Безглинистый буровой раствор

 

Изобретение относится к буровым растворам, применяемым для промывки скважин в процессе бурения и закачивания в условиях полиминеральной агрессии. Цель изобретения - улучшение качества бурового раствора за счет повышения его флокулирующих свойств при одновременном сохранении низких значений показателя фильтрации и уменьшении расхода компонентов. Буровой безглинистый раствор содержит ингредиенты при следующем их соотношении, мас.%: карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза (КМОЭЦ) 0,06-0,30

водорастворимый дигидрофосфат 0,003-0,04

минерализованная вода хлоркальциевого типа с содержанием хлорида кальция не менее 10,0 г/л остальное. Раствор готовят путем смешивания минерализованной пластовой воды хлоркальциевого типа с водным раствором КМОЭЦ в течение 30 мин, затем добавляют водный раствор дигидрофосфата (например, натрия) и смешивают еще 30 мин. Раствор имеет плотность 1003-1378 кг/м 3, условную вязкость 17-22 с, показатель фильтрации 7-8 см 3/30 мин, повышенные флокулирующие свойства, применение его позволяет уменьшить в 5-10 раз стоимость раствора и в 3-5 раз затраты времени на приготовление раствора. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19У (ll) 13 А1 (51)5. С 09 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1,, 1

Л.1:. . .

С,.;,.". У; 4 *

0,003-0,04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4446440/24-03 (22) 24. 05. 88 (46) 15 ° 08. 90. Бюл. ¹ 30 (71) Пермский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Н.И. Крысин, А.M. Ишмухаметова, Н.В Анисимова, И.М, Тимохин и B.Í. Тесленко (53) 622.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 1390236, кл. С 09 К 7/02, 1986.

Патент США № 4239629, кл. 252/8.5С, опублик. 1978. (54) БЕЗГЛИНИСТЬЙ БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к буровым растворам, применяемым для промывки скважин в процессе бурения и закачивания в условиях полиминеральной агрессии, Цель изобретения — улучшение качества бурового раствора за счет повышения его флокулирующих свойств при

Изобретение относится к бурению скважин на нефть и газ, в частности, к буровым растворам, применяемым для промывки скважин в процессе бурения и закачивания в условиях полиминеральной агрессии.

Цель изобретения — улучшение качества бурового раствора при ислольэовании его в условиях полиминераль= . ной агрессии за счет повышения его флокулирующих свойств при одновремен;ном сохранении низких значений пока(I зателя фильтрации и уменьшении рас хода компонентов.

2 одновременном сохранении низких зна-, чений показателя фильтрации и умень-, шении расхода компонентов. Буровой безглинистый раствор содержит ингредиенты при следующем их соотношении, мас.7: карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза (КМОЭЦ) 0,06-0,30; водорастворимый дигидрофосфат 0,003-0,04; минерализованная вода хлоркальциевого типа с содержанием хлорида кальция не менее

10,0 г/л остальное. Раствор готовят путем смешивания минерализованной пластовой воды хлоркальциевого типа с водным раствором KM03IJ в течение

30 мин, затем добавляют водный раствор дигидрофосфата (например, натрия) и д смешивают еще 30 мин. Раствор имеет плотность 1003-1378 кг/м, условную вязкость 17 — 22 с, показатель фильтрации 7-8 см /30 мин, повышенные флоку- С лирующие свойства, применение его позволяет уменьшить в 5-10 раз стоимость раствора и в 3-5 раз затраты времени на-.приготовление раствора. 3 табл.

Буровой раствор включает карбоксиметилоксиэтилцеллюлозу (КМОЭЦ), водорастворимый дигидрофосфат и воду хлоркальциевого типа с содержанием хлорида кальция не менее 10,0 г/л при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х.

Карбоксиметилоксиэ тип целлюп оз а 0,06-0,30

Водорастворимый дигидрофосфат

Минерализованная вода хлоркальциевого типа Остальное

1585313

При добавлении кислых солей ортофосфорной кислоты . (дигидрофосфатов) в раствор, содержащий КИОЭЦ и хлорид кальция происходит у по видимому у укрупнение макромолекул полимера за счет образования комплексных фосфорорганических соединений, которые обеспечивают регулирование фильтрационных свойств предлагаемого бурового раствора и образование защитной пленки на поверхности металла.

Для получения бурового раствора в лабораторных условиях используют следующие вещества: !5 карбоксиметилоксиэтилцеллюло за (КИОЭЦ), порошкообразный продукт с содержанием основного вещества 70Х использовали 2,5Х-ный водный раствор;; натрий дигидрофосфат 2-водный, (ie- 20 лое кристаллическое вещество, при испытаниях его добавляли в виде 1ОХ-ного водного раствора; кальций дигидрофосфат 1-водный, ;белое кристаллическое вещество, при 25 испытаниях его добавляли в виде 5Х-ного водного раствора; кальций хлористый, белое кристаллическое веществд, при испытаниях его добавляли в сухом виде;

30 техническая (водопроводная) вода общей жесткостью 5 мг-экв/л; пластовая вода с общей минерализацией 107 г/л

