Буровой раствор

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин в разрезах, сложенных плотными, неустойчивыми глинами и аргиллитами, в том числе с переслаиванием солями. Цель - повышение качества бурового раствора (БР) за счет улучшения его крепящих свойств. Раствор содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.%. глина 5-30; реагент-стабилизатор 1- 4; калийсодержащий минерализатор 3,5- 15,0, плав - отход производства противозадирной присадки к маслам 3-18; вода остальное В качестве калийсодержащего минерализатора БР содержит хлорид калия или комплексную соль МИН-1 или МИН-2, а в качестве реагента -хтабилизатора - КМУ, КССБ, ФХЛС, крахмал или их сочетание. Используемый в БР плав представляет собой термически сработанные (при температуре 1000-1060°С) отходы производства противозадирной присадки к смазочным маслам, получаемые на стадии очистки осерненных фракций полимера - амина или тетрамера пропилена. Основными компонентами плава являются Na2S04 92-94%; СаЗОз 0,5-2% и NaCI 0,5-2%. Приготовление БР заключается в перемешивании входящих в него игредиентов. 2 та б л сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! ! ! !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4359794/03 (22) 07.01,88 (46) 15.04.91, Бюл. ¹ 14 (71) Вол го-Урал ьский научно-исследовательский институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (ВолгоУрал НИП И Газ) (72) Д.А,Галян, Г,К.Обещенко, Г,А.Морозов, Н.П.Кобышев и Ф.Ф.Бич (53) 622,243.144,3(088.8) (56) Булатов А.И. и др. Справочник по промывке скважин M. Недра, 1984, с.49-50, Авторское свидетельство СССР

N 1208063, кл. С 09 К 7/02, 1984, (54) БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин в разрезах, сложенных плотными, неустойчивыми глинами и аргиллитами, в том числе с переслаиванием солями. Цель — повышение качества бурового раствора (БР) эа счет улучшения его, крепящих свойств. Раствор содержит следуИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин в разрезах, сложенных плотными, неустойчивыми глинами и аргиллитами, в том числе с переслаиванием солями.

Цель изобретения является повышение качества бурового раствора за счет улучшения его крепящих свойств.

Буровой раствор содержит глину, реагент-стабилизатор, калийсодержащий минерализатор, плав — отход производства противоэадирной присадки к смазочным маслам — и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глина 5 — 30

Реагент-стабилизатор 1 — 4

„„Я „„1641851 А1 ющие ингредиенты при их соотношении, мас.%: глина 5 — 30; реагент-стабилизатор 1—

4; калийсодержащий минерализатор 3,515,0; плав — отход производства противозадирной присадки к маслам 3 — 18; вода остальное, В качестве калийсодержащего минерализатора БР содержит хлорид калия или комплексную соль МИН-1 или

МИН-2, а в качестве реагента — стабилизатора — КМУ, КССБ, ФХЛС, крахмал или их сочетание. Используемый в БР плав представляет собой термически сработанные(при температуре 1000 — 1060 С) отходы производства противозадирной присадки к смазочным маслам, получаемые на стадии очистки осерненных фракций полимера— амина или тетрамера пропилена. Основными компонентами плава являются NagSO<

92 — 94%; CaSO4 0,5 — 2% и NaCl 0,5 — 2%, Приготовление БР заключается в перемешивании входящих в него игредиентов.

2 табл.

Калийсодержащий минерализатор 3,5 — 15

Плав — отход производства противозадирной присадки к смазочным маслам 3,0-18

Вода Остальное

В качестве калийсодержащего минералиэатора буровой раствор может содержать хлорид калия или комплексную соль МИН-1 и МИН-2, а в качестве реагента-стабилизатора — КМЦ, КССБ, ФХЛС, крахмал или их сочетание.

Используемый в буровом растворе плав представляет собой термически обработан1641851

26.

