Буровой раствор

 

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - снижение производительности за счет уменьшения адгезионных сил на границе металл-фильтрационная корка при одновременном сохранении стабильности, структурно-механических и фильтрационных свойств. Раствор включает ингредиенты при следующем их соотношении, мас.%: гидроксид натрия или калия 0,2-0,5, анионное соединение хрома 0,1-1,5, смазочная добавка 10-12, добавка на основе гидролизного лигнина 10-30, вода - остальное. Добавка на основе гидролизного лигнина (БП-100) имеет следующий состав, мас.%: отход пентозного кислотного гидролиза хлопковой шелухи 81,5-90,5, кальцинированная сера 12-20, карбоксиметилцеллюлоза 0,5-1,5, вода - остальное. В качестве анионных соединений хрома могут быть использованы бихроматы и хроматы калия и натрия, в качестве смазочной добавки - нефть, СМАД-1 и другие. Буровой раствор приготавливают путем растворения БП-100 в водно-щелочном растворе гидроксида щелочного металла с последующим добавлением анионного соединения хрома и смазочной добавки. Низкие значения адгезионных сил сцепления на границе раздела металл - фильтрационная корка при технологически приемлемых значениях стабильности, структурно-механических и фильтрационных свойств предопределяют эффективность использования раствора в промысловых условиях. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si> 4 С Оо К 7/02

ВСЕ СОЮЗ

ПАТЕНТНЗ. ЦНФ

Е 4БЛ .1О T

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,1-1,5

10-12 динение хрома

Смазочная доба вка

Доба вка на ос—

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4323216/23-03 (22) 02.11.87 (46) 23 ° 12.89, Бюл. )7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (72) Н.П.левик, С.К,Парпиев, Г.В.Тельнова, Н.А.Подьячева, M.È.Маргулис и И.А.Магомедов (53) 622.243.144 ° 3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 971861, кл. С 09 К 7/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1148856, кл. С 09 К 7/02, 1983. (54) БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к бурению скважин. Цель - снижение производительности за счет уменьшения адгезионных сил на границе металл-фильтрационная корка при одновременном сохранении стабильности, структурно-механических и фильтрационных свойств.

Раствор включает ингредиенты при следующем их соотношении, мас. : гидроксид натрия или калия 0,2-0,5; анионное соединение хрома 0,1-1,5; смаэочИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к буровым растворам.

Цель изобретения — снижение прихватоопасности за счет уменьшения адгезионных сил на границе металл фильтрационная корка при одновременном сохранении стабильности, структурно-механических и фильтрационных свойств.

„„SU„„1531132 А1

2 ная добавка 10-12; добавка на основе гидролизного лигнина 10-30; вода остальное. добавка на основе гидролиз ного лигнина (БП - 100) имеет следующий соста в, ма с . Ф: отход пентозного кислотного гидролиза хлопковой шелухи 81,5-90,5; кальцинированная сера

12-20; карбоксиметилцеллюлоза 0,51,5; вода остальное. В качестве анионных соединений хрома могут быть использованы бихроматы и хроматы калия и натрия, в качестве смазочной добавки - нефть, СИАД-1 и другие.

Буровой раствор приготавливают путем растворения БП-100 в водно-щелочном растворе гидроксида щелочного металла с последующим добавлением анионного соединения хрома и смазочной добавки. Низкие значения адгезионных сил сцепления на границе раздела металл-фильтрационная корка при технологически приемлемых значениях стабильности, структурно-механических и фильтрационных свойств предопределяют эффективность использования раствора в промысловых условиях.

2 табл.

Буровой раствор включает ингредиенты при следующем их соотношении, мас. ь:

Гидроксид натрия или калия 0,2-0,5

Анионное сое1531132

81,5-90,0

45

В табл. 2 приведены результаты известных бур.юых растворов.

Улучшение адгеэионных свойств за счет уменьшения сил сцепления на границе металл — фильтрационная корка оценивают величиной коэффициента трения (К, ), измеряемого на приборе

НК-1. При этом после контактирования металлического элемента (моделирующего бурильные или обсадные трубы) с фильтрационной коркой (моделирующую полимерлигниновую или глинистую корки на стенках скважины, полученной нове гидролизного лигнина 10-30

Вода Остальное причем добавка на основе гидролизного лигнина (БП-100) имеет следующий

5 состав, мас.Ф:

Отход пентоэного кислотного гидролиэа хлопковой

10 шелухи (ОХШ)

Каль цинирова нная сода 12-20

Карбоксиметилцеллюлоэа 0,5-1,5 15

Вода Остальное

Буровой раствор приготавливают растворением добавки (БП-100) в водно-щелочном растворе гидроксида щелочного металла с последующим добавлением анионного соединения хрома и смазочной добавки.