2+ следующего состава, г/л: Са 9, 7;

Mg 2,8; Na + K 27,2; Сl 67,07;

SO 0,44; НСО 0,09 (в том числе со2держащая СаС 26,9 г/л); пластовая вода с общей минералиэацией 262 г/л следующего состава, г/л:

Са" 19,8; Mg 4,6; K +Na 74,1; Cl

162,6; $0 0,6; НСОз 0,2 (в том числе содержащая СаС1 55 г/л); пластовая вода с общей минерализацией 50,94 г/л следующего состава, г/л: Ca +3,8; Mg +0,96; К +Na 14,4; 45

Cl 31,64; SO 0,11; НСО 0,03 (в том числе содержащая CaC1q 10,4 г/л), пластовая вода с общей минерализацией 37,40 г/л и содержанием ионов, г/л: Са + 2„82; Mg " О,бб; К +Na

10,58; Cl 23,23; SO 0,09; НСОз 0,02 в том числе содержащая СаС1> 7,83 г/л) .

Буровой раствор готовят следуюпим образом.

В 95,9 r минерализованной пластоi5 вой воды с общей минерализацией

262 г/л при перемешивании вводят 4 г

2,5Х-ного раствора КИОЭЦ, после 30 мин перемешивания добавляют 0,1 г 10Х.-ного раствора дигидрофосфата натрия, еще. р перемешивают 30 mm и получают буровой раствор следующего состава, мас.Х: КИОЭЦ 0,1; дигидрофосфат натрия 0,01; минерализационная вода остальное.

Аналогичным образом готовят другие . составы бурового раствора с различным соотношением ингредиентов.

Данные о химическом составе минерализованных пластовых вод, используемых для приготовления бурового раствора, приведены в табл. 1.

В ходе лабораторных исследований определяли следующие свойства предлагаемого безглинистого бурового раствора: плотность (P кг/м ), условную вязкость (УВ5, с), показатель фильтрации (Ф, см эа 30 мин), пластичес" кую вязкость (g мПаic) антикоррозионную активность и флокулирующие свойства.

Исследования флокулирукнцих свойств буровых растворов проводили по следующей методике.

После замера показателей свойств безглинистого раствора к нему добавляли б глинопорошка, перемешивали в течение 0,5 ч на высокооборотной лабораторной мешалке со скоростью

2500 об/мин. После перемешивания заме-. ряли плотность раствopa. раствор наливали в 4 цилиндра объемом по 100 мп включали секундомер и замеряли плотность верхней половины раствора через

3, 10, 30 и 60 мнн. По изменению плотности безглинистого раствора во времени судили о скорости осаждения твердой фазы, т.е. о флокулирующих свойствах.

Антикоррозионные свойства замеряли гравиметрическим методом по стандартной методике путем сравнения потери массы стальных пластинок после их выдержнвания в буровом растворе.

В табл. 2 приведены данные об ингредиентном составе безглинистых буровых растворов.

В табл. 3 показаны флокулирующие и антикоррозионные.свойства буровых растворов., 1

Буровой раствор состава, мас.X:

КИОЭЦ 0,3; Са(Н РО ) 0,035; вода, содержащая 26,9 г/л СаС1, остальное, характеризуется показателем фильтрации при перепаде давления 7 атм (фильтр-пресс Бароид) 8,0, при перепаполимера и более, чем в 20 раз больше неорганической добавки, при этом предлагаемый раствор сохраняет низкие значения показателя фильтрации в условиях полиминеральной агрессии, в част, ности до насыщения по хлориду кальция.

Указанные выше преимущества предлагаемого безглинистого бурового раствора при его использовании позволяют повысить межремонтный период работы бурового оборудования (за счет высоких антикоррозионных свойств данного раствора); повысить качество вскрытия продуктивных пластов за счет преду-— преждения проникновения твердой фазы и фильтрата в призабойную зону пласта (ВБиду ВысОких флОкулирующих сВОйстВ раствора) и низких значений показателя фильтрации, улучшить показатели работы породоразрушающего инструмента (повысить проходку на долото) и механическую скорость на 20 — 30% за счет отсутствия в растворе твердой фазы и высоких антикоррозионных

) свойств раствора; снизить в 3-5 раз затраты времени, связанные с приготовлением раствора, и уменьшить в 5-10 раз стоимость раствора эа счет снижения расхода реагентов для приготовления раствора и высокой его устойчивости во времени.

Формула изобретения

Безглинистый буровой растьор, включающий карбоксиметилоксиэтилцеллюпозу, неорганическую добавку и минерализованную воду хлоркальциевого типа, о тличающийся тем, что, с целью улучшения качества бурового раствора при использовании его в условиях полиминеральной агрессии за счет повышения его флокулирующих свойств .трп одновремегп ом сохранении низких значений показателя фильтрации и уменьшении расхода компонентов, в качестве неорганической добавки он содержит водорастворимый дигидрофосфат при следующем соотношении ингредиентов,мас.%:

Карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза 0,06-0,30

Водорастворимый дигидрофосфат, Иинерализованная вода .хлоркальциевого типа Остальное .

