Буровой раствор на углеводородной основе

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для промывки ствола скважины. Цель изобретения - повышение седиментационной устойчивости раствора и улучшение его реологических показателей - условной вязкости, статического напряжения сдвига после термообработки раствора при 250°С и давлении 30 МПа. Раствор содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.%: дизельное топливо 42-58, высокоокисленный битум 8-12, нейтрализованные гидроксидом натрия кубовые остатки синтетических жирных кислот фракции C<SB POS="POST">17</SB>-0,5-1,5, полиорганоэтоксисиланы-силоксаны 1,5-2,3, комплексные соединения (мыла) кубовых остатков высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот и низкомолекулярной одноосновной карбоновой кислоты (уксусной) при их соотношении 1:2 0,4-1,0, утяжелитель остальное. Раствор готовят путем последовательного смешения составляющих его ингредиентов. Введенные в раствор комплексные соединения в количестве 0,4-1,0 мас.% дополнительно улучшают реологические показатели раствора при высоких температурах, способствуют созданию тиксотропной структуры, сохраняющей седиментационную устойчивость раствора при 250°С. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) д11 4 С 09 К 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4267541/23-03 (22) 24.06.87 (46) 30.10.89. Бюл. Р 40 (71) .Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) Н.Л.Радковец, Л.П.Сергиенко, Ю.Ф.Логинов и В.А.Иванова (53) 622.243.144 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 591487, кл. С 09 К 7/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1263705, кл. С 09 К 7/06, 1984. (54) БУРОВОЙ РАСТВОР HA УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ (57) Изобретение относится к бурению няфтяных и газовых скважин и может быть использовано для промывки ствола скважины. Цель изобретения — повышение седиментационной устойчивости раствора и улучшение его реологических показателей — условной вязкости, статического напряжения сдвига после

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для промывки ствола скважины, в частности при бурении оценочных скважин.

Цель изобретения — повышение седиментационной устойчивости раствора и улучшенйе его реологических показа телей — условной вязкости статического напряжения сдвига после термообрао ботки раствора при 250 С и давлении

30 NIIa.

2 термообработки раствора при 250 С и давлении 30 1!Па. Раствор содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.Ж: дизельное топливо 4258; высокоокисленный битум 8-12; нейтрализованные гидроксидом натрия кубовые остатки синтетических жирных кислот фракции С -С 0,5-1,5; полиорганоэтоксисиланы-силоксаны 1,5-2,3; комплексные соединения (мыпа) кубовых остатков высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот и низкомолекулярной одноосновной карбоновой кислоты (уксусной) при их соотношении 1: 2

О, 4-1, О, утяжелитель остальное. Раствор готовят путем последовательного смешения составляющих его ингредиентов. Введенные в раствор комплекгные соединения в количестве 0,4-1,0 мас.Х дополнительно улучшают реологические показатели ра.твора при высоких температурах, способствуют созданию тиксотропной структуры, сохранякщей седиментационную устойчивость растворапри 250 С. 1 табл.

Раствор на углерсднои основе (py0), содержащий дизельное топливо, высокоокисленный битум, нейтрализованные синтетические жирные кислоты (СЖК „ ), полиорraноэтоксисиланы-силоксаны (ПОЗСС) и утяжелитель, дополнительно содержит комплексные соединения (мыла) кубовых остатков высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот и низкомолекулярной одноосновной карбононой кислоты (уксусной) при следующем сooTFlollleHHH ингредиентов, мас,7.:

1518344

42,0 — 58,0

Дизельное тс плпво

Высокоокисленный битум

Нейтрализованные

8,0 — 12,0 гидроксидом H«7ðèÿ кубоние ос т.-:тки син— тетпч ес кт;. жир ььм

0,5 — 1,5 киссло т

11олиорганоотоксисиланы-сплоксаны (ПОЭСС)

Комплекснис соединения (мьиа) кубовых остат10

1,5 -2,3 ков нисокомолекулярних однооснонных карбоновьм кислот (СЖКко ) и низкомолекулярной (HAc) однооснонной карбононой кислоты (уксусной) (соотношение 11Ас:СЖК 1:2) 0,4 — 1,0

