Буровой раствор

 

Сущность изобретения: буровой раствор содержит, мае. %: сапропель 2-10; гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость 0,2-0,8; вода - остальное. Характеристики раствора: раствор обладает повышенной ингибирующей способностью, простой технологией регулирования фильтрационных свойств и низким расходом химических реагентов. 1 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7 1

Х (54) БУРОВОЙ РАСТВОР (21) 4790232/03 (22) 08,02.90 (46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений (72) В.А. Е вецкий, А.А. Гонцов, А. И, В а реца, Э. В. Серебренникова, Ю. H. Мойса, Г. А, Мишенин, Н. И. Сыченко и Г. В, Бондаренко (53) 622.243.144.3(088.8) (56) Косаревич И, В, и др. Сапропелевые буровые растворы. — Минск; Наука и техника, 1987. 190 с.

Казьмин А. В, и др. Буровые растворы для месторождений Западной Сибири.—

Нефтяное хозяйство, 1979,М 11, с. 52-53.

Изобретение относится к бурению геологоразведочных и нефтяных скважин и предназначено для их промывки.

Известен буровой раствор. содержащий хлористый калий. твердую фазу, в качестве которой используется бентонит, реагент — стабилизатор, например, карбоксиметилцеллюлоэу и конденсированную сульфит-спиртовую барду, реагент — раэжижитель, например, окзил в сочетании с гидроксидом натрия и известью, и воду, Недостатком бурового раствора являются низкие ингибирующие свойства. Следствием этого является низкая эффективность предупреждения осложнений, связанных с обвалами неустойчивых пород, Другим недостатком является большой расход ингибирующей добавки (хлористый,калий), который составляет 3 — 5%, Кроме того, для поддержания технологических параметров бурового раствора на неI

ЫХ,, 1 1749225 А1 (57) Сущность изобретения: буровой раствор содержит, мас. $: сапропель 2-10; гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость 0;2 — 0,8; вода — остальное. Характеристики раствора: раствор обладает повышенной ингибирующей способностью, простой технологией регулирования фильтрационных свойств и низким расходом химических реагентов. 1 табл, обходимом уровне требуется большой расход химических реагентов — стабилизаторов и разжижителей.

Наиболее близким к изобретению является буровой раствор, содержащий гидрофобизирующую жидкость, твердую фазу, в фь, кастве которой используют бентонит или «О глинистый шлам и воду, Для ингибирования бурового раствора требуются малые добавки кремнийорганической жидкости, которые составляют 0,6 — 0,8%, Однако наряду с ингибированием глинистых частиц происходит их пептизация и разупрочнение. Вследствие этого ингибирующие свойства бурового раствора являются низкими, что обуславливает низкую эффективность предупреждения осложнений, связанных с обвалами неустойчивых пород. Другим недостатком является то, что для регулирования фильтрационных свойств бурового раствора необходимо использовать дефи1749225

15

40

55 цитные синтетические продукты — карбоксиметилцеллюлозу или конденсированную сульфит-спиртовую барду, Целью изобретения является улучшение качества бурового раствора эа счет повышения ингибирующих свойств при одновременном упрощении технологии регулирования фильтрационных свойств и сокращении расхода химических реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор, содержащий гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость, твердую фазу и воду, в качестве твердой фазы содержит сапропель при следующем соотношении ингредиентов, мэс.%: гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкссть 0,2-0,8; сап ропель 2 — 10; вода — остальное, Улучшение качества бурового раствора достигается за счет повышения ингибирующих свойств при одновременном упрощении технологии регулирования фильтрационных свойств и сокращении расхода химических реагентов.

В качестве гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости могут быть использованы КЖ вЂ” 10, ГКЖ вЂ” 11 или

Петросил — 2М.

Глдрофобизирующая кремнийоргэническая жидкость ГКЖ-10 представляет собой водно-спиртовой раствор мононатриевой соли этилсилантриола, а

ГКЖ вЂ” 11 — водно-спиртовой раствор метилсилантриола. Эта — желтоватые или светлокоричневые однородные жидкости, Они имеют плотность 1170 — 1190 кг/м и рН 13— з

14.

Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость Петросил - 2М предсталяет собой водно-спиртовой раствор метилалюмосиликоната натрия, Это — легкоподвижная жидкость, имеет плотность 1170-1190 кг/м и рН 13 — 14.

Сапропели представляют собой тонкоструктурные коллоидальные отложения водоемов, содержащие органические и минеральные компоненты биогенного и привносного характера. Добычу сапропелей из водоемов (озер) осуществляют гидромеханизированным способом их экскавации земснарядами в сочетании с гидротранспортом по трубопроводам. Применяются сапропели в качестве удобрения в сельском хозяйстве, а также при бурении скважин в качестве стабилизатора и структурообразователя буровых растворов. для облегчения цементных растворов.

Сапропели различаются по органическому, кремнеземистому и карбонатному типам, Отличие их друг от друга состоит в различном составе органической и минеральной части, Для получения предлагаемого бурового раствора может быть использован любой их этих сэпропелей.

Используют органический сэпропель озера Судобль, кремнеземистый сапропель озера Червоное, карбонатный сапропель озера Вечер, Органическая часть органического сапропеля содержит, %; битум 5; легкогидролизуемые вещества 25; гуминовые вещества

31,1; трудногидролизуемые вещества 10,2; негидролизуемый остаток 30,1; углерод

58,4; водород 7.3; азот 5,9; кислород 28,3.

Органический сапропель содержит следующие минеральные вещества, %: СО2 2,Р;

5|02 7,4; А120з 1,0; ГезОз 2,3: СаО 1,1; MgO

0,3, Органическая часть кремнеземистого сапропеля содержит, %: битум 4,6; легкогидролизуемые вещества 27,2; гуминовые вещества 29,4; трудногидролизуемые вещества 8,9; негидролизуемый остаток 28,8; углерод 52,3; водород 6,7, азот 4,1; кислород

36,6. Кремнеземистый сапропель содержит следующие минеральные вещества, %: СО2

3,2; SiOz 33,9; А1 0з1,1; РерОз3,6; СаО 1,3;

MgG 0,2, Органическая часть карбонатного сапропеля содержит, %: битум 3,2; легкогидролиэуемые вещества 18,2; гуминовые вещества 58,8; трудногидролиэуемые вещества 4; негидролизуемый остаток 20,5; углерод 55,8; водород 7,8; азот 4; кислород 31,7.

Карбонатный сапропель содержит следующие минеральные вещества, %: СО2 20,5;

SiQ>22,8; Atz0g 3,2; Ре20з 11,5; СаО 21,9; MgO

1,1.

Экспериментальные работы выполнены путем оценки обычно измеряемых технологических характеристик с использованием общепринятых методик и приборов. Плотность (0) измеряют пикнометрическим методом; условную вязкость (УВ) — с помощью воронки В БР-1; водоотдачу (В) — на приборе

ВМ вЂ” 6; статическое напряжение сдвига через 1 и 10 мин (СНС1/1о) — на приборе СНС вЂ” 2; рН вЂ” на приборе рН-340; ингибирующие свойства оценивают с помощью прибора для набухания грунтов ПНГ путем измерения коэффициента набухания бентонита (K), представляющего собой отношение объемов жидкости и сухих частиц.

Пример 1. В 988 г (98,8 мэс,%) воды вносят10 г(1,0 мас,%) органического сапропеля и перемешивают до получения однородной суспенэии. Затем вводят 2 r (0,2 мас,%) ГКЖ-10 и производят перемешиваwe в течение 1 ч, Полученный буровой раствор характеризуется следующими

1749225 параметрами: р = 1005 кгlм;УВ = 25 с; В =

=15 см, СНС1/1o = 8/12 дПа; рН = 11,10; К =

=0,55.