0,003-0,04 причем содержание хлорида кальция в минералиэованной воде не менее

10 r/ë.

5 1585 де давления 30 атм (установка УИДК)

7,0. Этот же раствор имеет следующие показатели после прогрева до 100 С

H охл ждения YB боо 22 с; Ф 7,5 см; 5 з

$ 5,0 мПа-с;, 29,5 дПа.

На основании проведенных лабораторных исследований, данные о которых приведены выше, технико-экономи:еские преимущества предлагаемого беэглинис- 10 того бурового раствора по сравнению с известным раствором следующие: предлагаемыи безглинистый буровой раствор обладает высокими антикоррозионными свойствами (скорость коррозии (5 металла в нем в 1,1-6,7 меньше, чем у известных растворов); предлагаемый буровой раствор обладает высокими флокулирующими свойствами (уже через 10 мин осаждается 8294% твердой фазы, введенной в раствор, тогда как у.известных растворов через

10 мин осаждается только 17% твердой фазы); раствор имеет низкие значения пока- 25 зателя фильтрации в условиях полиминеральной агрессии (при меньшем в 5-10 раз содержании полимера в сравнении с известным раствором); технология приготовления предлага- 30 емого бурового раствора проста и заключается в последовательной обработке технической или минерализованной воды полимером, хлоридом кальция (если .используется техническая вода) и дигидрофосфатом кальция или натрия, при этом для приготовления раствора не .требуется дополнительно специального оборудования, в то время как для приготовления известного безглинистого . 40 раствора необходима установка дополнительного оборудования для нагревания раствора в течение длительного времени; применение в предлагаемом буровом растворе дигидрофосфатов щелочных или щелочно-земельных металлов вместо дихроматов щелочных металлов в .прототипе для регулирования физико-химических свойств безглинистого раствора способствует безопасному ведению буровых работ, предупреждает загрязнение окружающей среды вредными продуктами; для приготовления предлагаемого. бурового раствора требуется небольшой

- расход реагентов (полимера 0,06-0,3; дигидрофосфатов О, 003-0, 04), в то время как для приготовления известного раствора требуется в 5-10 pan больше

1585313

Таблица 1

Химический состав пластовой воды, г/л

И8 К +Nà С1

Общая минерали э ация, г/л

Пластовая вода

ЯОд НСО 3

Cà

0,09 0,02

0,11 0,03

0,44 0,09

0,6 0,2

23, 23

3i 64

67,07

162,6

Таблица 2 оказателн свойств бурового раствора

Услов01з Вод

Cl тех чес

Плотость, г/из нак

Вне кость, б О.

20,U — Остальное

3,0

1240 30,3 13

16, 25 225 6,8

6,25 97 ° 5 3,8

6 0

1,0

0,6

0 15

28,5 18

Осталь- - 1150 ное

Предлага азий

1029 17, 2 42

0,005

6,8

1,5

1О

0,1

Остальков

0,3

1003 20,3 40 за

6 sss

1168 17,6 40 аа

2 иин

2,0

6,9

0,005

Остальное

0,3

15, 6,0

1,75

0,00! тельное

1063 17,1 40 за.

10 иин

6,8

1,25

1О

0,04

0,01

Остальное

7 0,1

4,5 6,2

1,5

1058 17, 1 40

Остальк г .

Ос- 1120 17,4 2

4,5 6,3

1,5

0,003 таль8

Ос4,5 6,4

1И3 17,4 8>0

1178 20 S 8,0

1,5

0,01

0,1

3,25 25 твль4

Ос6 2

0,04

1О

0,1 тальs 4

Ос1,5 6,0

1155 18 18

2,5

11 0,1 тальков

0,2

1378 20 5 10

5,6

17

Остань38

0,02 нос

6 ° 4

5,0

7,0

1125 22

Ос0,035

0,3

5,8

8,5

1155 27

0,03

0,4

Иидексы 1,2,3,4 соответствуют составаи пластовьк вод, лрнведегньн в табл..1

3

2,82

3,8

9,7

19-,8

0,66

0,96

2,8

4,6

10, 58

14,4

27,2

74,1

1нне алн ова ак таль2

Оставьное 7т

Показатель фильтРадии °

cMу

Пластичес хая вязхость иПа.с ко рк ние иг

37,40

50в94

107

262

1585313

Таблица 3

Скорость коррозии, г/м ч

Флокулирующие свойства

Остаточное содержание твердой фазы в растворе через,мин

Г 1

3 10 30 60

Составитель Л. Бестужева

Редактор Н.Киштулинец Техред Л.Олийнык Корректор T. Палий

Заказ 2303

Тираж 571

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

Буровой раствор (соответственно номерам табл. 2) 1

7

9

10 ,11

12

t3

98

83

18

22

23

12

16

90 85 .

83 82

12 6

17 7

12 6

8 0

6 0

10 2

18 8

32 22

83

79

О

О

О

О

О

О

О, 2341

0,3625

0,2200

0,2033

0,1749

0,0874

0,0900

О, 1208

0,0666

О, 1200