Утяжелитель-. Остальное

Раствор на углеводородной осноне содержит высокоокисленный битум в качестве основного структуэообразователя, нейтрализованные гидроксидом натрия кубовые остатки синтетических жирных кислот фракции С -С . — выполняющие функцию дополнительногс

30 структурообр ° зоват еля и стабилизатора, полиорганоз; зксисиланы-снлоксапи (ПОЭСС) — гидрсфобизатор и термостабилизатор,комплек «»e соединения (мыла) на основе нис: ..-.молекулярных одиоосновных карбононых кислот ЖК,, 35 и низкомолекулярньм кислот (11Лс) гoтовят отдельно. Введенные в раствор в количестве 0,4-1,0 мас.% комплексные соединения дополнительно улуч40 шают реологические показатели раствора при высоких температурах, способствуют созданию тиксотропной структуры, сохраняющей седиментационную устойчивость РУО при 250 С, стабильность 0,00-0,02 г/см (таблица, растэ 45 вор 2-4) . Седиментационная устойчивость РУО, не имеющего н своем составе комплексных соединений (прототип), ранна 0,14 г/см э, после термо»брабо".êè 250 С (таблица, раствор 26).50

П р и и е р 1. Раствор на углеводородной »сноне готовят в лабораторных условиях н мешалке фрезерного типа. Дизельное ToiLHH;- нагретое до

50-60 С, заливают н мешалку (400 r, 55

50 мас,7), нсыпают битум нысокоокисленный (76 г, 9,5 мас.7), Время совместного перемс «п вания 15 мин. Затем ннодя т синтетические жирные кислоты (кубоные остатки) и расчетное кол;— честно омылителя — гидроксида натрия, итого нейтрализованных жирных кислот 8 r (1,0 мас,7) . После 10-минутного перемешивания в раствор вводят кремчийорганические соединения (19 мл, 2 мас.%) — полиэтоксисиланы-силоксаны (ПОЭСС) и перемешивают 10 мин. В отдельной емкости готовят 4,8 r (0,6 мас.7) комплексных соединеный (мыла) низкомолекулярньм (уксусная) и высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот..

В 19 r (2,4 мас.7) дизельного топлива, нагретого до 60 С, растворяют

2,5 г кубовьм остатков синтетических жирных кислот (С (К „ ), 1,25 г комплексообразующего агента-уксусной кислоты (НАс) и 1, 16 r гидроксида натрия °

Процесс комплексообразования происходит при 180-200 С при перемешивании на масляной бане. Соотношение

HAc: CRK „ 1:2 соответствует получению комплексных соединений, максимально улучшающих седиментационную стабильность РУО при температуре до

2500 C.

Комплексные соединения 4,8 г, (0,6 мас.%), полученные в 19 r (2,4 мас.7) дизельного топлива, вводят н мешалку и перемешивают в течение 20 мин, Затем раствор утяжеляют баритом до необходимой плотности, перемешивая на мешалке 20 мин. Общее время приготовления раствора 1 ч 15 мин.

Приготовленный раствор имеет следующие параметры: плотность 1,25 г/см э условная вязкость 58 с, статическое напряжение сдвига 27,5/58,0 ° 10 Па, показатель фильтрации — 0 см э за

30 мин (таблица, раствор 3) . После термообработки в лабораторном автоо клане при 250 С и давления 30 МПа в течение 2 ч раствор имеет следующие технологические параметры: условная вязкость 24 с, статическое напряжение сдвига 19,6/28,4 ° 10 Па. После термостатирования технологические параметры раствора остаются удовлетворительными. Раствор остается седиментационно стабильным, с нулевой фильтрацией. Седиментационная устойчивость (стабильность), определяемая после термообработки разностью плотности верхней и нижней половины раствора, измеряемая в г/см, является э

18344 6

5 15 основным показателем качества раствора.

Пример 2. Дизельное топливо (400 г), нагретое до 50-60 С, заливают в мешалку, загружают 72,8 r битума (9, 1 мас.7) перемешивают

10 мин, затем вводят кубовые остатки синтетических жирных кислот с расчетным количеством омылителя — гицроксида натрия (8 r, 1,0 мас.7). После

1О-минутного перемешивания в раствор вводят кремнийорганическое соединение (19 мл, 2 мас.7) (ПОЭСС), перемешивают 10 мин. В отдельной емкости готовят 3,2 г (0,4 мас ° 7) комплексных соединений (мыла) на основе ниэкомолекулярных (уксусной) и высокомолекулярной одноосновных карбоновых кислот.

