Способ приготовления бурового раствора

 

Использование с целью повышения мгновенной водоотдачи при сохранении общей водоотдачи и одновременном сокращении расхода реагентов. Сущность изобретения: в воду последовательно вводят полисахарид, мас.% КМЦ 1-2, гидроксид натрия 0,1-0,5; карбамидная смола с содержанием метилольных групп 30-34% 1-10, бентонит 2-5, и перемешивают 1 табл.

1749227 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! !) (s!)s С 09 К 7/02

В 1 1 0 Ь" $

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

ЭЪ, И :ж)" скиф

ИЬ

0 (21) 4794490/03 (22) 21.02.90 (46) 23.07.92, Бюл. N. 27 (71) Ростовский государственный университет (72) В.А.Евецкий и И.М.Давыдов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1470758, кл. С 09 К 7/02, 1987. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА

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

Известен способ приготовления буроеого раствора путем растворения гидроксида натрия, крахмала и карбамидной смолы с низким содержанием метилольных групп (17 — 24%) в воде с последующим смешением полученного раствора с суспензией бентонита, не подвергнутого гидратированию.

Такой буровой раствор обладает низкой общей водоотдачей, что позволяет предупредить осложнения при бурении скважин, связанные с обвалами неустойчивых пород.

Недостатком способа приготовления бурового раствора является нулевая мгновенная водоотдача, в связи с чем буровой раствор не способствует разрушению забоя скважины, что не позволяет повысить механическую скорость бурения.

Наиболее близким к изобретению является способ приготовления бурового раствора путем растворения гидроксида натрия, крахмала и карбамидной смолы с повышенным содержанием метилольных групп (30 — 34%) в воде с последующим смешением полученнбго раствора с суспен(57) Использование: с целью повышения мгновенной водоотдачи при сохранении общей водоотдачи и одновременном сокращении расхода реагентов. Сущность изобретения; в воду последовательно вводят полисахарид, мас.%; КМЦ 1 — 2, гидроксид натрия 0,1 — 0,5; карбамидная смола с содержанием метилольных групп 30-34%

1-10; бентонит 2-5, и перемешивают, 1 табл. зией бентонита, не подвергнутого гидратированию. Такой буровой раствор обладает низкой водоотдачей, что позволяет предупреждать осложнения при бурении скважин, связанные с обвалами неустойчивых пород.

Недостатком способа приготовления бурового раствора является низкая мгновенная водоотдача, которая не превышает 1 см, Ввиду этого недостатка буровой рас3 твор с низкой эффеткивностью способствует разрушению забоя скважины, что не позволяет повысить механическую скорость бурения. Другим недостатком является большой расход реагентов, что обуславливает высокую стоимость бурового раствора, Целью изобретения является повышение мгновенной водоотдачи при сохранении общей водоотдачи и одновременном сокращении расхода реагентов.

Поставленная цель достигается путем того, что способ приготовления бурового раствора, включающий введение полисахарида, гидроксида натрия, карбамидной смолы с содержанием метилольных групп 30—

34%, бентонита в воду, осуществляют следующим образом: предварительно в воде растворяют карбамидную смолу с содержа1749227

I-I Y; M м е т 1 л о л ь и ы х > р у и и 3 0 3 4 т-,, vl e r1 o JI ученный раствор последоваrpf,bho вводят бентонит, гидроксид натрия и полисахарид, прлчем в качестве полисахарида используют карбоксиметилцеллюлозу а указанные 5 ингредиенты используют при следующем соатношен ии, мас.,(,. карбоксиметил цел л юлоза 1-2; гидроксид натрия 0,1-0,5, карбамлдная смола с содержанием метилольных групп 30 — 34/, 1- l0: бентонит 2-5; вода — 10 остальное, Повышение эф>фективности бурового раствора способствует разрушению забоя за счет повышения мгновенной водоотдачи при сохранении низкой общей водоотдачи и 15 одновременном сокращении расхода реа-e I I TO a, KaрЬоксиметилцеллюлоза (КМЦ) ставляет собой порошок белого цвета, растворимый в воде. 20

Каобамидная смола с повышенным содержан>лем метилольных групп KC — 11 представляет co60I сиропообразнуlо >KNQKocTb плотностью 1160 кг/м и вязкостью 15 с по

3 вискозиметру ВЗ-1, хорошо растворимую в 25 воде. Она содержит 62 /, сухих веществ, 30—

34 /, метллольных групп и имеет рН 8,5.

Гидрокслд натрия представляет собой бесцветную тверду>о массу или грануль>, хорошо растворимь1е в воде, 30

Э кс пер>лментальн ые работы по оцен ке технологических сво>йств бурового раствора, так же как, и свойств прототипа, Bblllorl нены путем оценки комплекса обычно измеряемых характеристик с использовани- 35 ем общепринятых методлк и приборов, Плотность (о ) измеряли пикнометрическим методом, условную вязкость (УВ) — с помощью ВБР— 1, мгновенную и общую водоотдачу эа 30 мин (соответственно Во и Взо) 40 — на приборе BM 6, статическое напряжение (СД} сдвига через 1 и 10 мин (CHC1!1о)— на приборе СНС вЂ” 2, рН вЂ” с помощью прибора рН-340, суточный отстой (СО) — с помош,ью мерного цилиндра вместимостью 45

100 мл, недиспергиру1ощие свойства — седиментационным анализом по оценке плотности (функции) распределения частиц бентонита определенного размера (гто — 70 мкм; rpg — 85 мкм; г1ОΠ— 100 мкМ; г11З вЂ” 115 50 мкм).

