Буровой раствор

 

Изобретение относится к области бурения скважин. Цель изобретения - улучшение крепящих свойств раствора. Он содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.%: бентонитовая глина 3-5: карбоксиметилцёллюлоза 0.5-1; гидроксидкалия 0,2-0.3; хлорид калия 1-3; окзил 3-5; алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия 0,3-1; оксид кальция или магния 0,3-1.34, вода остальное. На 1 мас.ч. алюмокалиевых или железоаммонийных квасцов или сульфата алюминия раствор содержит 1-2 мас.ч. оксиДа кальция или магния. Раствор приготавливают путем смешения ингредиентов. Использование в составе бурового раствора : указанных солей трехвалентных металлов и оксидов двухвалентных металлов улучшает его крепящие свойства. Использование раствора в промысловых условиях позволит повысить скорость бурения и проходку на долото, снизить расход химреагентов. 3 табл.у^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ.,(21) 4186898/03 (22) 22;01.87 (46) 30.01.92. Бюл. Рв 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам . (72) А.И.Пеньков, Н.ll.Левик, Е,Ф.Филиппов, 3.В.Бугаенко, H.Т,Вележева и В.И.Сагин (53) 622.243.144,3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И. 1021678, кл. С 09 К 7/04, 1983.

Левик Н.П; и др. Исследование влияния различных компонентов на технологические свойства алюмокалиевых растворов. — Сб.:

Выбор оптимальной технологии промывки скважин. Краснодар, 1981, с. 122-125. (54) БУРОВОЙ РАСТВОР

l (57) Изобретение относится к области бурения скважин. Цель изобретения — улучшеИзобретение относится к бурению скважин, а именно к буровым растворам, используемым для промывки ствола скважины, s отложениях, сложенных малоувлажненными, хорошо набухающими и диспергирующимися глинистыми породами, склонными к обвалам и осыпям.

Цель изобретения — улучшение крепящих свойств раствора.

Цель достигается тем, что используют буровой раствор, содержащий бентонитовую глину, карбоксиметилцеллюлоэу, гидроксид калия, хлорид калия, окзил, алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия и оксид кальция или магния и воду, причем соотношение между алюмокалиевыми или желеэоаммоние крепящих свойств раствора. Он содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.ф,: бентонитовая глина 3-5; карбоксиметилцеллюлоза 0,5- 1; гидроксид. калия 0.2-0,3; хлорид калия.1-3; окзил 3-5; алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия 0,3-1: оксид кальция или магния.0,3-1,34, вода остальное. На 1 мас.ч. алюмокалиевых или железоаммонийных квасцов или сульфата алюминия раствор содержит 1-2 мас.ч. оксида кальция или магния. Раствор приготавливают путем смешения ингредиентов.

Использование в составе бурового раствора, . указанных солей трехвалентных металлов и оксидов двухвалентных металлов улучшает его крепящие свойства. Использование рас- а твора в промысловых условиях позволит повысить скорость бурения и проходку на долото, снизить расход химреагентов. 3 табл. нийными квасцами или сульфатом алюминия и оксидом кальция или магния составляет 1:(1-2}.

В табл. 1.приведены составы исследованных растворов, в табл, 2 — их свойства. в табл. 3 — результаты исследования влияния соотношения соли трехвалентного металла и оксида двухвалентного металла на свойства раствора.

Пример. Для получения 1 кг бурового раствора в емкость загрузили 250 г 20 ф -ной глинистой пасты, 500 г воды и перемешали до получения однородной суспензии. Потом добавили 50 г 10ф-ного раствора КМЦ, 150 г окзила 20 Q,-ной концентрации, 20 г 10 -ного раствора гидроксида калия, 10 r хлорида калия. Перемешивали после каждой

1708823

0,5-1,0

0,2-0,3

1,0-3,0

3,0-5,0

0.3-1,0

3 добавки в течение 5-10 мин. Затем ввели предварительно смешанные в сухом. виде

10 г оксида кальция и 10 г алюмокалиевых квасцов. После 4 ч перемешивания полученного бурового раствора и выдерживания в течение 16 ч его перемешивали 15 мин и замеряли основные технологические показатели, Данный буровой раствор препятствует раэупрочнению глинистых пород под действием фильтрата бурового раствора, что обеспечивается высокой ингибирующей способностью бурового раствора (ограничение поверхностной гидратации и осмотического набухания глинистых минералов).