В 19 г (2,4 мас.7) дизельного топлива растворяют 1,7 r кубовых остатков синтетических жирных кислот, вводят 0,85 r комплексообразующего агента — уксусной кислоты. Соотношение НАс:СЖК (весовое) подобрано опытным путем, составляет 1:2 и соответствует лучшим значениям седиментационной стабильности в процессе терЬ о мообработки до 250 С. Омыление производят 0,7 г NaOH,. процесс комплексообраэования при 180-200 С.

Полученные комплексные соединения

3, 2 г (О, 4 мас .7) в 19 г (2, 4 мас .7) дизельного топлива вводят в раствор и пе ремешивают 20 мин, утяжеляют баритом в течение 20 мин. Общее время приготовления 1 ч 15 мин. Приготовленный раствор имеет следующие, параметры: плотность 1,25 г/см, условная вязкость

36 с, статическое напряжение сдвига

16,8/21,9 ° 10 Па, показатель фильтрации 0 см за 30 мин. После термообработки при 250 С, P = 30 МПа технологические параметры раствора хорошие, стабильность составляет

0,02 г/cM т.е. при концентраиии дополнительного стабилизатора в растворе 0,4 мас.7. комплексных соединений прочность структуры раствора о ческолько ниже при 250 С, чем в примере 1. Снижение концентрации в этом примере дополнительного стабилизатора — комплексных соединений приводит к снижению седиментационной устойчивости до 0,02 г/см, но находятся в

3 допустимых пределах.

Пример 3. В дизельное топливо 400; (50,0 мас,7), нагретое до

60 С, засыпают битум (79,2 г,9,9 мас.

7), перемешивают 15 мин, затем вводят кубовые остатки синтетических жирных кислот и расчетное количество омылителя — гидроксида натрия (8 r, 1,0 мас.7). После 10-минутного перемешивания в раствор вводят кремнийорганическое соединение (16 r, 2 мас.7) (ПОЭСС), перемешивают 10 мин.

В отдельной емкости готовят 8 r (1,0 мас.7) комплексных соединений

4,2 г СЖК растворяют в 19 r (2 мас.X) дизельного топлива, вводят 2, 1 г уксусной кислоты и омылителя (1,96 г

Na0H). Соотношение НАс. СЖК 1:2 (таблица, раствор 4) . Комплексообразование проводят при 180-200 С. Комппексные соединения (8 r, 1,0 мас.Х) в

19 r (2,0 мас.7) дизельного топлива вводят в раствор, перемешивают 20 мин, утяжеляют баритом 20 мин. Общее время приготовления 1 ч 15 мин. Приготовленный раствор имеет следукицие параметры: плотность 1,25 г/см, ус9 ловная вязкость 72 с, статическое напряжение сдвига 34/58. 10 Па, показатель фильтрации 0 см за 30 мин.

После термостатирования до 250 С, Р = 30 МПа условная вязкость 30 с, СНС 22,4/36,6 ° 10 Па, показатель фильтрации равен 0 см э, стабильность раствора 0,00 г/см, т.е. раствор э сохраняет седиментационную устойчивость. Концентрация дополнительного стабилизатора в растворе 1,0 мас.7 приводит к получению системы, седиментационная устойчивость которой имеет значение 0,00 г/см, но увеличение концентрации ведет к повышению условной вязкости и статического напряжения сдвига. При концентрации свыше 17 комплексных соединений (таблица, раствор 5) в растворе резко увеличиваются структурно-механические показатели: условная.вязкость и СНС, что нежелательно, так как растворы труднс прокачиваемы, т.е. не удовлетв ря т по технологи50 ческим параметрам.

В таблице пр едс тавле ны с ос тавы

РУО по средним, минимальным и максимальным значениям ингредиентов, входящих в состав данного раствора, а также составы, выходящие sa пределы указанных соотношений.

