Реагент для обработки бурового раствора
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение способности улучшать кольматирующий эффект бурового раствора при одновременном повышении его селективно-флокулирующих и породоразрушающих свойств. Реагент содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.% : полиакрилонитрил 8-12, каустическая сода 5-8, алюмокалиевые квасцы 3-5, бурый уголь 15-25, вода -остальное. Приготовление реагента заключается в щелочном гидролизе полиакрилонитрила в присутствии бурого угля и алюмокалиевых квасцов. В качестве источника полиакрилонитрила можно использовать отходы волокна "нитрон". В буровой раствор реагент вводится в количестве 5-7% мас. У растворов, обработанных реагентом, хорошие селективно-флокулирующие свойства, выражающиеся в осаждении грубодисперсной твердой фазы и в стабилизации коллоидной фазы. 7 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) C I (5!) 4 С 09 К 7 02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
8-12
5,0-8,0
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4155425/23-03 (22) 01.12.86 (46) 23.08.89. Бюл. 1(- 31 (71) Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьппленности (72) Д.А.Галимов, Б.А.Аидресон, Г.П.Бочкарев и З.М.Шахмаев (53) 622.243.144.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 998484, кл. С 09 К 7/02, 1980.
Авторское свидетельство СССР
1(998485, кл. С 09 К 7/02, 1981.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1189867, кл. С 09 К 7/00, 1984. (54) РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО
РАСТВОРА (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин.
Цель — повышение способности улучшать кольматирующий эффект бурового
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к реагентам, используемым для обработки бурового раствора.
Цель изобретения — повышение способности реагента улучшать кольматирующий эффект бурового раствора при одновременном повьппении его селективно-флокулирующих и породоразрушающих свойств.
Реагент содержит следующие ингредиенты, мас.Х:
Полиакрилонитрил
Каустическая сода раствора при одновременном повьппении его селективно-флокулирующих и породораэрушающих свойств. Реагснт содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.7. : полиакрилонитрил
8-12; каустическая сода 5-8; алюмокалиевые квасцы 3-5; Gyp rA уголь 1525; вода остальное. Пригс тс вленп» реагента заключается в щелочном гидролизе полиакрилонитрила в присут»1вии бурого угля и алюмока.,вень.> квасцов. В качестве ис. счника поли акрилонитрила можно использовать от-ходы волокна нитрон. В буровой раствор реагент вводится и количестве
5-7 мас.X. У растворов, обработанных реагентом, хорошие селективно-флокулирующие свойства, выражающиеся в осаждении грубодисперсной твердой фазы и в стабилизации коллоидной фазы 7 табл
Алюмокалиевые квасцы 3,0-5,0
Бурый уголь 15-2;
Вода Остальное
Он вводится в буровой.рас свор в
I количестве 5-7 мас._#_, В качестве источника полиарилонитрила можно использовать отходы производства волокна нитрон.
Реагент приготовляют следующим образом.
690 r воды нагревают до 80-85 С, вводят 50 r щелочи и 80 г отходов волокна нитрон, Через 35-40 мин пеКак следует из данньгх табл. 2„ обраостка исходной бентонйтовой гуся.=.изин предлагаемым реагентом (опыты 3-5 и 9-11) позволяет получить буровые растворы с качественными технологическими параметрами (низкие значения вязкости и показателя фильтрации). При этом показатель
"мгновенной" фильтрации, который для обеспечения хорошей породоразрушаю3 0 !