Ингибирующая способность бурового рас.твора характеризуется показателем По. Буровой раствор препятствует механическому разупрочнению ствола скважины. Введение оксидов двухвалентных металлов совместно с водорастворимыми солями трехвалентных металлов в соотношении от 1;1 до 1:2 увеличивает прочность сцепления частиц горной породы, т.е. консолидирует их. Это свойство бурового раствора характеризует- ся показателем o<® — прочностью на вертикальное сжатие образца иэ частичек горной породы, сформированного под действием бурового раствора.

Для оценки консолидирующей способности был взят керновый материал из скважины в зоне тектонических нарушений.

Керн измельчали и отсеивали:частички размером 1,25-2,00 мм. Приготовленный материал горной породы помещали в камеру через штуцер, который прокачивали 300-500 мл бурового раствора. После этого камеру разбирали и извлекали сформированный образец размером 40 х 20 х 20 мм, Затем полученный образец ставили вертикально (меньшей гранью) нэ: горизонтальную поверхность, на него помещали прессовую ка. меру (стаканчик емкостью 100 мл) и насыпали свинцовую дробь до начала разрушения образца; Потом взвешивали стаканчик с дробью на технических весах с точностьюдо 0,01 г и рассчитывали прочность образца на вертикальное сжатие по формуле

«А

Осж = — s ° где А — нагрузка, r;

8 — площадь основания образца, см2.

Средние значения осж трех параллельных определений представлены в табл. 2.

Из анализа табл. 1 и 2 следует, что введение в.буровой раствор добавки, состояЩей из солей трехвалентных металлов (алюмокалиевые квасцы или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия) и оксидов двухвалентных металлов (оксид кальция или магния) увеличивает прочность образцов более чем в 2,7 раза по сравнению

5 с известными растворами (опыты 23, 33). С целью отработки оптимального состава бурового раствора были проведены опыты 122. При концентрации добавки ниже 0,6 $ значение исж уменьшалось до значений это10 ro же показателя в известных растворах (табл. 1, опыты 23, ЗЗ)..При увеличении концентрации добавки более 2 (показатель

0

15 Из экспериментальных данных (табл. 3) видно, что введение в буровой раствор добавки в соотношении 1:3 и 2:1 не дает положительных результатов.

Таким образом, данный буровой рас20 теор обеспечивает устойчивость глинистых пород, ослабленных тектоническими нарушениями, позволяет сократить затраты времени на работы, связанные с бурением, повысить скорость бурения и проходку на

25 долото, уменьшить количество колебаний, снизить расходы химических реагентов и материалов.

Ф о р мул а изобретен ия

30 Буровой раствор, содержащий бентонитовую глину, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксид калйя, хлорид калия, окзил, водорастоворимую соль трехвалентного металла и воду, отличающийся тем, что. с целью

35 улучшения крепящих свойств, он дополни тельно содержит оксид кальция или магния, а в качестве водорастворимой соли трехвалентного металла — алюмокалиевые или же.лезоаммонийные квасцы или сульфат

40 алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Бентонитовая глина 3,0-5,0

Карбоксиметилцеллюлоза

45 Гидро ксид калия

Хлорид калия

Окзил

Алюмокалиевые или железоаммонийные

50 квасцы или.сульфат алюминия

Оксид кальция или магния 0,3-1,34

Вода Остальное

55 причем на 1 мэс,ч. алюмокалиевых или железоаммонийных квасцовили сульфата алюминия буровой раствор содержит 1-2 мас.ч. оксида кальция или магния.