° Из данных таблицы видно, что самые лучшие значения седиментационной устойчивости (стабильности) и техно1518344

;логические параметры при 250 С имеют

Рi 0, в состав которых входит 0,6 мас.X комля: Кс ных соединений, стабильность .ос авпяет 0 00 г. см (таблица расЪ

Э

5 во 3), Снижение концентрации до мас .7. комплексных соединений приводит к снижению седиментационной

- стойчивости, стабильность равна, 02 г/см (таблица, раствор 2) . ,дальнейшее снижение содержания комплексньг. соединений О, 2 мас.Ж (таблила, раствор 1) приводит к получению ра-.твора, имеющего стабильность после тс рмаооработки 0,08 г/см, что вы. олит sG пределы допустимого ° Увели.- ение концентрации комплексных соедине: .й (мыл) более 1 мас7. (раствор 5, i . ли ы), равного 1,2 мас., привод:;т к резкому загущени0 раствора, ч го также нежелательно, т. е. оптимальное содержание комплексных соединений (мыл) в растворе находится в пределах 0,4-1 мас.X. Комплексные соединения (мыла) оказывают наилучший эффект — полученные при соотношении агента комплексообразователя низкомолекулярной одноосновной карбоновой кислоты — уксусной (НАс) и

BblCOKOMOJIE К ЛЯР НЫМИ ОДНООСНОВНЫМИ

-карбоновыми кислотами — кубовыми остатками СЖК, НЛс; СЖ, „- 1: 2.Седиментационная усто.".чивость РУО, полученных с исполь.,званием в качестве дополнительного стабилизатора комплексных соединений, полученных при соотношении НАс: СЖК,, — 1: 1; 2: 2;

1: 3 н ° удовлетворяют требованиям к этим растворам.

В таблице представлен также состав и свойства известного раствора (раствор 22), после термостатирования до 250 С раствор седиментационно неустойчивый, стабильность составляет 0,14 г/см, т.е. соединения, 3 выполняющие стабилизирующие функции, при этой температуре не оказывают необходимого эффекта.

Фор мула и э обре тен>

42,0-58,0

8,0 -12у0

Дизельное топливо

Высокоокисленный битум

Нейтрализованные гидроксидом натрия кубовые остатки синтетических жирных кислот фракции

С„-С,»

Полиорганоэтоксисиланы-силоксаны

Комплексные соединения (мыла) кубовых остатков высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот и низкомолекулярной одноосновной карбоновой кислоты, полученные при соотношении НАс:СЖК 1:2

Утяжели тел ь

0,5 -1,5

1,5 -2,3

0,4 -1,0

Остальное

Буровой раствор на углеводородной основе, включающий дизельное топливо, высокоокисленный битум, нейтрализованные гидроксидом натрия кубовые остатки синтетических жирных кислот фракции С„ -С, полиорганоэтоксисиланы-силоксаны и утяжелитель,.о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости раствора и улучшения реологических показателей — условной вязкости, статического напряжения сдвига после термообработки его при о

250 С и давлении 30 МНа, он дополнительно содержит комплексные натриевые соединения (мыла) кубовых остатков высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот и низкомолекулярной одноосновной карбоновой кислоты, полученные при соотношении НАс:СЖК

1:2 при следующем соотношении ингре диентов, мас.Х:

1518344

1 dj

I c

44

1 4I f Х

cd V

I U IO Х

4 — ——

I Х ф СЧ Ю О О ф Ю Ю ГЧ ГЧ Ю Ю О О О Ю С4 О О ф .О

ООООООЮООООООООООООО

OОOОOОOОOОOOOOOОOOOОOO а

f» «О

0 "ю м

Х !

Е -X

1—

04

X О фо аю

Id и 1

О с 4

I ООЮОСООЮСОООЮООООООООО

1 I

О Х !

Х 1

О Ф О

0 t(Х О

04 Х

co d 44 О 00 .а са т N О ch О ф О сч О с 4 .-О « i iN i i CO ((4 СО О CO Ch «(M О IO M 00 ««О ф O N Ch Ch Чо С

О NMО (ЧГ1М-0(ЧСЧС I ЛСЧИ Ch (ЧМ

XaI 0Хф!