55 ные (при температуре 1000 — 1060 С) отходы производства противозадирной присадки к смазочным маслам, получаемые на стадии очистки осерненных фракций полимера— амина или тетрамера пропилена.

Плав имеет следующий состав, мас. :

NazSO4 92-94

NaCI 0,5 — 2

CaSO4 0,5 — 2

ЕезОз, FeO 0,01 — 0,05

Ма О 0,001 — 0,02

Вода 0,01 — 2

Нерастворимый осадок 0,01 — 2

Буровой раствор получают в следующей последовательности.

В глиномешалку или металлическую емкость, сходную для перемешивания, набирают воду, добавляют щелочь, вводят глинопорошок, Глинистый раствор тщательно перемешивается до получения слабоструктурирован ной суспензии.

Добавляют реагент-стабилизатор и тщательно его смешивают с глинистым оаствором. Вводят электролиты: сначала плав— отход производства противоэадирной присадки к смазочным маслам, перемешивают до полного растворения, затем хлорид калия или МИН-1, или МИН-2. Смесь интенсивно перемешивают в течение 1,5 — 2 ч, после чего замеряют его технологические показатели, оценивают крепящие свойства.

При необходимости в буровой раствор вводят смазочную добавку, например нефть в количестве 10 или СМАД 1-2, или графит 1 . (При необходимости буровой раствор может быть утяжелен баритом или другим утяжелителем в количестве до 40 для по-,:. лучения требуемой плотности р).

Пример(рас.гвор 7, табл,1). В емкость, удобную для перемешивания, объемом 1200 мл набрали 750.мл воды, добавляли 50 г глинопорошка (бентонит иджеванский), перемешивали лабораторной мешалкой до получения слабоструктурированной суспензии, затем вводили 10 г КМЦ, 10 г КССБ, добавляли 30 r плава, смесь компонентов перемешивали в течение 10-20 мин до полного растворения плава и добавили 150 r

МИН-1. Смесь компонентов бурового раствора перемешивали в течение 1,5 ч, после чего замеряли технологические показатели, оценивали крепящие свойства.

В табл.1 приведены рецептуры и технологические свойства растворов.

В табл.2 показано влияние вида ингибитора разупрочнения на свойства растворов.

Для приготовления буровых растворов (табл,1) испольэовали глины трех типов—

50 бентонит модифицированный монтмориллонитового типа, бентонит иджеванский— опыты 1,4 7-11,27, глину каолинитового типа — опыты 5, 12 — 16, гидрослюдистую глину пермотриасовых отложнений — опыты 6,17—

26.

В качестве электролитов использовали

KCI — опыт 1, МИН-1 — опыт 2, МИН-1 совместно с MgClz — опыт 3, плав — опыты 4 — 6> плав + МИН вЂ” 1 в опытах 7 — 11, плав+ KCI— опыты 12 — 16, nnas+ МИН-2 — опыты 17—

В качестве реагентов стабилизаторов в составах буровых растворов использовали следующие: КМЦ+КССБ — опыты 1 — 5;

КССБ+крахмал — опыт 6; КМЦ вЂ” опыт 14, КССБ — опыты 8,9; крахмал — опыт 19; КМЦ+

КССБ — опыты 7,10,11,17; КМЦ+ФХЛС вЂ” опыты 20,23,25; крахмал+КССБ — опыты

6,13,17,21,22,24,26; крахмал+ФХЛС вЂ” опыты 12,16; КМЦ-ФХЛС вЂ” опыты 20,23,25, Замер технологических показателей производили в соответствии с общепринятыми методиками.

Крепящие свойства бурового раствора оценивались по коэффициенту устойчивости аргиллита.