,:. i i 150 - б, рого угля (в виде лс решка), jтеp с= ц .!на ещг i < - <,г ;< .< i т" Ь еМГЬ; ЗНИИ . 0 Г яЛЮМОК. < ЛМ ЕВАХ квасцов. Приготовляют различные составы реагента, использованные для обраго:к.« г<ииистых буровых растворов. О< рс:.< ение технс логичегких napai", оu 1 ° о ::, о у "<ествляют по ;= глина,.тным методика: и -..тандартным и 1 «бор о э<, bio< a:-.=-<ель мгновенной" фильтрации опредсг:„ г по известной методиВе.в<чина го равна величине оти< яка „ :òc=êàåì<ãî на оси с рдинат прям<:линейным участком кривой фильт-р, ции< построения в координатах Ч вЂ”! где t — время фильтрации. Кольматирующую способность растворов оценивают на установке УИПК-111 на естественных кернах (песчаника х) ., В лабораторных условиях проводят экспериментальные исследования коль<а тиру<щих, с елективно-флок улируюш-х и породоразрушающих свойств бур <г«:,ii р<.лельные значения к,<øîíå.iI ::аза <н1- и реагентами обрабатыва-т .;«..;" ii H = "..-.3 гм, находится в оптимальЪ нь<х пределах (2,5-4 см ) . У раство5 ров„ < бработанных известным реагенгn."i < опыты 7 и 13), при той же концентрации (5-7X) показатель фильтрации значительно больше (15 и 19 см ), 3 а показатель мгновенной" фильтрации, наоборот, ниже оптимальных значений и равен 1,0-1,5 см э У растворов на основе предлагаемого реагента более низкий показатель рН (8,2-8,7), вследствии чего предотвращается коррозия легкосплавленных бурильных труб, I Предлагаемый реагент придает раствору хорошие кольматирующие свойства, проявляющиеся в незначительном проникновении фильтрата в керн (4,0-8 мм) и в образовании тонкой фильтрационной корки (0,5-0,8 мм), в результате чего коэффициент восстансвления проницаемости значитель25 но выше, чем при использовании известного реагента (9!-97 вместо 5460Х). У растворов, обработанных предлагае b<..-i . еагентом, хорошие селектиB ио-фз->кулирующие свойства, выражающие я в осаждении грубодисперсной твердой фазы (до 92-97%) и в стабилизац«и коллоидной фазы, У известного реагента ярко Выражены стабилиз1 ру«<яие свойства, поэтому осаждение твердой фазы незначительно (25-28X). Растворы, обработанные реагентом с компонентным составом ниже значен<.й (опыты 2 и 8) имеют более высо3 . 40 кий показатель фильтрации (1,2-14 см ) и у них хуже кольматирующая и селек ивно-флокулирующая способность, При использовании реагента с компонентным составом Выше значений (опыты 6 и 12) указанные показатели практи.е<-ки нс улучшаются, Из предварительно гидратированного бентонита приготовляют раствор плотностью 1,04 г/см . Раствор обраэ оатывают реагентом. Далее в него вводят "загрязняющую" добавку — гидрослюдистую глину в количестве 5 от объема раствора. После перемешивания в течение 30 мин определяют стандарт55 ные технологические параметры. Затем пробу раствора подвергают центрифугированию в течение 120 мин при 1000 об/мин и у фугата вновь определяют стандартные параметры; )502596 В табл, 3 приведены составы реагентов, которыми обрабатывают исходный бентонитпвый раствор (составы 1-3 с граничными и средними значениями компонентов, состав 4 аналогичен реагенту по составу 3, но беэ бурого угля, а состав 5 аналогичен реагенту по составу 3, но беэ алюмокалиевых квасцов). Для сравнения бентонитовый раствор такыре обрабатывают