Буровой раствор на водной основе

 

Изобретение относится к составам термостойких буровых растворов (БР) и позволяет повысить способность БР повьпиать устойчивость глинистых пород при одновременном повышении структурно-механических параметров и снизить показатель водоотдачи БР в условиях минергшьной агрессии при-температуре до 210°С. Данный БР включает следующие ингредиенты при их соотношении , мас,%: глина 3-8, карбоксиметилцеллюлоза (KMIO со степенью замешения от 80 до 90, степенью полимеризации от 1015 до 1450, с содержанием гелеобразной фракции от 10,5 до 20,0% от ее массы 0,5-2,0, вода остальное. Указанную КМЦ получают путем алкилирования щелочной аустатной целлюлозы монохлорацетатом натрия. Для получения БР берут 20 г бетонита, суспендируют его в 500 мл водного раствора едедкого натра и перемешивают в течение 1ч. В полученную суспензию добавляют 4 г КМЦ и перемешивают в течение 1 Чо 3 табл

1416502

100 r исходной ацетатной целлюлозы замачивают в водном растворе едкого натра с концентрацией 250 г/л и 40 о выдерживают при 8 С в течение 1 ч, Затем отжимают ее до 2,6-кратной массы по отношению к массе исходной целлюлозы и измельчают в измельчителе типа Вернера Пфлейдерера в тече- 45 о ние 2,5 ч при 10-12 С, после чего обрабатывают 168 r монохлорацетата о натрия в течение 2,0 ч при 12»14 С.

После дозревания и сушки К1!Ц имеет следующие показатели:

СЗ 86

СП 1096

Содержание гелеобраэной фракции,Х

16,5,В табл.! приведены составы буровых растворов и их технологические параметры.

И и бретение относится к составам термостойких буровых растворов (минерализованных и неминералиэованных) содержащих в качестве реагента-по5 низителя водоотдачи натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы.

Целью изобретения является повышение способности бурового раствора повышать устойчивость глинистых пород при одновременном повышении структурно-механических параметров и снижение показателя водоотдачи бурового раствора в условиях минеральной агресо сии при температуре до 210 С. !5

Буровой раствор на водной основе содержит глину, натриевую соль карбоксиметилцеллюлоэы со степенью замеще ния (СЗ) от 80 до 90 м степенью полимеризации (СП) от 1015 до 1450 с со» 20 держанием гелеобразной фракции от

10,5 до 20,0% от массы реагента при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Глина 3 - 8 25

КМЦ 0,5-2,0

Вода Остал ьно е .

Карбоксиметилцеллюлоэу со степенью замещения 80-90, степенью полимеризации 1015-1450 (ГИ-II) полу» 30 чают путем алкилирования щелочной аустатной целлюлозы монохлорацетатом натрия. Например, КМЦ с СЗ86, СП=

1096, с содержанием гелеобразной фракции 16,5Х получают следующим образом.

В табл.2 приведены данные, иллюстрирующие влияние КИЦ с различным содержанием гелеобразной фракции на технологические параметры бурового раствора.

В табл.3 приведены данные о влия нии СП KMJ на устойчивость глинистых пород.

Пример I, 20 r бентонита суспендируют в 500 мп водного раствора едкого натра (рН 9,9) и перемешивают в течение 1,0 ч, затем в полученную суспенэию добавляют 4 r ГИ-II (СП-1156, СЗ-84, содержание гельфракции 10,5Х) и перемешивают в течение 1 ч. Полученный буровой раствор характеризуется следующими показателями до термостатирования: В, =

2,6 см, Т,оо = 8,4 с, СНС 1о

1,6/2,0 Па, о = 1,03 г/см, рН 9,8 о и после термостатирования при 210 С в течение 3,0 ч: В, = 9,5 см о = 1,03 г/см, рн 9,8.

Пример 2. 22 r бентонита в

500 мл водного раствора едкого натра (рн 10,4) и перемешивают в течение

1 ч, затем в полученную суспенэию добавляют 10 r ГИ-II (СП=1156, C3=84, содержание гель-фракции

10,5%) и перемешивают в течение 1 ч.

Полученный буровой раствор характеризуется следующими показателями до термостатирования: В = 1,6 см, Tiàî 16,5 с, СНС(но = 2 1/2 6 IIa

8 = 1,12 г/см, рН 10,3, и после термостатирования при 210 С в течение 3 ч: В = 8,5 см, T 00 = 10,6 с

СНС 11О 7,6/2,0 Па, 8 = 1,12 г/см рН 8,9.

Исследования показали, что как в присутствии хлорида натрия вплоть до насыщения, так и в присутствии того же количества хлорида натрия и 1%, хлорида кальция, буровые растворы обладают более низкой водоотда- чей и более высокими структурно-механическими свойствами по сравнению с известными растворами, стабилизированными КМЦ с содержанием гельфракции менее 10,5% и более 20Х при о термостатировании при 210 С н течение 3 ч. Предлагаемый буровой раствор имеет более высокую термостойкость и низкое содержание твердой

14 фазы, что обуславливает повышение механической скорости бурения и проходки на долото. Кроме того, данный буровой раствор повышает устойчивость глинистых пород.

