Безглинистый полимерный буровой раствор
Изобретение относится к нефтяной промышленности , в частности к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - улучшение качества раствора путем повышения стабильности структурно-механических свойств во времени и снижения проницаемости образующейся корки. Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: полимерный реагент 0,2 - 1,5; гидроалюминат натрия 0.01 -0,8; вода остальное. В качестве полимерного реагента могут быть использованы полиакриламид, смесь карбоксиметилцеллюлозы с конденсированной сульфит-спиртовой бардой в соотношении 2:1 или смесь гидролизованного полиакрилонитрила с сульфит-спиртовой бардой в соотношении 1:1,1 з.п. ф-лы, 1 табл. у fe
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю С 09 К 7/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР.и0() ЩИНИ0- 5
ГИБЛИ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4394529/03 (22) 05.01.88 (46) 30.05.91.. Бюл. hh 20 (71) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Б.А.Андресон, И.В.Утяганов, Г.Г.Мурзагулов, H.М.Ризванов, P.Ô.Ãàðèôóëëèí и
В.В.Медведев (53) 622.243.144 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1049515, кл. С 09 К 7/02, 1983, Авторское свидетельство СССР
М 1305167, кл. С 09 К 7/02, 1987. (54) БЕЗГЛИНИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к бурению нефИзобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин, в том числе при вскрытии продуктивных пластов, а также при глушении скважин для проведения подземного капитального ремонта.
Цель изобретения — улучшение качества бурового раствора путем повышения стабильности структурно-механических свойств во времени при одновременном снижении проницаемости образующейся корки при одновременном сохранении низкого показателя фильтрации, Безглинистый буровой раствор, содер-. жащий полимерный реагент, комплексообразователь и воду, в . качестве комплексообразователя содержит гидро.алюминат натрия в следующем соотношении ингредиентов, мас.g: полимерный
„„5U 1652329 Al тяных и газовых скважин, Цель изобретения — улучшение качества раствора путем повышения стабильности структурно-механических свойств во времени и снижения проницаемости образующейся корки. Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас. : полимерный реагент 0,2 — 1,5; гидроалюминат натрия 0,01 — 0,8; вода остальное. В качестве полимерного реагента могут быть использованы полиакриламид, смесь карбоксиметилцеллюлозы с конденсированной сульфит-спиртовой бардой в соотношении 2:1 или смесь гидролизованного полиакрилонитрила с сульфит-спиртовой бардой в оотношении
1:1, 1 з.п. ф-лы, 1 табл. реагент 0,2 — 1,5; гидроалюминат натрия
0,01 — 0,80; вода остальное.
Раствор в качестве полимерного реагента содержит, мас.g: полиакриламид 0,2 — 0,5 или смесь карбоксиметилцеллюлозы с конденсированной сульфит-спиртовой бардой в соотношении 1:1 0,8 — 1,0. или смесь гидролизованного полиакрилонитрила с конденсированной сульфит-спиртовой бардой в соотношении 1:1 0,8 — 1,5.
Гидролизованный полиакрилонитрил получают путем гидролиза отходов волокна
"нитрон" s присутствии гидроокиси калия или натрия при 80 — 90 С. Реагенты берут в соотношении,мас.g: волокно "нитрон" 8—
10; NaOH или К0Н 7 — 8: вода остальное.
Гидроалюминвт натрия выпускается
Ленинградским опытным заводом ВАМИ в виде порошка или гранул.
Химический состав гидроалюмината натрия, $: Иа20 общ. 25 — 30; Ма О кауст. 25— ет более полной очистке скважины от выбуренной породы, экономии химреагентов на дополнительную обработку, повышению срока работы породоразрушающего инструмента.
Снижение проницаемости образуюцейся при фильтрации корки обусловливает сохранение естественной проницаемости продуктивного пласта за счет снижения количества поступак2щегб в пласт бурового раствора или его фильтрата, 50
30; Иа20 карбон. 0 — 1; А120з менее 27 — 30; молекул. Отношение Й82О к Al2Ga 1-4; 3!Gz не более 0,1; FnOa не более 0,02.
ГиДроалюминат натрия используют в коммунальном хозйстве в качестве флаку- 5 лянта для Очистки сточных и питьевых вод.