Пример 1„ 1 г (0,24) гидроксида натрия растворяют в 324 r (78,8Ф) воды, а затем добавляют 50 г (104) порошкообразной добавки БП-100, 5 г (13) бихромата натрия и 50 г (101) нефти. Раствор перемешивают до получения однородной массы и замеряют параметры (табл. 1, опыт 3).

Пример 2. В 280 r (56ь) воды растворяют 2,5 г (0,5%) гидроксида калия,150 г (30ь) добавки БП-100, а затем вносят 7,5 г (1,54) бихромата калия и 60 г (12 ) нефти (опыт 5).

Пример 3. В 338 r (67,63) 35 воды растворяют 100 r (204) БП-100, затем добавляют 1 г (0,2Ф) гидроксида натрия после тщательного перемешивания вводят 6 г (1,2ь) хромата калия и 55 г (11ь) нефти и замеряют его параметры (табл. 1, опыт 4).

Аналогично готовят и другие растворы, составы и свойства которых представлены в табл. 1. иэ исследуемых растворов) определяДля измерения технологических по каэателей буровых растворов используют стандартные приборы и методики.

Как видно из табл. 1, для известных буровых растворов (опыты 1 и 2) имеют место очень высокие значения коэффициента трения (К, с 0,2). В предлагаемом буровом растворе этот показатель значительно ниже. Кроме этого, буровые растворы, составы которых удовлетворяют ограничительным требованиям предлагаемого раствора (опыты 3-10), характеризуются оптимальными значениями структурно-механических и фильтрационных показателей, достаточно хорошей стабильностью (седиментационной устойчивостью), обеспечивающей возможность утяжеления стандартными утяжелителями.

Некоторые запредельные составы бурового раствора (опыты 11, 14 и 15) имеют также низкие значения показателя К, но они не могут быть использованы, так как не обеспечивают сохранение стабильности и структурномеханических свойств. Такие растворы являются седиментационно неустойчивыми °

Запредельное увеличение смазочной добавки (опыт 18) не способствует дальнейшему снижению К, а ведет к неоправданному расходу этого компонента.

Реагент КИЦ в составе композиционной добавки БП-100 выполняет функцию понизителя фильтрации, хотя и оказывает положительное влияние и на показатель Кт (опыт 19). Использование вместо добавки БП-100 одного из ее ингредиентов - ОХШ в составе бурового раствора (опыт 20) свидетельствует о том, что он, в основном, выполняет роль структурообразователя. Кроме того, он еще в большей степени оказывает положительное влияние на улучшение (снижение) показателя К, хотя в этом случае и не обеспечивается низкое значение, фильтрации.

Совместное использование ОХШ и КИЦ (опыт 21) позволяет получить низкое значение показателя Кт, необходимые значения стабильности и структурно-механических свойств. Однако в этом случае предлагаемый буровой раствор отличается от известно го повышенной фильтрацией.

5 1531132

Использование композиционной добавки БП-100 с анионными соединениями хрома и гидроксидами щелочных металлов в присутствии смазочной добавки позволяет создать безглинистый буровой раствор, обладающий низкими адгезионными свойствами при одновременном сохранении стабильности, структурно-механических и фильтрацион10 ных свойств. Компоненты БП-100 образуют с укаэанными реагентами бурового раствора связующее сложного состава со значительно меньшими силами адгеэии,что в большей степени снижает липкость лигнополимерной корки, сформированной на стенках скважины.

Использование раствора в промысловых условиях позволяет повысить эффективность бурения скважин за счет предотвращения осложнений, связанных с затяжками, посадками и прихватами бурильных и обсадных труб. ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Буровой раствор, включающий гидроксид натрия или калия, анионное соединение хрома, смазочную добавку и воду, отличающийся 1ем, что, с целью снижения его прихвато- zp опасности за счет уменьшения адгеэи0,1-1,5

12-20 онных сил на границе металл - фильтрационная корка при одновременном сохранении стабильности, структурномеханических и фильтрационных свойств, он дополнительно содержит добавку на основе гидролизного лигнина при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ф:

Гидроксид натрия или калия 0,2-0,5

Анионное соединение хрома

Смазочная добавка 10-12

4обавка на основе гидролизного лигнина 10-30

Вода Остальное причем добавка на основе гидролизного лигнина имеет следующий состав, мас. ь:

Отход пентоэного кислотного гидролиэа хлопковой шелухи 81,5-90,0

Кальцинированная сода

Карбоксиметилцеллюлоэа 0,5-1,5

Вода Остальное

1531132

1 1

1 1

1 1

1 М 1

1 I» I

f 3

1 X I

1 1

LA м

О О

LA М

В В

1 O O !

LA

О

m mAI

Ф В оО I OO

1Ч 1Ч

1 O O !!

Ч в о о о

А! с

1 !