1708823

Таблица1

Концентрация ингредиентов,нас,г (еода - остальное) ОВаВт

Состав добавки

КонцентрацнВВ добавки, Ф

S o

3

АКК+Саб

«11 !

II

«н»

«I I

«11»

«11»

«I I»

«11»

11

lI

11

»11«

«11»

3

5

7

4 з

3

5

5 1.

3 3

3

3

3

3 .

2 б

3

3

3

3

3. з

9

36

5

2,5

13

I4

1.6

37

I8

l9

21

22

5

5

5

5

5

«11»

«11»

В В»

«Н»

«н»

6,5

3,5

3

АКК

АКК+МОО

gAK+IIg0

hid SOD +CaO

gAK+330(3 (S++IIgO

gAK .

hi„(SO„)

СаО

lIgO

25 .5

26 5

27 5

3

3

3

2,0

3

28

29

5

3

3

3

2,0

2O

3

5

5

5

5

3l

32 зза 33 .35

36

37

38

АКК+3300

It н

11

II

RAK+Ca0

II

°t

«и

«11»

Иа(ОЩ +CaO

11

«II»

° I

О,Ь

0,5

0,6

1.5

2,6 . 2,5

6.5

0,6

1,5

2 9 0

295.

0,5

0,6 I 5

2 9,6

2 95

0 9 S

6,6

2,О

0,5

0,66

2,6

2 5

o,z

0,2

o,z

3 3

3, 3

3 3

3 3

3 3

3 3

3 3

3 3

3 . 3

3 . 3

3 3

3 3

3: 3

3 3

3 3

3. 3

3 3

3 3

3 3

6,2

0,2

0,2

0,2

42

5

44 5

4S 5

46 5

47 5

0,2

0i2

0,2

0,2

0,2

0,2

6,2

48

49

So

51

52

53

54

5

5

5

5

ВКЕОЕ

«и».

«Н»

«и»

II

Л4(0(ЪЪ+Нво

«н»

0,2

02

6,2

02

56

57

58

59

О,2

5

5

6 2

0,2

6,2

0,2

«и»

«н»

«« Ь

AN(- алвмокалВевые квасцы, OAK - келеаоаимониеаые квасцы. Соотновение меВкду,слоним трехвалентнык металлов и оксидами двухвалентных металлов равно 1:1. О опыте 33 раствор дополнительно содериит 8,0.мас.\ гумата

0,5 мас.z навести, а ° опыте 34 " 8,0 мас.g гуиата кальцию

0 5

0,7

It0

1,0

0,5

0 5

0 ° 5

0 5

0,5

093

1,1

0,5

ОД

0 5

ot5

0,5 0,5

0,5

0 5

О, 5

6 5

0,5

0,5

0,5

0.5

0 5

0,5

o„S

О,5

0,5

0,5

0 5

D5

oii5

0,5

0 5

0 5

0 5

0,5

0,5

095.

0,5

095.

0 5

0.5.

0,5

0 5

o,ã

0,2

0,3

0 3

093

o,ç

0,2

Oi2

OI2

0,2

0,2

0,2

0,2

o,z

0,1

0,4

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

О,Z

О,2

0,2

0,2

0,2

0, 2

0,2

092

68

0,8

0„2

0 5

0,6

1,О

1,5

2,0

2 ° 5

1,0

IВ5

2,0

2t5

1;0

1,0

l,O

1,0

1,0

1,0

1,0

1 ° 6

1,О

1,0

1,6

1,0

1,0

1,0

1,6

l,O

1,0

1,0

1708823

Табли а 2 енст, А

Юлит Плотность, р,г/си>

Условна л влэкость, Р с г5сиа

36/76

27/27

9/18

2)/45

21/39

30/66

9/18

21/45

21/39

30/66

3/Э

45/87.18,6

22>3

1,68

17

12

12

16

14

18

12

16

)4

)в

12

l,68

l,o7

1,66

l,06

1,66

1,08

1,08,.

