Буровой раствор

 

Изобретение касается бурения нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - снижение показателя фильтрации бурового раствора. Раствор содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%: мелкодисперсный хризотиласбест 0,3-1,0

гидролизный лигнин (дисперсностью 10-100 нм)0,2-1,0

каустическая сода 0,02-0,10

карбоксиметилцеллюлоза 0,8-1,0

хлорид натрия 5,0-26,4

вода остальное. Для получения мелкодисперсного гидролизного лигнина используют многотоннажные отходы биохимического производства - технический гидролизный лигнин (влажность до 70%, размер частиц до 10 мм). Раствор готовят путем диспергирования технического гидролизного лигнина, диспергирования хризотиласбеста и смешения ингредиентов. Диспергирование хризотиласбеста и гидролизного лигнина можно осуществлять на дисковой мельнице с профилированной гарнитурой. Для этого приготавливают суспензию из всех ингредиентов и пропускают ее через мельницу в течение нескольких циклов циркуляции. Зазор между дисками мельницы 1,00-0,06 мм обеспечивает получение гидролизного лигнина дисперсностью 10-100 нм. Раствор обладает приемлемыми структурно-механическими реологическими свойствами, что предопределяет перспективность его использования в промысловой практике. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (S1)4 С 09 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,2-1,0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4232376/23-03 (22) 20.04.87 (46) 07.04.89. Бюл. Ф 13 (71) Красноярский отдел бурения и испытания скважин Восточно-Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофизики и минерального сырья (72) А.Г.Аверкин, К.К.Делкова, А.В.Бывшев, Н.Г.Дровников, Т.Ю.Свиридова и В.Ф.Черныш (53) 622.243.144.3(088.8) (56) Ангелопуло О.К. и др. Опыт применения гидрогена с щелочной асбестовой затравкой. — Бурение газовых и морских нефтяных скважин. - M.

ВНИИЭгазпром, 1981, вып. 4, с.27-30.

Опытно-методические работы по исследованию и разработке промывочных жидкостей с целью предотвращения кавернообразования при бурении скважин в Красноярском крае. — Иркутск:

ВостСибНИИГГ и МС. 1985, т.1, с.121—

123. (54) БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Изобретение касается бурения нефтяных и газовых скважин..Цельизобретения — снижение показателя фильтрации бурового раствора. Раствор содержит ингредиенты при следуюI

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к буровым растворам, используемым для их промывки.

Цель изобретения — снижение показателя фильтрации бурового раствора.

ÄÄSUÄÄ1470757 А1 щем соотношении, мас.Х: мелкодисперсный хризотиласбест 0,3-1,0, гидролизный лигнин (дисперсностью 10100 нм) 0,2-1,0, каустическая сода

0,02-0,10, карбоксиметилцеллюлоза

0,8-1,0 хлорид натрия 5 0-26,4, вода остальное. Для получения мелкодисперсного гидролизного лигнина используют многотоннажные отходы биохимического производства — технический гидролизный лигнин (влажность до 702, размер частиц до 10 мм).

Раствор готовят путем диспергирования технического гидролизного лигнина, диспергирования хризотиласбеста, и смешения ингредиентов. Диспергиро®Þ вание хризотиласбеста и гидролизного лигнина можно осуществлять на дисковой мельнице с профилированной гарнитурой. Дли етого приготавливают суспензию из всех ингредиентов и пропускают ее через мельницу в течение нескольких циклов циркуляции. Зазор между дисками мельницы 1,00-0,06 мм обеспечивает получение гидролизного лигнина дисперсностью 10-100 нм.

Раствор обладает приемлемыми структурно-механическими реологическими свойствами, что предопределяет перспективность его использования в промысловой практике. 2 табл..2

Раствор содержит следующие ингреЬ диенты, мас.7:

Мелкодисперсный хризотиласбест О, 3-1,0

Гидролизный лигнин дисперсностью

10-10.0. нм

1470757

Каустическая сода 0,02-0,10

Карбоксиметилцеллюлоза 0,8-1,0

Хлорид натрия 5 0-26,4

Вода Остальное

В качестве исходного сырья для получения мелкодисперсного асбеста используют коротковолокни<-тый хризотиласбест марки К-6-20, для полу- 10 чения мелкодисперсного гидролизного лигнина применяют многотоннажные отходы — технический гидролизный лигнин биохимического завода влажнос тью до 70Х, размер частиц до 10 мм. !

Процесс приготовления бурового раствора состоит из следующих стадий: диспергирование технического гидро-. лизного лигнина, диспергирование хризотиласбеста, смешение компонентов 20 бурового раствора, стабилизация системы.

