Безглинистый буровой раствор

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти. Цель - сохранение коллекторских свойств пласта за счет образования кольматационного экрана повышенной прочности. Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: гидролизат сополимера акрилонитрила с метилакрилатом 5,0-8,3; комлпексообраэователь 0,05- 0,7; вода остальное. При приготовлении раствора готовят водный раствор щелочи, нагревая его до 90-95°С, при постоянном перемешивании порциями вводят сополимер акрилонитрила с метилакрилатом . Смесь варят до получения однородной массы в течение 4-5 ч. В результате получается гидролизат. Последний разбавляют водой до получения необходимой концентрации сополимера . К нему при постоянном перемешивании добавляют расчетное кол-во комплексообразователя. 5 табл. 3 IB

(S1)5 С 09 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (),, )5- ), 7

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4499944/03 (22) 31. 10.88 (46) 07.06.91. Бюл. У 21 (71) Уфимский нефтяной институт (72) М.P.Мавлютов, В.А.Кузнецов, А.Г.Нигматуллина, Х.И.Акчурин, А.А.Чезлов, Н.А.Валеева и М.А.Фролов (53) 622 ° 243.144.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1169976, кл . С 09 К 7/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1339119, кл. С 09 К 7/02, 1985»

Дедусенко Т.Я. и др. Буровые растворы с малым содержанием твердой фазы. — М.: Недра, 1935. (54) БЕЗГЛИНИСТЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти. Цель — соИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровым растворам на водной основе дпя бурения скважин на нефть и газ, и может быть использовано при бурении, вскрытии и освоении продуктивных пластов порового типа с нормальными, аномально-низкими, а также аномальновысокими ппастовыми давлениями.

Целью изобретения является сохранение коллекторскнх свойств пласта эа счет образования кольматационного экрана повышенной прочности.

Цель достигается тем, что безглинистый буровой раствор содержит

„„Я0„„1654327 A i

2 хранение коллекторских свойств ппаста за счет образования кольматационного экрана повышенной прочности. Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: гидролизат сополимера акрилонитрила с метилакрилатом

5,0-8,3; комппексообраэователь 0,050,7; вода остальное. При приготовлении раствора готовят водный раствор щелочи, нагревая его до 90-95 С, при постоянном перемешивании порциями вводят сополимер акрилонитрила с метилакрилатом. Смесь варят до получения однородной массы в течение 4-5 ч.

В результате получается гидролизат.

Последний разбавляют водой до получения необходимой концентрации сополимера. К нему при постоянном перемешивании добавляют расчетное кол-во комплексообразователя . 5 табл . гидролизат сополимера акрилонитрила с метилакрилатом и комплексообразователь при следующем соотношении компонентов, мас.%.:

Гндролиэат сополимера акрилонитрипа с метилакрилатом 5, )-8, 3

Комппексообразователь

Вода

Гидролиэат представляет собой сополимер акрилонитрила (95%) с метилакрилатом (5%) с мол.массой 9 )()<):)110()00.

1б543б 7

В качестве комплексообраэователя используют хлористый магний, хлористый кальций или сернокислый алюминий.

ГМдролиэат содержит сополимер акрило5 нитрила с метилакрилатом.

Технология приготовления бурового раствора заключается в приготовлении водного раствора щелочи (3,3Х), нагреве его до 90-95 С, при постоянном пе- jp ремешивании порциями вводят сополимер акрилонитрила с метилакрилатом., Смесь варят до получения однородной массы в течение 4-5 ч. В результате получают гидролизат, который разбавляют водой до получения необходимой концентрации сополимера. К нему при постоянном перемешивании добавляют расчетное количество комплексообразователя.

