7 2

7 2

7 2 . 7 2

7 2

1 2.

1 2

1399322

Т а б л и ц а 2

Глина

Р> г/ смЗ

Бентонитовый глинопорошок

Константиновского завода

"Утяжелитель" 1,25 55 4

12!35 9,35 0,10

9/18 9, 36 О, 10

4 12/40 9,33 0,10

П р и м е ч а н и е; Раствор содержит, мас.Ж: глина 25, хлорид калия 4;

ССБ 7; алюминат натрия 2 РБС 6 вода остальное.

Составитель Л. Бестужева

Редактор Н. Киштулинец Техред А. Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 2641/28 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Бентонит черкасского месторождения 1, 25 45

Шлам майкопских отложений

Керченского полуострова 1,25 50

В, см СНС,I, рН КТК Коэффициент усдПа тойчивости, Ж