Диспергирование технического гидролизного,лигнина осуществляют по замкнутому циклу: рабочая емкость -25 дисковая мельница — рабочая емкость.

В рабочей емкости готовят водную суспензию лигнина 10Х-ной концентрации.

Циркуляция суспензии про.восходит за счет напора, создаваемого дисковой мельницей с профилированной гарнитурой. При прохождении лигниновой суспензии в зазоре между дисками мельницы (зазор 1,0-0,06 мм) происходит диспергирование лигнина до размеров

10-100 нм. Для нейтрализации кислых

35 продуктов по циклу вводят каустическую соду. Количество циклов соответствует трем.

Суспензия диспергированного JIHI 40 нина имеет следующие параметры:концентрация 10Х, рН 7,5, УВ не течет, СНС 1/10-76/80, д Па, суточный отстой О.

Пример. 500 мл 2Х-ной суспензии мелкодисперсного асбеста смешивают с 50 мл 10Х-ной суспензии мелкодисперсного лигнина. Объем доводят водой до 800 мл. С целью гомогенизации содержимое перемешивают с помощью лопастной мешалки в течение

15 мин. Для стабилизации вводят

200 мл 5Х-ного раствора KMII-600 в воде. Систему перемешивают в течение

5 мин.

Результаты исследований растворов, приготовленных в соответствии с указанным примером, приведены в табл. 1 и 2.

Как видно из табл. 1 рассол хлористого натрия, стабилизированный

КИЦ-600 (опыт 1), не имеет статистического напряжения сдвига и характеризуется высокими значениями показателя фильтрации (15 см ).

Введение до 1Х активированного асбеста в предыдущую систему (опыт 2) позволяет повысить статическое напряжение сдвига от 0 до 22-24 ЗПа, но показатель фильтрации остается высоким (18 см ) .

Введение до 1Х лигнина в рассол хлорида натрия, стабилизированный 1Х. ным KMIJ-600 (опыт 3), позволяет существенно уменьшить фильтрацию (до

5 см ), но СНС остается равным О.

В опытах 4-,7 представлены рецептуры буровых растворов с использованием композиций гидролизного лигнина и хризотиласбеста. При повышении концентрации лигнина от О, 1 до 1,0Х и постоянном содержании хризотиласбеста 1Х показатель фильтрации уменьшается от 17 до 6 см, при зтом

СНС 1/10 — раствора возрастает от

14/14,3 до 41/50 ВПа, дальнейшее увеличение концентрации лигнина в растворе до 1,2Х (опыт 8) не способствует улучшению качественных показателей системы, следовательно, не является целесообразным. В то же время снижение концентрации лигнина менее 0,2Х резко увеличивает показатель фильтрации (опыт 4), что также является нецелесообразным.

Таким образом, оптимальная концентрация гидролизного лигнина находится в пределах 0,2-1,0Х.

В опытах 9-12 изучалось влияние

Ь концентрации хризотиласбеста на структурно-механические свойства буровых растворов. Видно, что при содержании в растворе лигнина 1Х, повышение концентрации хризотиласбеста от 0,2 до 1,2Х. способствует увеличению СНС 1/10 от 0,4/2,4 до 47/54 Па, однако повышать концентрацию асбеста более 1Х нецелесообразно из-за увели-. чения показателей фильтрации и

CHC .1/10 (опыты 11, 7 и 12). Также нецелесообразно уменьшить концентрацию хризотиласбеста ниже 0,3 (опыты 10 и 9), поскольку статическое напряжение сдвига приближается к нулевым значениям.

0,2-1,0

О, 02-0, 10

Таблица 1

Показатели (вода — ост кг/м> УВ> с СНС, СНС 1/10, Ф> см> рН дПа ЗПа кодис- 10Щ-6 оный ест

26,4

26,4, 26,4

26,4

26,4

26,4

26>4

26,4

26>4 .26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

5,0

7,0

7,5

7,О

7,0

7,0

7,0

7,5

7 5

7,0.

7,0

7,0

7,5

7,0

7,0

7,5

7,0

7,0

18

17

i2

12

1i

7

1З

16

6

24

14,3

16

26

42

2,4

7,8 го

54 го г0-,8

26

17

1 ° 2.

14.

21

40

0,4

5 4

47

18,8

15

0,4

24

26 зг зз

33

39

63

24

З1

44

21

24

26

25 г1

12ОО

1200 .1200

i20O

1гоо

1гоо

1гоо

1гоо

1010

1,0

1,0

i,0

i,0

1,О

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

i,0

1,0

0,6

0,8

1,г

1,0

1>0

1 г

3 1,0

4 О,1

5 0,2

6 0 5

7 1,0

8 1>2

9 1,0

10 1,0

1,0

12 1,0

13 0,5

14 O5

15 0,5 !