Формула изобретения

Буровой раствор на водной основе, включающий глину, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозу со степенью замещения от 80 до 90, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше» ния способности бурового раствора повьппать устойчивость глинистых пород при одновременном повьппении структурно-механических параметров и снижения показателя водоотдачи бурового раствора в условиях минеральной аг0 5 - 2,0

20 Вода

Остальное

16 ог рессии при температуре до 210 С, он содержит натриевую соль карбокснметилцеллюлозы со степенью полимеризации от 1015 до 1450 с содержанием гелеобраэной фракции от 10,5 до 20,0 : от ее массы при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Глина 3-8

Карбоксиметилцеллюлоза со степенью полимеризации от 1015 до

1450 с содержанием гелеобраз« ных фракций от

10,5 до 20,0 от ее массы

141650?

CD

«О

Ю а 71

«h

CD о м

СЧ л

СЧ а

Ю (Ч мЪ

° а

С4 л (Ч (Ч

С4

C(a аО

CD о

Ю а (C) а О о

1О

О

Ф иЪ а

00 мЪ а (Ъ мЪ

О О а

00 а о

СЧ а

О ((Ъ о мЪ

СЧ

Ю (Ъ .а

СЧ

О\ м (.

СЧ

ОЪ м

Ю (Ъ

ЪО

СЧ

СЧ

Ю

СЧ мЪ Ф

Ю мЪ а

3/Ъ с а ("Ъ

Ю а мЪ о

СЧ мЪ

Ю иЪ а

C) и \

«) иЪ

О

СЧ

Ю иЪ и

Ю иЪ а иЪ

Ю иЪ о иъ

° n

Ю

Ю

00 и и, иЪ мЪ (Ч м

Ch и

И мЪ иЪ а а 40

Ю Ch

IH!

И иЪ иЪ °

A IP оо

4 4

4 4

641 й(5 а.Ещ

3й ф

5Р О

1ъи (Е R и

И иЪ мЪ (СЧ а (Ъ

Ch о (Ъ и

СЧ и

И О и 0 а и о а Ч, (Ч Da ° О Оъ

+ + 4 4 о м

С4

С4

+ +

Ий

СО

СЧ »

ССЪ

С Ъ

Ю

С

ССЪ л

СЧ

ЧЪ л о О л

СЧ

СГ\ л

СЧ

СЧ о о л о л о

ССЪ

СЧ о

СЪ

I/Ú

CO и ио

СЧ ОЪ

+ +

+ +

+ + и

СЪ к.

141 6502

Ю

Ф

СЧ

ОО л о е

Ф

Оъ

С 1

Со к

СЧ R

ОО

СЧ с0 л о

Ю

СЧ к

К СЪ

ССЪ л сф ов

1 л

С

СЧ

Ю л о

С 4 ии

СЪ Ч

СЧ

И

О\

С

ОЪ

Ф

СЧ

СО с0

Ф а

РЪ

РЪ

С

СЧ

Цf

1416502 Таблица ?

Показатели бурового раствора

Степень полимер зации

После термостатирования при 210 С в течение 3 ч ермостатирования

С /<О Ф

Па в ,,„3

1,5

10,0

1125

1,6

10,5

1156

1,6

15,1

1116

18,2

2,0

1131

1,9

20,0

1101

1,8

20,6

1128

П р и м е ч а н и е. Буровой раствор содержит, мас.%: хлорид натрия 26; глина 5; КМЦ 1,25; вода 93,75.

Состав бурового раствора

2,76

0,31

3,94 2 62

П р и м е ч а н и е.Показатель С характеризует влияние буровых растворов на устойчивость глинистых пород и определяется следувщим образом

Рто11 (и со.е

Рте Р.+ где Р - предельное напряжение сдвига системы глинавода в фильтрате бурового раствора;

Р предельное напряжение сдвига системы глина. вода в воде;

Я - средняя скорость иабухания в воде".

Сдуй - средняя скорость набухания в фильтрате бурового раствора

Бентонит - КИЦ 5% с СП=906, С386 и содержанием гелеобразной фракции 11,5%, хлорид натрия 28%, вода - остальное

Бентонит - KNIJ 5% с СП=1200, СЗ=85 и содержанием гелеобразной Фракции 10,5 - 11,5%; хлорид натрия 28% водаостальное

2,1/2,8 11,5

2,1/2,6 8,5

3,6/4,6 8,0

3,6/4,8 6,0

3,8/5,6 7,5

4,0/6,0 21,5

1,0/1,5

1,6/2,0

2,0/2,8

2,4/4,0

2,4/4,8

28/4,0