Эксперимент, с аргиллитами производился по следующей методике: 20 г воздушно-сухого аргиллита (m) с размерами частиц от 1-5 мм, помещали в сосуд емкостью 0.5 л, содержащий 300 мл фильтрата испытываемого бурового. раствора, и производилось обкатывание сосуда с его содержимым в течение 64 ч. При этом применялось специальное вращающее устройство. Общее время контакта аргиллитов с фильтратами бурового раствора составило 264 ч. Разрушенными считали частицы аргиллита с диаметром менее 0,5 мм. После обкатывания содержимое сосуда переносилось на сито с диаметром ячеек 0,5 мм и промывалось водопроводной водой. Остаток аргиллита высушивался до постоянной массы (m>) в сушильном шкафу при 105"С. Коэффициент устойчивости определяется как выраженное в процентах отношение массы остатка на сите после высушивания (е ) к первоначальной массе аргиллита (m) К„, = — 100()

m$

Для. получения удовлетворительных технологических показателей условной вязкости (УВ) статического напряжения сдвига (СНС) и водоотдачи (Ф) в состав бурового раствора вводится реагент-стабилизатор, Расход реагента-стабилиза1641851 тора в составе раствора составляет 1 — 4 мас.%, (табл.1), Для получения удовлетворительных структурно-механических показателей УВ и

СНС расход глины составляет 5 — 30 .

При содержании глины менее 5 структура в растворе снижается — невозможно производить утяжеление (опыт 27). При содержании глины более 30 буровые растворы имеют высокие значения структурномеханических показателей и требуется дополнительная обработка раствора для дальнейшей его эксплуатации (опыты 25, 26).

Буровой раствор, содержащий только хлористую соль. например, KCI, МИН-1 или

МИН-2 совместно с бишофитом (опыты

1,2,3) имеет недостаточно высокий коэффициент устойчивости к разрушению аргиллита Куст = 84-80,02 о и неудовлетворительные показатели структурно-механических свойств — УВ и СНС.

Буровой раствор, содержащий только плав — отход противозадирной присадки к смазочным маслам — имеет удовлетворительные показатели структурно-механических свойств, невысокий коэффициент устойчивости аргиллита, на одном уровне с раствором, содержащем хлористую калиевую соль (опыты 4 — 6).

Наибольшой коэффициент устойчивости аргиллита показывают буровые растворы, содержащие с своем составе плав — 3,018 совместно с KCI или МИН-1, или МИН-2 в качестве 3,5 — 15

Повышение К достигается за счет синергетического эффекта от действия ингредиентов раствора (табл.2). Коэффициент устойчивости аргиллита растворов, содержащих сульфат натрия, соответствует 73,2—

77,17 (см. примеры 3 — 6). Растворы, содержащие в.качестве добавки плав, имеют более высокий коэффициент устойчиво. сти аргиллита 80 — 84,2 (примеры 6-8).

При концентрации плава менее 3,0 происходит снижение коэффициента устойчивости аргиллита, примерно на 5 — 7 (опыФормула изобретения

Буровой раствор, включающий глину, реагент-стабилизатор, калийсодержащий минерализатор и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения качества бурового раствора за счет улучшения его крепящих свойств, он дополнительно содержит плав — отход производства противозадирной присадки к смазочным маслам, при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Глина 5 — 30

Реагент-стабилизатор 1 — 4

Калийсодержащий минерал изатор 3,5 — 15,0

Плав — отход производства противозадирной присадки к смазочным маслам

Вода

3 — 18

Остальное ты 11,16,21), Концентрация плава более 18 не предлагается ввиду ограничения растворимости плава при 20 С и неспособностью к дальнейшему улучшению коэффициента устойчивости (опыт 27).

Ввод калийсодержащего электролита в состав бурового раствора менее 3,5 и более

15 также снижает коэффициент устойчивости аргиллита на 5 — 7 (Куст 93,22 — 85,15) (опыты 10,11,15,16.20,21,26) против предлагаемых составов растворов, имеющих более высокий коэффициент устойчивости аргиллита 97,2 — 98.0 .