1>08

1,08

1 ° 05

1,08

1 07

21/30

51/96

9/lв

12 21

15/36

6/15

24/33

1>67

),ОВ

1 ОВ

1,08

1,08

t,î7

1>07

24/33

21/36

12/27

15/36

60/63

9/24

72/102

$o/36

66/93

9/21

12/27

3/9

4Ь

9/18

3/б

30/54

24/45

18/27

21/Зз

33/66

27/42

18/Зо

12/24

15/33

)в/зз

69/Т 08

54/99

57/90

66/99

66/105

42/48

36/36

33/36

Зо/ЗЗ

33/33

75/135

72/126

66/96

S7/a7

75/145 е

Ф

Условна» влакость олрвделллась мв висиоеииетре де 5 ло слвдувдед методике) в воронку ааливали 506 w бурового раствора )> Енксироеали

spew аитеканил 300 ил этого раствора. Влвиость води в этом случае равна 9 с.

2

4

6

7 в

11

12

13 14

1$ 16

17

18

l9

21

22

23

24

26

27

28 29

31

32

33

34

36

37

38 .

39

4о

41

42

43 .44

46

47

48

49

56

51

52

53

54

56

57

sa

59

),67

1 07

1 о7

1,08

1>08

1,08 .t>08

t 08

1,08 .

I,68

),ов

1>08

1,67 t 07

1,08

1,08

l,08

),o7

t>07

I oá

1,67

1,07

1>07

1,66

4,об

1,08

),ов

1,67

1,07

1,07

1,08

j 68

t>07

),o7

1>07 .

),ОВ

1,68

1,68

).о7

1>07

14

19

12

13

11

13

13

13

t2

f3 .12

13

17

14

16

12

12

11

)2

)В

18

14 го

16

16

14

13

18

22

21

18

16

26 ,19

14

18

19

19

17

17

5 0 э,о э o

6,0

4>5

5.6

3. о зо

$>0

$ .0 6,0

5.5 з,е э,е з,е з,е з,о .3,0

3.0

3> О

3,2

5,5

6,0

4,0

3,5

6,0

4,S

3 .5

3,0

4>0

54,о з,$

5,0

6, O

5,4

3, О

3Äo

5 8

6,2

4,2 з,в

Э>5

36

5,6

5,0

3 ° 2

3>0

3,2

6,0

5,6

3>0

3,6

3,1

6,1

5.5

З>6

З,о

Э,2

2,6

2,6

2>3

2 0

2>5

2,5

2>3

2,0

2>5

2;5

2,8

2,8

2,6

2,6

2,7

2>5

2>l

2,$

2,В

2>6

3,5

2.3

2,6

2,О

2.3

2,$

2,2

2,6

3,9

4,1 з.в

6,2

S>9

3,6

3,0 .2,О

2,4

2,4

3»1

2.7

2>5

2,4

2,4

2>7

2>6

2,5

2,3

2,3

2 ° 7

2,7

2,4

2,О

2,0

2,7

2>6

2,2

2,О . 2,0

41,$

46,1

59,6

59,9

41,5 .

46,1

59,6

59,9

35,2

36 .5

36,0

40,О

39,0

38,6

37,е

38,5

41,0

41,0 зе.s

46,0

19,6

$7,9

53>3

59,6

61,4

61,7

11>2

12 ° 4

16,7

16,2

17>2

10,9

12>1

19;2

22,2 бе,s

62,2

62,4

17,В

20,1

54,3

6),3

6I >S

)В,3

21,2

62,5

64>2

64,5

19>4

2),О

63,0

63,7

64,0

19,8

2I >5

63,5

64,1

64,5

1708823

Таблица 3

* Образец — состав раствора иэ табл. 1.

Составитель Л.Бестужева

Редактор T.Ëàýîðåíêî Техред М.Моргентал Корректор С.черни

Заказ 402 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101