Пример 2. В 978 r (97,8 мас,%) воды вносят 20 г (2 мас, ) органического сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии. Затем вводят 2 r (0,2 мас. ) ГКЖ вЂ” 10 и проиэвод т перемешивание в течение 1 ч. Полученный буровой раствор характеризуется следующими параметрами: р = 1010 кгlм"; УВ = 25 с; В = з, =6 см; СНС1/1о = 8/12 дПа; рН = 9,30; К =

=0,32, Пример 3. B 935 г(93,5 мас. ) воды вносят 60 г (6 мас. ) кремнеземистого сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии. Затем вводят 5 г (0,5 мас. ) ГКЖ вЂ” 11 и производят перемешивание в течение 1 ч. Полученный буровой раствор характеризуется следующими параметрами: р = 1040 кг/м; У В = 24 с; В =

=8 см; СНС1/1о = 8/10 дПэ; pH = 9,30; К =

=0,35, Пример 4. В 895 г (89,5 мэс. ) воды вносят 100 r (10 мас. ) кремнеземистого 2 сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии, Затем вводят 5 г (0,5 мас. ) ГКЖ вЂ” 11 и производят перемешивэние в течение 1 ч, Полученный буровой раствор характеризуется следующими 3 параметрами: p= 1060 кг/м ; УВ = 28 с; В = з.

=7 см; СНС1/1o = 8/12 дПа; pH = 8,75; К =

=0,28, Пример 5. В 895 г (89,5 мас. ) воды вносят 100 г (10 мас. ) карбонатного сапро- 3 пеля и перемешивают до голучения однородной суспензии, Затем вводят 5 r (0,5 мас, ) ГКЖ вЂ” 11 и производят перемешивание в течение 1 ч. Полученный буровой раствор характеризуется сгедующими 4 параметрами:р =1060 кг/м; УВ =25 c; В =

=7 см; СНС1/1о = 10/16 дПа; рН = 895; К =

=0,30.

Пример 6. В 892 г (89,2 мас. ) воды вносят 100 г (10 мас,%) кремнеземистого 4 сапропеля и перемешиваю до получения однородной суспензии. Затем вводят 8 г (0,8 мас. ) Петросила — 2M и производят перемешивание в течение 1 ч.

Полученный буровой раствор характе- 5 . ризуется следующими параметрами; р =

=1060 кг/м; УВ = 28 с; В = 6 см; CHC1/10 =

=11/17 дПа; рН = 9,25; К = 0.22.

Пример 7. В 872 r (87,2 мас. ) воды вносят 120 г (12 мас. ) кремнеземистого 5 сапропеля и перемешивакт до получения однородной суспензии. Зат эм вводят 8 г (0,8 мас. ф) Петросила — 2M и производят перемешивание в течение 1 ч, П )Jty енный буровой раствор характеризуется следующими параметрами: р = 1065 кг/м; УВ = 28 с; В = з.

=6 см; СНС1/1o= 12/17 дПа; рН = 9,20; К =

=0,22.

5 Результаты экспериментальных работ приведены в таблице. При содержании сапропеля 2 — 10 мас. и кремнийоргэнической жидкости 0,2-0,8 мас. . (примеры 2-6) буровой раствор характеризуется удовлетво10 рительными технологическими параметрами: p - 1010 — 1060 кг/м; УВ =

=24; В = 6 — 8 см; СНС1/1о = 8 — 11/10—

17 дПэ; рН = 8,75 — 9,30, К = 0,22 — 0,35, Это свидетельствует о том, что буровой раствор

15 характеризуется повышенными ингибирующими свойствами по сравнению с известным раствором, для которого К = 0,60 — 0,72, При этом упрощается технология регулирования фильтрационных свойств бурового

20 раствора, поскольку исключается необходимость введения дорогостоящих синтетических полимеров. Так, например, если водоотдача бурового раствора составляет

6-8 см, то известный раствор в отсутствие

5 понизителя водоотдачи имеет водоотдачу э

17 см и только лишь в присутствии КМЦ вооотдача снижается до 8 см, При содержании сапропеля 1,0 мас, (пример 1) буровой раствор характеризует0 ся К = 0,55 и имеет незначительное преимущество перед известным, для которого K =

=0,60, Кроме того, он имеет высокую водоотдачу, которая составляет 15 см . Поэтому уменьшение содержания сапропеля относи5 тельно 2 мас. существенно снижает качество бурового раствора.