8 составе бурового раствора гидроалюминат натрия используют как комплексобразующий реагент в водном растворе полимера, Благодаря использованию гид- 10 роалюмината натрия достигается стабильностью структурно-механических свойств полимерного раствора eo времени, при этом снижается проницаемость Образующейся при фильтрации раствора корки. 15
При взаимодействии полимерного реагента с гидроалюминатом натрия происхо-, дит сшивка макромолекул, с образованием полимерного комплекса и уплотнением пространственной сетки. Это обусловливает 20 повышение структурно-механических свойств полученного раствора. Благодаоя этому раствор обладает повышенной стабильностью структурно-механических свойств во времени. 25
При использовании ГидрОалюмината натрия в процессе сшивки участвуют, кроме ионов Al, ионы Sl и Fe(Fe2Ga и Я1О2 входят Р состав продукта). Зто способствует более плотной сшивке молекул и уплотнению сет- Р0 ки. Кроме того, неоднородность макромолекул поликомплекса как по массе. Так и по . размерам обусловливает его повышенную адсорбционную активность.
| Раствор обладает низким гюказателем 35 фильтрации, а образующаяся при фильтра ции полимерная корка (пленка) за счет плотной упаковки макромолекул (глобул) имеет более низкий коэффициент проницаемости, Таким образом, основными преимуще- 40, ствами раствора являются стабильность структурно-механических свойств во времени за счет снижения химической деструкции, а также снижение проницаемости фильтрационной корки за счет более плотной упаковки макромолекул поликомплекса.
Стабильность структурно-механических свойств бурового раствора способствуВ лабораторных условиях исследованы свойства бурового раствора, На стандартных приборах замеряли параметры растворов: показатель фильтрации (Ф) на приборе
ВМ-6; статическое напряжение сдвига (СНСц1о) на приборе СНС-2; условную вязкость (УВ) на приборе СПВ-5.
Для изучения проницаемости образовавшейся при фильтрации раствора корки используют прибор BM-6 следующим обраЗОМ, После определения показателя фильтрации (Ф) раствор в фильтрационном стакане заменяют на воду (не разбирая стакан), собирают прибор и фиксируют количество отфильтровавшейся через корку воды через
30 мин, 1 и 2 ч.
Для приготовления бурового раствора расчетное количество полимерного реагента и гидроалюмината натрия растворяют в воде, В качестве полимерного реагента используют полиакриламид (ПАА), смесь карбоксимети",öåëëþëoçû (КМЦ) с конденсированной сульфит-спиртовой бардой (КССБ) в соотношении 2:1 и смесь гид-. ролизованного полиакрилонитрила (ГПАН) с КССБ в соотношении 1:1, В качестве гидролизованного полиакрилонитрила используют нитронный реагент, полученный путем гидролиза отходов волокна "нитрон при 30 — 90 С в присутствии NaOH или KGH, Расход реагентов для получения нитронного реагента (ГПАН) следующий, $: нитронное волокно 7 — 10; гидроокись калил или натрия 7 — 8; вОда Остальное.
Смесь.КМЦ с КССБ и ГПАН с КССБ гото-. вят в воде.
Оптимальными концентрациями ингредиентов для различных вариантов растворов являются, мас.$: полиакриламид 0,2—
0,5; гидроалюминат натрия 0,01 — 0,10: вода
Остальное или смесь КМЦ с КССБ 1,0 — 1,5 в соотношении 2:1; гидроалюминат натрия
0,05- 0,1" вода остальное, или смесь ГПАН с КССБ в соотношении 1:1 1,0 — 1,5; гидроалюминат натрия 0,5 — 0,8; вода остальное.
Снижение концентрации ингредиентов приводит к снижению вязкости и статического напряжения сдвига, увеличению показателя фильтрации. При этом увеличивается количество отфильтровавшейся воды через корку. Повышение концентрации ингредиентов выше указанных не приводит к улучшению технологических параметров раствора, а приводит лишь к лишней затрате химреагентов.
Для приготовления раствора один из указанных полимерных реагентов растворяег в воде, а потом добавляют высококонцентрированный водный раствор гидроалюмината натрия. Указанные смеси перемешивают в течение l.5 — 2 ч.
Пример 1. Буровой раствор в 1000 г содержит 2 r ПАА, 0,1 r гидроалюмината натрия и 997,9 г воды, Пример 2. Буровой раствор в 1000 г содержит 3,5 - ПАА, 0„5 r гидроалюмината натрия и 996 r воды.
Пример 3. Буровой раствор в 1000 r содержит 5 r ПАА, 1 r гидроалюмината натрия и 994 r воды.
Пример 4. Буровой раствор в 1000 r содержит 6,66 г КМЦ, 3,33 г КССБ, 0,5 r гидроалюмината натрия и 989.5 r воды.
Пример а Буровой раствор в 1000 r содержит 10 r КМЦ. 5 г КССБ, 1 г гидроалюмината натрия и 986 r воды.
Пример 7. Буровой раствор в 1000 г содержит 5 г ГПАН, 5 г КССБ, 5 r гидроалюмината натрия и 985 г воды.
Пример 8. Буровой раствор в 1000 r содержит 6,25 r ГПАН, 6,25 r КССБ, 6 r гидроалюмината натрия и 981,5 г воды, Данные по различным составам раствора приведены в таблице 1.
Как видно из результатов экспериментов предлагаемый буровой раствор обладает по сравнению с известным более высокой стабильностью структурно-механических свойств во времени. Раствор сохраняет приемлемые технологические параметры в течение 480 ч, что играет немаловажную роль в успешном строительстве скважин, Как видно из данных таблицы, за
480 ч известный раствор теряет свои первоначальные параметры (снимаются структурнЪ-механические свойства и условная вязкость; одновременно повышается показатель фильтрации), Кроме того, образовавшаяся при фильтрации корка у предлагаемого раствора
35
40 лонитрила с конденсированной сульфит, спиртовой бардой в соотношении 1:1.