CV

1 !

I ! I

1 I I

AI О О! ч

1 1!

Ч !Ч

Ф

1 ° и\ о о

LA

О

-о

О t» I о о

1 1 а о

М AI о о о! ч еч о !

Ч о

Сч

1 I

СЧ о

CV о л са Ф о

СЧ о

З с

C) I

1 !

1

1

1 — -!

lI! ! 1

1 1 1

1 О K

act z сйзс

u III с! 1 1хх

IО ! С(1 Z 1

a!1 I u 1

1 1 Х С

0 а а

Ct IZ III

1 1 Z

1- 1

1 I 7

О La а z х с

1 1 X la

I LCI Y I

1 I 1

1 1 1

1 1 1

1- 1

1 <О Ia

z z о с

1 М 1 с о 1

I la 1 Ф 1 о z к

u о ж о а а

Х Iщ

1 LCI Z I 8l

1 В 1 1- K 1

rtl z 1

1 а

М! О 1х к в о 1 о 1 и 1

1 III 1 1 1 а с I

1 I LCI 1

1 ° 1

1-

1 Я I

I н 1

1 1 И 1

1 I М 1 о 1

1 1

1 1 1 ! I

I 1 1

1 1 ! 1

1 1 1

М I =У 1 1 1

1 С 1

1 1 l

1 1 — — — ! l

1 1

1 1

1 1

1 l

I l

ООО ° !Ч е»О!ЧО

LA м

1 ! I O I !

ООООООО

CV М А! ЕЧ CV Al IA LA

1 I 1 1 I 1 1 !

1 ! 1 1 1 1 1 ! о — счm LA Ю Лman м м е Ф

I O O O

15311 32

I о у с

Ф о х с со ъ

z э Ф

>о Ф у 1е1- о

1- и 1u»z! э

Ozz

Фо?

zurg у эхал с эъца э хеъи лаL х а хл е

Л 1- В l- Irzerx х л? е лe аэ Ф аэ о 1- % ъ о ъ

e u z cI u s

z ъ о ээоыяс

Ф а а

4l 4l Cl Э Э

1- O O I- O

*о*со? о с л с с Ф а с е с

xzeI-zв

Э >? эх*в

z 1- а 1- а

? cxvc э Зд ъ î е!

Х с л и

>!

2I

x z а о в

Z а э у z

1- э е у е х

Ф с ъ э е Ф ъ ел

Ф а о э

Ех Ф О х аэ

С!

ХClэ а

zzc

z юЛ е а а с о

Ф z

С> о о э о а v с

IO

tg

4I

И Ф

z л

>х ?э с

? о Ф

Ф с 6)

С о?О х в

1- oz

Я л о

3 23

-ос

Э > I»I la

Ф с *

?ЯСОо

Ф z u x д v

Ю у е х

>Q Ф»Э

Х

У Х

V C Ф

z u tx х с

ФОо? и е в вхо

z a

ХС CC

3 л м Io з?в с вх а

1rси со э 1I о !

1- э

8 о

° Z

° с 1- е

l-z vi

r IO»Z еое

С 1- Ф ?

zvuO ввх

?Фz z r в а е и ло

Z I» L

oxõî о о ло о а л х z 1- а е о ct

z o

? I- z e

1-хав

Ф"е1 о *

У 1- е В

Лэl-Z

cevz

СЛ ас

1 о

>Т

С!

Ю

Х

1 с х

>О

?8 о ? х с

О о?

Z I? v

Ф в

z э

О 1(8 .4 с 1в х

>? 4? а Ф с х

Л а

O х х

М с о о а

С: о

c>. Z

У о

1-:

Ф о о с с

I- e х о

У Z е Ф

* с

z e х а

C4 C !

3 C>I

>Х о

У о е <»! е

Ф И

1и в е а z э

Я М

z z

Z к и с л эо

ip ? о Ф х с

1- сС

Э 41 е а

Ф C

Й Л с ! а +,x

1,*

4! Д

Ф Ф

I-ga е

a ) cI

g ? a ?Oz

Х ?Ф У оах а о с а Д Ф Л!

> \

CD

Ю м

О

CD

Ю

Ю

cD

Ю

CD

Ю о са

У а

О

С>

--У а

Ю

С! а

Ю

>ч а

О

Ю

CO

>о

0 > Оъ а са

У са а ч

>Х о

>v л

>Х о

1У

Х л х

Ф

1Z в д о

Z э

У

Ю а л

»О

С> м

Ю а

Ю а

С!

>л

--У

С>

>ч ъ г !zz

1 сс

1 1

I 1

1 аЕ а4

1 чу о

,5 5 a

v„ Ф еео

I Е

11 а

1- о

zzФ

1 Я 1 > ! I

1 к 1

a a, Э Ы ? ъ!, S8Х а.

vue

1 Cl а аL

l5, оеоес

1- 1- Ct

1 Е ооэ х ее а

1 1 1

1 1 1

1 CD CDCIu! ооооооооооо

1 -о 1 ооооооооооо.