Безглинистый буровой раствор содержит в своем составе полидисперсные продукты комплексообразования в не связанном друг с другом состоянии, когда каждая частица может закольматировать соответствующий ему по раэме" рам канал пласта или просвет в перемычке, образованный более крупными частицами. Когда частица входит впросвет перемычки и застревает в нем, возрастает роль адсорбционных сил по отношению к породе. ГМдролизат сопо- лимера акрилонитрила с метилакрилатом обладает повьппенной адсорбционной способностью вследствие большего разнообразия функциональных групп.

Устья поровых каналов кольматируются частицами широкого фракционногo состава. В результате такой закупорки под действием перепада давления в при40 ствольной зоне пласта формируется непроницаемый кольматационный экран, препятствующий проникновению флюидов в пласт °

1 45

В результате комплексообраэования в растворе образуются аморйные кольматанты, которые находятсй во взвешенном состоянии и не являются абразивным материалом. Незначительное со50 держание твердой фазы, находящейся в буровом растворе (эа счет выбуренной породы), свободно осаждается в от- стойник, так как у раствора отсутствует статическое напряжение сдвига. Это сни" жает возможность износа долот и способ55 ствует повьппенйю показателей их работы: увеличению механической скорости, повышению проходки на долото. Кроме того, этому способствует то, что буровой раствор имеет условную вязкость и удельный вес, близкие к показателям воды, поскольку вводимые количества компонентов незначительны и не влияют на удельный вес и вязкость, В табл. 1 приведены составы компонентов беэглинистого бурового раствора; в табл. 2 и 3 — результаты испытаний, выполненных методом "дискстержень", позволяющих установить скорость износа в узле трения в среде различных буровых растворов.

Беэглинистый буровой раствор (табл . 3) обеспечивает сохранение естественных коллекторских свойств, создавая тонкий, прочный и непроницаемый экран, позволяющий изолировать продуктивный пласт от вредного воз- " действия фильтрата во время бурения.

Как видно из табл. Л, кольматационный экран выдерживает давление 8,09,0 И1а, в то время как у известного раствора давление равно 1 МЛа.

Буровой раствор имеет малые плотность и вязкость, в нем отсутствует статическое напряжение сдвига. Это позволяет обеспечить повышение показателей работы долот: увеличение механической скорости, повьппение проходки на долото и, как следствие, сокращение продолжительности цикла строительства скважины, в том числе сокращение сроков освоения скважины.

Кроме того, увеличивается срок службы бурового оборудования эа счет улучшения смазочных и противоизносных свойств раствора. Износ в узле трения приблизительно в 13-17 раэ меньше, чем у прототипа (табл . 3).

Буровой раствор также является солестойким и при насыщении солью сохраняет свои технологические свойства.

Формула изобретения

Беэглинистый буровой раствор, содержащий полимер, комплексообразователь и воду, отличающийся тем, что, с целью сохранения коллекторских свойств пласта за счет образования кольматационного экрана повьппенной прочности, он содержит в качестве полимера гидролизат сополимера акрилонитрила с метилакрилатом, при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

) 54327 ), ()5-И, 2

Ос тал ь ное

Таблица 1 окислый юминий

Хлористый магний

5;0

Осталь0,05 ное

3

5

7

9

0,1

0,2

0,05

0,1

0,2

О, ()5

0,1

l) ó 2 ),1

0,3

0,5

0,1

0,3

0,5

0,1

0,3

0 5

0,2

0,4

0,7

0,2

0,7

0,2

0 ° 4

0,7

Йщролизат сололимера якрилонитрила с метилакрилатлм ),3-0,5

5,0

5,0

6,6

6,6

6,6

8,3

8,3

8,3

5,0

5,0

5,0

6,6

6,6

6,6

8,3

8,3

8,3

5 0

5,0 5,0

6,6

6,6

8,3

8,3

8,3

Комплексообразователь

Вода омпонентов, мас.X мплексообразователь

1654327

Т ° О л н ц ° 2

Солернаине компонеитое, мао,в

Лаалениа пророа на кольматаииониый экран, НПа

Толзеи>а кольмлта)р)онного тирана>

>е>

Текнологииегкие плраметрм

СосtOO

Сулм9лт налета (111) Иетлс

Показатель фнльтралии по 8)I-Ь, см 3/30 мн

Плотность

Улористъ>Й кань)о>Й

СПС

)3>ар олизат со

Волн

Услоаилк полименнзра ак» рилоиитрила с матнлаккость

>ОО

Т„,, г рнлатом

1 SIO

9,0 О/Î 9,0

Остань- 1>01 3,8

И ° !