известным реагентом (состав 6), Результаты экспериментов по оценке селективно-флокулирующих свойств растворов, обработанных реагентами иэ табл. 3, приведены в табл. 4 (P— плотность раствора, УВ „, — условная вязкость по малой воронке, <Р - показатель фильтрации). Исходный бентонитовый раствор имеет плотность 1,04 г/см, условную 3 вязкость 4 с (по малой воронке, ког3 да в нее наливается 200 см раствора и замеряется время истечения из э воронки 100 см ), показатель фильтрации 32 см за 30 мин статическое наэ пряжение сдвига (СНС) за 1 и 1О мин равно О. Как следует из приведенных в табл. > данных, у растворов, обработанных реагентом (составы 1-3), обеспечивается фактически полное удаление после центрифугирования частиц эагряэнителя" — грубодисперсной гидрослюдистой глины, играющей роль выбуренной породы (шлама). При этом плотность растворов после центрифугирования становится равной плотности исходного бентонитового раствора, снижается вязкость и СНС. Однако коллоидная глинистая фракция из раствора не удаляется, поскольку у фугата низкая водоотдача, а вязкость и СНС несколько выше, чем у иСходного бентонитового раствора. Все это свидетельствует о хороших селективнофлокулирующих свойствах предлагаемого реагента: из раствора удаляется только грубодисперсная твердая фаза и сохраняется коллоидная фракция глинистой фазы. Если в реагенте отсутствуют бурый уголь (состав 4) или алюмокалие-, вые квасцы (состав 5), то селективнофлокулирующие свойства растворов ухудшаются: параметры фугата почти не отличаются от параметров растворов до центрифугирования, то же самое относится к известному реагенту. 10 ! 5 . 0 3Ь Кольматиру п<эя -.пс гоб«ог.ть ровых растворов вп многом зависит пт свойств образующейся глинистой кпркa, в частности от ее проницаемости. У растворов, обработанных реагентом, образуется тонкая маэ.опроницаемая корка, которая предотвращает проникновение тонкодисперсной твердой фазы и фильтрата в пористую среду, таким образом обеспечивается высокая кольматирующая способность раствора. В табл. 5 приведены данные, хапактеризующие кольматирующую способность составов из табл. 3. Как следует из приведен !x:õ г табл. 5 данных, составы 1-3 обеспечивают высокие ко<с матир,i«mi -<том можно сулить го тому <1<,1кту„ - г, восстанонление проницаемо<-.ти непосредственно после Л«льтрации досээ<гает 91-94Х, а после среза,;< я с керна слоя толщиной 1,5 <м перзона,а.<гни;- я проницаем сть <<ра т<; «ки посс н .«ливается полностью (98-!< <1",.), llри отг тг твии В р < л Г и те <1<, эt < из комГ пн <Ьильтрации, Причем комбинация .- их компонентов обусловливает спн,; гетический эффект воздействия на указанные параметры раствора, поскольку при отсутствии в реагенте одного из них (состав 4 и 5) эти показатгл<. ухудшаются в 2-3 раза. F.c».. в реагенте отсутствует бурый уголь (состав 4), то при обработке данным реа1502596 3-5 15-25 Остальное квасцы Бурый уголь Вода Таблица 1 Сос- Содержание ингредиентов> мас.> 1вода — остальное) тав г Щелочь Бурый > ВодорастАлх>мс— каг)исСульфат натрия Отход волок >голь воримые гуматы на нитрои выл квасцы 6,5 8,0 10,0 12,0 15,0 12 0 4,0 5,0 6,5 8>0 9,0 8 О 2,0 3>0 4,0 5>0 6,0! 3 5 8,0 8,0, ); I >, . нг>> tl I.,чини>: того рис тг> " ,.и .