Е I & 01

1 ф И1

1 f IC D

О /С 4ONw000NOCOrQCNcOMN сЧ N ф *СО " Ch

«ВГЧО СЧфа СЧС «Ю,ОО Ч0 /1ИО0

Г 1 О N M N N uj О (\ (\ 00 «j N (I — — v a

О I —— о

Ю (4

1

О\ Ф 0

О 1»»

Х Х О

0 С 4

С13 О

О Ю О((Ч О ° Т О СО И Са ГЧ 0 ф О О О О О О тлNM О О NсЧM- а M л

O (4 «М

ООООООООООООООООООООЮ

ОI dj а /04

О I l» О (1

CO (O Ch Ch (Ч СЧ

*«гЧсаОО

ГЧ О 00 Ch Ю 0 С 1 O (О СО 00

M 0 сЧ «(сЧ М

Ф 0 О О O N CO Ch N О CO

N ф 00 & 00 Ch 00 iO N O

N I/I И Л M И Л Ch M М

5 э .ф»вЂ”

1fI ф Х!

Х (Х

«

И 5 O

О О

О (4 О О N CO О

CO И

CO

О Л

Ch (4 сч N О О

СЧ СГ Чо

О1 Ф О ъо 00 00

CO Ch Л ГЧ

44

dI О (d Ф О

Х Ф Х О

МЭ CO 10 (О Ю И

СЧ Ч/ Са СЧ СЧ < О O Ch N Ch «d О CO Ю О СЧ ГЧ ЧР О О С 1

ИЛ N< — «И.О Оф-MO О .,сЧ

:t, i lff

И И ul

N (4N и и и 1 л и и и

N (4 N С1 СЧ С 4 N

И И

N С 4

СЛ и \ И и \

ГЧ СЧ СЧ СЧ

Л О

N N

И CO (4 СЧ

I 0

04 х(-а (О

Ии1И

Т Т

М с М

f а

О чо О

О.О О сЧ .Ф О

OOO

О ГЧ О Чо О О«а а О а О

«й

OOOOOOOOO и01О O(а

1 °

cd

Х О

ОООО

I

Й 1

О О О

Г 4 С 4 С 1

Х Id f»

О О

X 1

1 о а!.v

0 (d 1

Х О фф ХВ р. Х

0 Х

IX (I 04 (л е

Х

«ГС

И ф (Л (3—

О О (4

U

Е l X

О О Х

Х 2 0 Ф

Ф х

Id

О

0 Га

Ю

01 l И Ch и1 и"\ и \ и 1 (Л И и \ (/\ и\ И И 1/\

N M i ii ii i««M аi аi (Г СГ Са сп Ch Оi ch ch ch Ch Ch л Га (h ch О\ ch

4j I 0

Ф

Х CJ 0 О

Г(Л

О Ch < < Ch (h (h OI Ch (h O O O O (O

1 Т 7 С»т 0

N СЧ СЧ СЧ N M

И Irl И (/\ in И

СЧ (4 (1 СЧ С 1 «d M Oi 00 O N CO O N и \ и и \ I/j (1 (/1 в \ и (/1 О w О (/\ ЧО и

О, °

О

Ф

1О

0j а

О О СЧ

N с 4 N

Ю (Ч с 4 м id и;а Г c0 ch

04 х

О f

dI О

СГ lO (0 (а

О (О

О О

X ф а

О

Ф !

О ф

1 I а О

3, "=.

dj 01 f- О

Х 41 0 х

0И00ЧОСОCOОCOОCOCO (\ Т (4 М И 1 СЧ М О и1 и uj (л I/I и и(и и и(I(l и и и 1 ch ch O ch й/ ° Г.О О / Т-0 О Т О«/ ОtCOЧ0

М (Ъ М С 1 С 1 М (1 М (\ М М М М (\ О N СЧ ГЧ

О О О О О O О и 1 M И О О О O О О O О (4 С 4 N СЧ N (4 (4 N С 4 N СЧ С 4 N N СЧ С 4

ОOОООMИИООООСООООСOОО л

К

О

ЕУ ф

Ф (4

1 С ((1

l4 2

I 1 1

IC ф Ф ф

О Ц (Ч 04 1Г. 0 И(0 ХХ аоХg(-о

О (J О