При содержании сапропеля 12 мас. (пример 7) буровой раствор характериэуетcR одинаковыми ингибирующими свойствэ0 ми (К = 0,22) с раствором, содержащим 10 сап ропеля (и ример 7). Остал ьн ые технологические параметры этих растворов также близки друг к другу, Поэтому увеличивать содержание сапропеля относительно 10

5 мас. нецелесообразно, поскольку это не приводит к улучшению качества бурового раствора, Анализ результатов испытаний буровых растворов 10-12 в сопоставлении с буровым

0 раствором 3, содержащим те же количества ингредиентов, показывает следующее.

Коэффициент набухания бентонита в фильтратах буровых растворов 10 — 12 высок и составляет 0,70-0,78, в то время как коэф5 фициент набухания раствора 3 значительно ниже и составляет 0,35. Поэтому буровой раствор обладает более высокими ингибирующими свойствами, Положительный эффект достигается только в том случае, когда

1749225

Формула изобретения

Буровой раствор, включающий гидрофобиэирующую кремнийорганическую жидкость, твердую фазу и воду, о т л и ч а ю5 шийся тем, что, с целью улучшения качества бурового раствора за счет повышения ингибирующих свойств при одновременном упрощении технологии регулирования фильтрационных свойств и сокращении рас10 хода химических реагентов, он содержит в качестве твердой фазы сапропель при следующем соотношении ингредиентов, мас.$: сапропель 2-10; гидрофобиэирующая кремнийорганическая жидкость 0,2—

15 0,8; вода — остальное. рн К

Состав, нас.2 (вода - остальное) Буровой4 раствор по примеру

Р, Ув, с

КГ/I(<

В, смт

cite

ГКК

Колике- Тип ство

Тип

Количество

Предлагаемый

ГКК - 1О

1,О

0,2

0,2

Органический

II

Креннеэенистыд

1010

ГКК 10

ГКЕЕЕ - 1 t

1040

0,5

0,5

0,5

0,8

0,8

1060

ГКЙ - 11

ГКМ - 11

Пвтросил-2<<

Петросил-2Н

1060

1О

Известковыд

Креннеэемистыд

12

1030

8

10

Бентонит и 4; ГКЕ< - 11 0,5

Бентонит и 4< ГК." - 11 и 0,5; К<<Ц и 0,2

1040

Гидроксид натрил О,tl

Креннеэенистыв

Кремнезенистый

IKti - tt

0,5

1005

Составитель B.Eaåöêèé

Техред M.Moðlåí Tà/3

Редактор Н.Рогулич

Корректор П.Гереши

Заказ 2663 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 сапропель и кремнийорганическая жидкость используются в сочетании друг с другом.

Таким образом оптимальным является раствор при содержании 2 — 10 мас. f, сапропеля и 0,2 — 0,8 мас.$ гидрофобиэирующей кремнийорганической жидкости, Экономическая эффективность применения предлагаемого бурового раствора может, быть получена за счет сокращения затрат времени на борьбу с осложнениями, повышения производительности буровых работ в сложных условиях, а также за счет сокращения расхода химических реагентов.

25 15

25 6

24 8

2Â

25 7

28 6

28 6

22 17

25 8

26 11

18 40

i Ь 40

8/12 11, 10

8/12 9,30

8/10 9,30

8/12 8,75

10/16 8,95

11/17 9,25

12/17 9,20

11/15 12,20

10/t2 12,15

8/12 12,25

0/О 7,0

О/О 12 l0

0,55

0,32

0,35

0,28

0,30

0,22

0,22

0,72

0,60

0,78

0,72

0,70