6 0,5

17 05

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0 о,г

0,3

0>5

1,2

1,0

i>0

1,0

1,0

1,0

П р и м е ч а н н е. УВ - услонная вязкость> р - плотность, СНС - статическое напряленне сдвига, Ф - показатель фильтрации> рН - вадородньв1 показатель.

5 14707

Таким образом, оптимальная концентрация хризотиласбеста находится в пределах 0,3-1,0%.

В опытах 13-17 изучалось влияние концентрации КИЦ-600, хпорида натрия

5 на качественные показатели системы, Видно (опыты 13 и 14), что снижение содержания КИЦ-600 от 0,8 до 0,6Х. в растворе способствует увеличению показателя фильтрации от 16 до 25 см .

Увеличение содержания КМЦ-600 от 1 до 1,2Х практически не приводит к снижению показателя фильтрации (опыты 6 и 15) .

Таким образом, оптимальная концентрация КМЦ-600 может быть определена равной 0,8-1,0Х. Из опытов 16 и 17 видно, что уменьшение содержания хлорида натрия ниже 5,0Х также неце- 20 лесообразно из-за низкого значения статического напряжения сдвига, а также снижение активирующего воздействия среды на диспергирование асбеста. 25

Таким образом, оптимальной концентрацией хлорида натрия является

5,0-26,0Х.

Данные эксперименты подтвердили возможность получения бурового раст- З0 вора с малым содержанием твердой фазы при использовании композиции гидролизного лигнина и хризотиласбеста.

При этом 11елкодисперсный гидролизный лигнин понижает показатель фильтра- ции в минерализованном растворе, а

57 6 мелкодисперсный хризотиласбест является структурообразователем.

Сопоставление данного раствора с известным (табл, 2) показывает, что показатель фильтрации изменяется в пределах соответственно 6-12 см (опыты 5-10) и 15-16 смз (опыты 1-3).

Низкие значения показателя фильт-. рации бурового раствора наряду с приемлемыми значениями других технологических свойств предопределяют перспективность использования бурового раствора в промысловой практике.

Формула и з о б р е т е н и я

Буровой раствор, включающий мелкодисперсный хризотиласбест, хлорид натрия, карбоксиметилцеллюлозу и воду, отличающийся тем, что, с целью снижения показателя фильтрации, он дополнительно содержит гидролизный лигнин дисперсностью 10100 нм и каустическую соду при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Мелкодисперсный хризотиласбест 0,3-1,0

Гидролизный лигнин дисперсностью

10-100 нм

Каустическая сода

Карбоксиметилцеллюлоза 0,8-1,0

Хлорид натрия 5 0-26,4

Вода Остальное

1470757

Таблица 2

Состав, иас.X (вода - остальное) Показатели

1 э, кгlмэ I УВ, с

CHC 1/10 а IIa

Каустическая

Хлорид натрия ф смэ сбест

Иелкодислврсный гидролизный лигнин рн сода

Составитель Л.Бестужева

Техред М. Дидык Корректор M. Демчик

Редактор Н.Рогулич

Заказ 1431/28 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

0 5

2 1,0

Э 1,5

4 1,0

5 1,0

6 1,0

7 1,0

8 1iO

9 0,2

10 0,5

11 1,2

12 IiO

13 1,0

14 1,0

15, ° 0

16 1,0

0,1

0,2

0,5

1,0

1,2

1,0

1,0 ,1,0

0,5

0,5

0 5

0,5

0,5

0,01

0,02

0 05

0,10

0,12

0,10

OiiO

0,10

0 05 .0 05

0,05

0,05

0 05

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

26,4

5 0

1,0 1200

1,0 1200

1,5 12 10

1>0 1200

1,0 1200

1,0 1200

1,0 1200

1, 0 1200

1,0 1200

1,0 1200

1,0 1200

0,6 1200

0,8 1200

1, 2 1200

1,0 1030

1,0 1010

21

24

26

33

33

39

63

24

44

21

24

26

16 !

16

17

12

12

11

8

13

18

6

3/4

6/9

12/!5

14/14,3

14/16

21/26

41/50

40/42

0,4/2,4

18/20

47/54

18/20

18,8/20,8

24/26

15/17

0,4/1,2

7

7,0

7,0

7,5

7 5

7,0

7,0

7,5

7э0 . 7,0

7,5

7,0

7 0