3>0

BIO ное

0>4

0 21

Таблица3

Скорость изнашивания, ммlмин, при удельной нагрузке, ИПа

Состав раст(SO,4 вора (табл. 2) 8,4

33,6

0,095

0,082

0р077

О, 607

0,053

0,049

0,05

0,365

5

10

О, 703

0,890

0,410

О, 630

12

0,7

О, (156

П р и м е ч а н и е. Используют раствор, содерз(ащий хпористый кальций.

2 5,0

3 5i0

4 6,Ь

5 6,Ь

6 6 ° 6

8,3

В &,З

9 6,3 ! о з,э ! I I0i0

12 &,Э

13 8,3

И,Э

0,5

И,I

О,З

0 ° 5

OI l

0,3

О>5

Oi l

0,5

0,05

0,6

II

1I

II

II

I л л

1 и

1,01 3,6

1>01 3 ° 4

1 ° И! 4,0

l О! 3>8

l >)! З,Ь

I>))1 4>2

1,01 4,0 l,01 3,8

1,01 3,4

1,И! Ь ° 6

l,l)1 9,И

1,01 3,6

I,И! IВ,И

Bi0

7,5

8,0

7,5

Ь,И

7,5

7>>1

7,0

3,3

7,5

3,0

4,0

7 S

89 О/О 91

В,В О/0 В,9

92 О/О 69

91 О/О &>9

9 ° 1 О/О 6 ° 7

92 0/0 89

9,0 0/О 9>0

9,0 О/О 9 7

В 7 О/О 2 1

92 О/087

9З О/О I Ь

90 0/Î 08

9, S 11/11 1,0

О, 091

0,099

0,1

0,1

Задир! катас& ро11)ИЧЕСКИй ИЗНОС

0,980

Задир/катастрофический износ

Задир/катастро)УИЧЕСКИй ИЗНОС

2,5

3,0

2,0

2,S

2 5

2,0

2,0

2 ° О

17,0

З,О

15,0

18,0 !

2,0

16543) 7

Таблица 4

Состав раствора

Скорость изнашивания, мм!мин, при удельной нагрузке, МПа

1- Т

8,4

5Î,4

0,081

0,075

0,065

0,610

О, 312

О, 722

5

12

0,041

0,037

0 035

0,290

0,12

0,314

0,7

1,056

П р и м е ч а н и е. Используют раствор, содержащий сернокислый алюминий.

Т абли ца 5

Состав раствора

Скорость изнашивания, мм/мин, при удельной нагрузке, МПа

50,4

8,4

33,6

П р и м е ч а н и е. Используют раствор, содержащий хлористый магний.

Составитель Т.Фокина

P ЕДактоР Н. ГУнько ТехРед и 0лпйнцк КоРРектоР М. СамбоРскаЯ

Заказ 1930 Тираж 4)4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, (осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óêãoðîä, ул. Гагарина, 101

2

4

6

8

11

12

13

0,043

0,039

0,053

0,04

0,030 .0,029

0,031

0,033

0,032

0,365

О, 035

0,065

0,635

О, 700

0,070

0,071

0ý0 74

0,063

0,06)

0,060

0,067

О, )61

0,065

0,607

О,)10

О, 187

0,932

1, )56

0,087

0,095

0,090

1,15

0,602

Задир, катастрофический износ

Задир, катастрофический износ (),12

0,32

0,29 ), 09

0,10

0,10

0,09

0,11

091%

Задир

О, 390

0,37

Задир

КатастроФический износ