15 имеет в 2 — 3 раза меньшую прониц: емость по сравнению с известным, т,е, количество воды, отфильтровавшейся через корку предлагаемого раствора, в 2 — 3 раза меньше. В пластовых условиях это способствует повышению качества вскрытия продуктивного пласта за счет снижения проникновения раствора или его фильтрата.
Экономический эффект от внедрения предлагаемого технического решения обусловлен повышением технико-экономических показателей бурения в результате улучшенной очистки скважины от частиц выбуренной породы, .повышения долговечности работы долот, сокращения сроков освоения скважин.
Эормула изобретения
1. Безглинистый полимерный буровой раствор, содержащий полимерный реагент, комплексообразователь и воду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества раствора путем повышения стабильности структурно-механических свойств во времени при одновременном снижении проницаемости образующейся корки, в качестве комплексообразователя раствор содержит гидроалюминат натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас. -, ь:
Полимерный реагент 0,2 — 1,5
Гидроалюминат натрия 0,01 — 0,80
Вода Остальное
2. Раствор по и. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного реагента он содержит полиакриламид или смесь карбоксиметилцеллюлозы с конденсированной сульфит-спиртовой бардой в соотношении
2:1 или смесь гидролизованного полиакри1652329
В
В !
1 T
I ВЧ
О О а о
° °
anо ф о ! 4 г .ф а в о
Cn aO an в в о о ъюэ an
Фч в
lA м о
° ч
° \ е ВФ и !Э
0 fg
), СВ
1 1
1 1
I 1
kI
Ф,., IA Р СЭ IA
O lA г an °
° М О IO O
6Ъ О ССЭ ° о в ° о R а о г
Ю
Фч
1 1
:a
IA о а о
IA о авoooвво
1 ° ° ° вaa t ana t»в в
° ВЪ в а
° ю» в м
1
1
4 !
В
1
1
1
3
Ф
Э
1
I
Ф
1
1
В
1
I б
1
I б
1
ВВЭ
Ю Ю
ВЧ М
»г в о г в ю г»
3 »
ФЧ IA с! о м м с с
О O м о
Ol м р т о
Ol
tn
В 4 а в о
° г о в
В 4 ВВЪ ВВЪ с» с
cn o p о Oaв
tII
° R о
»
ЭО
«
4ВЪ с
O\ л о г а в а
3» ФВЪ 49 IA
4V 44 а
1п иъ ге o «a
CO М
IA
Ю 4 л
IA lA
ЕЪ Э м сО
«
«Ъ с
Cl м в эч чэ о о м
«В чю
1 Ф ВВЪ Е Ъ с с с
In г» м г» м в
О
Фч с
ФФ\
ВЧ М
° л
«Ъ ЕВЪ с с
IA г
ФВЪ
ФЕ М в
Г4 м Фч с о .ч
«ъ о
° al м г с
4Р
° tl р с о
МЪ IA lA г л аюгъм вео в м м и эч м
IA
1»
° 43
° n
Ф
3 В
1 !
° 1
Э I и
«
1 1 В
1 1 1 о в
О ег о се ю о
I I 1 1 I l
1 гг
О о
О в
4 о о о о
° О
1 I I 1 ° I в лв о иъ о
О
»
o o вро
Cl O СЮ t о о о о о аА о Фч
an
Ф аА о м an
» ю
Ф в м о о
1 О се м о а
3 О3 о
Вч «В .«а а г чз оа с
««
I и
Ю l4
I 0.
1 1
«,е
ljlo
lS
In 1 1
1 В I
1 43 ° .V I !
3 . и
Cl)
ЕФ Г
lto
ВВЖ
О 1 ВВ 1
1 В I
Э 1 Ю, а
1 !
I 1 O °
I В В
ФЦ
ЭМФ
1 ° I « 1 ! aI3 е
l O 1 и 4 1
l В, Г ° IS В и В м е t alòat 1
Ф а! Е Х»
*ъ В 43 ч I
1 Г Э I
МЪ
3А ° A
4 IS «Ъ М
° a Ol t»
В» o a c0 о а м ге м м
I 3 t 1 1 1
O O Ю ° 1 °
Ф 3 Ю ° Ю
Ф
1
В
1
3
Э
l
I !
\
l
l
I
1 !
1
1
1
I !
1
1
1
Э
Ф
1
1
I
В
Ф
Ф
Г
1
1
I ю б
В
1
1
Ф
1
1
1
Ф
Э
1
Ф
1
В
Ф
Э
Ф
1 !
I б
1
Ф
1
1
1
1
Ф
В б
1
4
1
Ф
1
В
1
I
I !
1
1
Э.