- око затель фильтрации увеличява1ся более чем в 2 раза (по с, анненик с «оставом 3), глубина п1 оникно-нсния фильтра.га в керн увели гинистr:ÿ о>г ги в 5 pd3 (гаол, 5), носсIаион— ление проницаемости составляет лишь 657. (вместо 942), г рубодисперсная фаза осаждается лишь на 387 (вмес.— то 97K). При отсутствии в реагенте а я,мок",лиевых квасцов (состав 5) воцсотдача раствора ухудшается в 3 раза, по сравнению с составом 3), глуп1>агпикновения фильтрата в керн 15 увеличивается в 4 раза, восстановяение проницаемости составляет 68Ж {вместо 94/ ), грубодисперсная фаза осаждается лишь на 337. (вместо 97X). Хорошие породораэрушающие свойст- 20 ва растворов, обработанных реагенгом, обусловлены их низкими реологическими свойствами и оптимальными >! >1 значениями показателя мгновеннои фильтрации„ 25 В табл. 6 приведены сравнительные данные о показателях разбуривания образцов мрамора микродолотами при промывке составами из табл. 3, Образцы мрамора разбуривают микро- 30 долотами при скорости вращения шпинделя 98 об/мин, осевой нагрузке 32 5;<ã> гидростатическом давлении 50 ко/ем „ создав, мом при циркуляциг,;а< тнора, обраоотанного состава-ми и -3 табл. 3, Ка- видно из данных табл. 6, раствоь обрабо явные реагентом (составы !— ! ), c5e:ë чивают высокую скорость разоуривания породы. У растворов без 40 одного из компонентов (составы 4-5) скорость разбуривания в 2 раза ниже, а у известного р .агента (состав 6) она чиже в 3 раза. H абл, 7 приведены результаты »"чольз",ëания реагента (состав по ",àáë. 3) для обработки малоглинисто" го >аствора из бентонита (опыты 2-7) и глинистогo раствора иэ глинопорошка (опыты 9-14), подтверждающие возможность его использования для обработки любых типов глинистых буровых растворов. Результаты исследования реагента показывают его способность улучшать кольматирующий эффект бурового раствора при одновременном повышении его селективно-фпокулирующихи породоразрушаюших свойств. Укаэанные качества реагента определяют эффективность его использования в промысловьгх условиях ° Формула изобретения Реагент для обработки бурового раствора, содержаший полиакрилонитрил, каустическую соду, водораство-римые гуматы, неорганическую соль серной кислоты и воду, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьшгения его способности улучшать кольматг1рук,щий зффек I бурового раствора лри одновременном повышении его елек гивчо-флокулирующих и породоразрушающих свойств, реагент содержит в ка .естве водорастворимых гума" тс: бурый уголь, а в качестве неорганической соли серной кислоты— алюмокалиевые квасцы при следующем соотношении ингредиентов, мас.7.: Полиакрилонитрил 8-12 Каустическая сода 5-8 Алюмокалиевые 1502596 Э5Р, ХОЭ! 1 I iОИ ОЛффСЧСЧ И ОИ ССс 01 Ch СГ1 СЧ Л Ch Ch 0 (31 СЧ 1 1 Р О Р! Х Э О И 00 Л И И Q W ф Л И И О а л л в л а л a a л л а л Г) ООООГЧ ООООГЧ 1 О Х О В Ф х z Э О Э Р cd Х 1 Ф I 1 Е Э 1 U 1 О Р! ! О О 1 ГР Х и ф сч И а» и Г л О Cc! Ch Ch CCc О И ф CCc Ch CCc Ch O 1 1 1 1 О Х Р ГО 1 1 I О IC Е О О О ° ОООИ «QQQQ ОИ л а е «И(Ч фФИ ФЛ О ГЛ В ь I 1 I 1 I Й Х а 1 Е Х О ЭЭРИЙ» Р, ГР О Э Х 1» «Е Z ec С 1 Ь Ct И ф Е СЧ СЧ Irl CO СО О ф с0 сЧ с Г О Л ф Ф сЧ W Ф О Л Л 00 С» Л С» Г 00 Л Л Л Г Л в a a в а е е а л в a a О О О О О О О О О О О О О О И И О СЧ И Л е СЧ Ф И Г О л в а л а «О л