Использование в буровых растворах до

33 калийсодержащего минерализатора без добавок плава не обеспечивает достаточного крепящего эффекта Куст 86 — 86,2 (см. примеры 1,2), в то время как при совместном их применении коэффициент устойчивости аргиллита достигает 96,1 — 96,5, Совместное использование известных добавок количественно усиливает крепящее свойство состава.

Указанные положительные качества раствора предопределяют вазможность его использования в промысловых условиях.

16Л I 851

I I I IаI Ã I I I I

11-111-111.1!а о о

Ш

ko

О) о

\ о

Ш о

N CO N O N O o o O LA (D LD O N O @ lQ O О

С.4 С.> O O ГЧ СЧ ааа а сч ос-4сq- с;оi I 1-С4ОСО

> <ф <у ) О > ф О> CD CD CB CD CD у! !> co CR C7) О) O) C7l CO O) су> О) CD <7 > О

o o o o o o o o о о o o o o î o o o o o o o o o o о а

CO CO CO а С ) CD lA LA Ф Ф lA LA LA !" M CD LA Ф 1 б LA c M Ф lA

ЕЛЕЕ ОСОС 40)(С4СЧВф СЧСРСЧ О

rl сссрcAcA счNсч -счсчNN(Dcoг»-0)С 4С " с -.ъ -с . . - .

w lD o N o 1 co LA co а сч Ф LA N w Lo o LD LA < » — с- С С 4 — — ч — т- к — — ч — т- — С 4 С ) С 3 ( сО

N W (!2 N О СО (О О N О Ф CO С4 M С ф С4 О Ю СО сч сч с > сА Г) - N H с ) с ) p) N с ) с ) о Ф LA а 0) 0)N d CP W CO N O "f LA Pp 4 CQ CO CO O N O N N С 4

СМ вЂ” С 4 С 4 С 4 N ° СМ N4 N с4 N О4 N СК Ct Cf Р7 «Ф сФ СМ

o o о о ю o o o о а о о о о а ф о о о о о с,LAшсоNс- lAфсос,1%оысос4 о1- асоо ао ! I I I I I I ! I I I

1 I I I - . ! - - I Ф I - -

N сч- С 4 оооао а, оо,, оа о о

NN N N .NN NN ГЪ! - - 1 - . ! - I о сч % Ф T С4 С 4 а а о о o o o о а о о o o o o а а, N N С 4 Р4 С 3 () С > С > С ) ф,, о с 4 с 1" а ю 1- ж ж о с 4 с л с 1-, - .- - СЧ СЧ N СЧ N N N Nl

1641851

l и

Ъ

О (и

YJ

X и

О

О

О

C о

СЭ

О

l

Q. о

С/)

CV

0)

CQ с с

1 I 1

CV

j . ъ

:Е!

Х

К

С5

S с

I»

3

С о

Ю

Щ

С0

I» и

>Я

О

t6 и

Ф

Б

М и

S

О с

О

Х х

Ф

I—

СЧОСЧ ЕООСЧВСЧ

Ф Ф СЧ CO(- О W т Ф Ф Ф

СО СО Р W 1 - СО Ф СО Ф С() 0) LA IA O LA O O O O O LA O

f t COLA IALA CI W IA LDCO

СЧ LA 0) 0) CO 0) О CO О) CO СЧ а — а» Ч- ф С ) ф" С ) С а а» а»

ОСЧСОФÎL Ф -ВСЧ

С Ъ С Ъ С Э СЧ - СЧ - ° и ФС)ОФФФСЧОФФ

CV СЧ 9 C С Ъ С Э СЧ H С Ъ СЧ СЧ

ООООООООООО

О О LA - Ф ID - CV Ф О

H С Ъ i- СЧ СЧ i- СЧ СЧ С4 СЧ С Э

ОО

1 1 -ФС I 1 I I 1 - С Э

ОООООО

С.) фс) С) С) (Д(! ! (ФДД

Д I 1 I I I (1 1 1 I

lA LA О О О О О О ID IA LD

ООООООООООО

- СЧ С Э Ct lA Ф L CO C(l