1 1 1

1 1 1

1 1

1 1 о л л а м оъ- з !ч Ф!

1 1 cc Со а у а а а а а в .ф !ч о о ю о о о о о о

1 1 !. 1 ! 1

1 1 Y

1 О" О" О О О О О о о О О

1 1 1

1 1 I

1 1 1

1 1 1

1 1

ca men c>I м а

1 1 Д 1 °

1 1 ! 1 а 1 Cca ca cn CZ> Cn 1 cn Cnmca

1 1 I

I I I

1 1 I

1 1 1

1 I

1 1»> 1

1 1 Z 1 са

1 1

u о,,о,оа,о,о о о о!ч

1 1 1

+ — — 1 ! 1 1

Ь 1

1 1 1

9 и е д с а!о ф>cc>а м.м о

CC I 4. л о м4!>ламммю

I I I

1 Е 1 1

I 8l

1 Ф 1 1 о е о дс «,о ал,о !чаа

CV М М !Ч М М Ю

a I

1 I 1

4.

1- 1

1 О 1

1 >$ I

1 Ф 1 мою оо! ао о (. I I1 1 1

1 1 I

1 1 1

1 I 1

1 1 1 ! 1 1 ! 1 >\у масоаа- >ла!ч ооооооооооо

4!. и

1 1

1 1 О I

1 I ! 1 I

1 1

I 1 Ю с 1

>ч у л о л со m—

О !

1531132

1 Я х

М с

03 х е

СЧ 7 1

2IC

I

Э а

11Z

0I

Ю к и

3 а

В а

Д о

1 в !

1

Ю. т

1-

Ф Y

L а а

О О в В

М

1Il а о

C ? у о

Ю Il о о

О 1CD

СР

z х

V III в а

1z z

1- CI ф

1о о х! о

О С в

О 1

flI

О ICl о

v 0 о с

Я 1

CI X а

% х Г а z й

v а л 1D с ю!

- в.а с

ОО с!

1

ОО

8 с

8 и

v

LI

Z 61Д

ccv

1 1

С>

13 с

С) 1 1 1

1 1 ° 1

- u

1 I О N

1 1 I 1

I 1 1 ! 1 I

I I

1 1 1

1 1 I

1 I а 1 !. I ! 1 1

I 1

I 1 1

1 (,1

I 1 1

1 1 1

1 1

1 I 1

1 I 1

I 1

1 1 I

1 1

1 1 1 ! 1 I

1 1 I

I 1 1

1 I e

1 I " I 1

Ф v

1 1

I 1 I

+ — —

1 1

I 1

1 1

I О Щ 1

z c

1 LI CC I

I I

f5 1 1

1 I

1 1

1 1 а х с

О а

1 I

1 I

1 I

1 1

1 I! I! I

I 1

v! 1

1 1

1 1

1 I

1 1

1 1

I I е

I " X . v

I N 1

1 L 1

1 1

1 I

1

I

1

1

1

I !

I

1

1

1

1 !

I

1

1

1 ! !

1

1

1

1 !

I

I

1 !

I

I

I

I

1

1

I

1

1

1

1 !

1

I

1

I

1

1 !

I !

1

1

1

1 !

1

1 ! !

1

1 !

1531132 та блн u ° 2

Состав раствора, \ (вода-остальное) Свойства растворю

Характеристика раствора р, т. снс,. снСьь

r/c > с ЛПю дПю

БП-100 Бнкронат Хромат нв т pw калил

Нарт ° ОЗ((ГКК-10

Гидроксид матрмк

13 11,6 0,268

0,3

0,25

1,02 86 195 312

0 3 1,06 11 18 76

0,00 Нэвестннй раст° ор

0,00 Запредельное смнвенне снаэоч мой добавки (марти) яо муле ведет к некоторону nosvвению К, 0,00 Баод смазочной добавки внзнезет некоторое снмеение

К, прн одмовреиемнсьь черезмерном эаГудемин раствора

1,2

6 9,0 0,124

1,01 Нетекучнй

10 0,3

0,25 2

1I 11,5 0,216

0,4 (КНЦ)

30 (ли тмин)

1,2

1,08 57

0,3 0.98 8

66 102

0 0

12 12,3 0,182 0,00 Нзеестннй раствор

40 10,2 0,566 - Нсключемие иэ состава БП-100 резко увеличивает К и ухудеает есе йоказателм раствора

Составитель Jl ° Бестужева

Техред М. Ходанич Корректор С.Черни

Редактор Г,Волкова

За ка з 7960/52 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1()1