а а л aQ ф 00 ф CO CO CO CO CO 00 0 Ф 1 О Е» Х 1 Х д Х», iqaz С0е Р, Е Э 1 1 5 0 С4 1: Ф СГГ cd 1 О cd Е» О О О ЛФQ СЧVlОФСЧСЛИCOC СЧ С»С СЧ СЧ C4 С»С СЧ СЧ С 4 1 0 л Е E Z 0 U О I Г 0 1 g Х И О О а 1 L Х Э CC Э Х Г РГ Х «Е ГГ! О ГГГ Э cd Р С4 Е 1 0 с:Е РГ В0 1С Z 0 0 0 cd Э Й Х Р Р Р I О Ц Р3 Х Ф О О Я ccI Ж Х Р СЧ СЛ И О СЧ Сл И О РГ Х Р! Э О 4 Д Ц 0 cd ГО О Э Р! Ф О C4 E E ° 1 О сч с ! СЧ С ) И Ф Л ф Ф I E О О Х О Х 1 Х 1 m o cd Ф Х Ю1OaJZ Р 1 И E О М 1 1 Е» 1 cd I U 1 Ccl !» cd cd А 0 Р I л Л е О ° ООИООИООСИ Q л в л е а а в л е а Р ) Г Ъ с )» К0 ГЛ сЧ О О О «О О О О ° «О Q О 04 е а е «ФГЧ 0О Л- сО О Г., О О 1 О ОГ ОИ ОГ ООООООООО а е а а а а а л а ОООООООООО в в а е а е а в л а ИИИИИИЛЛГ О О I л л C1 ! О 1 л л И—! 00 О ° в 1 ! 1 Q Q 1 в в Г Л ! 1502596 Таблица 3 СосСодержание ингредиентов, мас.7. (вода — остальное) тав ЩЕЛОЧЬ АЛР1МО калиеОтход волокна нитрон Бурый уголь Водорастворимые гуматы Сульфат натрия вые квасцы 80 50 30 15 10вО 6 в5 4 вО 20 12,0 8,0 5,0 25 12 0 8,0 5,0 12,0 8,0 — 25 12,0 8,0 8,0 8,0 Таблица 4 Параметры раствора после введении реагент и "эагрявнителя" (до центрифугирования) Концентрация реагента ь СосПараметры фугата (после центрифугнрования) тав реагента ув г/см с >г, см см СНС, дПа ув„, с » ° г/см по табл. 3 растворе, мас.8 I >е>н 10 мин мии 10 иии I 07 6>S 80 12 I 07 7,0 7,0 1>4 1,07 8,0 6,0 1,8 1,07 6,5 14,0 1,4 I 07 5,5 18 0 0,8 1,07 6,5 19>0 1,2 1 ° 8 1 ° 04 S 0 10 ° 0 2,1 1,04 S,5 8,0 2,2 1,04 6,0 7,0 1,8 I 06 6,0 15 0 I 2 1,05 5,S 18,0 1 8 I 06 6 0 20 0 Таблица 5 Проницаемо сть осста- Воссталубина рониковения Состав овленовление реагента по табл. 3 ие проицаемоти, Х проницаемости ильтраа в керна, после ерн, мм сревания слоя 1,5мм, Ж 0 8 0 820 8 0 07 0736 60 0,5 0,765 5,0 1,0 0,795 24,0 1,2 0,802 20,0 2вО Ов784 65 ° О 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5 0 2 4 1 3 5 Толщина корки на керне, мм 91 92 94 68 0,0 0,4 0,8 1,2 0,4 0>8 98,0 99,0 100,0 78,0 84,0 72,0 О,& I 2 1,4 1,6 I >2 l,2 1502596 l4 Таблица 6 Состав ПлотУсловПоказаПоказаМеханическая ность, г/см ная реагента по табл. 3 тель фильтрации, 3 см тель и мгновенной" фильтрации, з см вязскорость при разбуривании мрамора, м/ч кость, с 1,07 6,5 8,0 4,0 1,07 7,0 7 0 3 5 1,07 8,0 6,0 3,0 lâ,07 6э5 14еО 2э5 1,07. 5,5 18,0 2,0 l,07 6,5 19,0 1,5 12,4 11,8 11,2 5,6 5,4 2,8 Таблица 7 Параметры растворов КонСосОпыт тав центрация реагента рН СНС, дПа Услов- ПоказаПлотная тель фильтрации, см ность, г/см за 1 мин за 10 мин вязв растворе, мас.X кость, с Составитель Л. Бестужева . Техред М,Ходанич Корректор Jl. Бескид Редактор Н. Гунько Заказ 5042/34 Тираж 631 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 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 4 7 5 5 7 6 6 7 7 1 5 8 2 5 9 3 5 10 4 7 1l 5 7 12 6 7 13 1 1 5 14 2 5 15 3 5 .16 4 7 17 5 7 18 6 7 1,03 18 1,04 18 1 04 19 1,04 19 1 05 20 1,05 20 1,05 20 1,06 21 1,06 22 1,06 22 1,07 23 1,07 25 1,18 28 1,18 29 1,19 30 1,19 32 1,20 35 1,20 39 l0,0 10,0 9,0 9,0 8,0 8,0 8,0 7,0 6,0 6,0 5,0 5,0 6,0 5,0 5,0 5 0 4,0 4,0 О О О. 0,2 0,4 1,2 1,4 1,8 2,4 2,8 3;2 5,2 5,8 6,8 l0,2 12,2 16,2 0 8,1 0 8,2 О . 8,3 0,2. 8,4 0,4 8,5 0,8 8,6 1,8 8,2 2,1 8,4 2,2 8,5 4,2 8,5 4,6 8,7 6,8 8,0 7,2 8,2 8,8 8,3 14,4 8,4 18,6 8,5 22,8 8,6