Определения Во производили с использова;>ием графического метода. B процессе измерения общей водоотдачи за 30 мин по

ВМ вЂ” 6 по секундомеру отмечали промежут- 55 ки времени, в ечение которых водоотдача достигала 1,2,3 см и т,д, Полученные значез нил наносят на график в системе координат водоотдача — время. Через полученные точки проводят кривую, а затем иэ начала каордиíа1 касательную к неи. Прямолинейный участок кривой, отсекаемый касательной, соответствует мгновеннси водоотдаче, Пример 1. В 670 г воды растворяют

10 г KC - 11, вносят 70 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии. Б 294 г воды растворяют 1 гидроксида натрия и 5 г KMLI, -- 350 и перемешивают до получения однородного раствора, Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспензии, Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас. /: бентонит 2; KMU, 0,5; гидроксид натрия 0,1; КС-11 1; вода — остальное. Он характеризуется следующими параметрами:

p=- 1020 кг/м ; YB=19 с; Взо == 12 см; В = з., з, =3,0см; CWCIilo =-О/4дПа; СО --0; рН =7,5.

Пример 2. В 670 г воды растворяют

10 г КС-11, вносят 20 r бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии. В 289 г воды растворяют 1 г гидроксида натрия и 100 г КМЦ-350 и перемешивают до г1олучения однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспензии.

Прлготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас. /: бентонит 2; КМЦ

1; гидроксид натрия 0,1; КС-11 1; вода— остальное. Он характеризуется следующими паоаметрами: р =- 1020 кгlм : YB =-22 с;

Взд =- 7 см; Во = 2,5 см: СНС1т1о = О/4 дПа; з,,. з, СО=О, РН =75.

Пример 3. В 615 г воды растворяют

50 г КС-11, вносят 35 г бентонита и перемеLLèâàþò до получения однородной суспензии, В?87 г воды растворяют 3 г гидроксида натрия и 10 г КМЦ-500 и перемешивают до получения однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспензии, Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас. /: бентонит 3,5:

КМЦ 1,0; гидроксид натрия О,", KC 11 — 5: вода — остальное. Он характеризуется следующими параметрами: Р= 1045 кгlм; УВ =

3.

=25с, Взо=5 см; ВО=2,5 см; СНС1/1о=4,5 дПа; Co=0; рН =85.

Пример 4. В 615 г воды растворяют

50 г КС вЂ” 11, вносят 35 r бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии. В 282 г воды растворяют 3 г гидроксида натрия и 15 r КМЦ-500 и перемешивают до получения однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспензии, Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас. /,: бентонит 3,5; КМЦ 1,5; гидроксид натрия 0,3;

1749227

КС-11 5; вода — остальное, Он характеризуется следующими параметрами: р = 1045 кг/м ; УВ = 32 с Взо = 4 см, Во =- 2,0 см;

CHC1/10=4/8дПа; CO = 0; рН = 8,5; гало =1,0 :

Г85=1,4 ; г100= 3,б ; r115= 1,8 через 1 ч; г70 = 0,4; г85 = 0,9 ; r100 = 3,0 ; г115=0,8 через 4 ч.

Пример 5. В 615 г воды растворяют

50 r KC-11, вносят 35 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии. В 277 г воды растворяют 3 г гидроксида натрия и 20 г КМЦ-600 и перемешивают до получения однородного раствора, Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспензии.

Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас., бентонит,3,5;

КМЦ 2,0; гидроксид натрия 0,3; КС-11 5; вода — остальное, Он характеризуется следующими параметрами; p= 1045 кгlм; УВ = 37 с; Во = 1, 5 см; СНС1/10= 6/12 дПа; СО =О; рН =8,5.

Пример 6. В 550 г воды растворяют

100 г КС-11, вносят 50 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспен- 2 зии. В 275 r воды растворяют 5 г гидроксида натрия и 20 г КМЦ-600 и перемешивают до получения однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом до получения однородной суспенэиии. 3

Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас. : бентонит 5; КМЦ

2; гидроксид натрия 0,5; КС-11 10, вода— остальное. Он характеризуется следующими параметрами; р = 1075 кг/м; УВ = 42 с; 3

Вз0=3 см; ВО=1,5см; СНС1/10= 6/12 дПа; з, СО=О; рН =9.

Пример 7, В 550 r воды растворяют

100 г КС-11, вносят 50 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспен- 4 эии. В 270 г воды растворяют 5 г гидроксида натрия и 25 г КМЦ-600 и перемешивают до получения однородного раствора, Оба состава смешивают друг с другом до получения однородной суспензии. 4

Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас. ; бентонит 5; КМЦ

2,5; гидроксид натрия 0,5; КС-11 10; вода— остальное. Он характеризуется следующими параметрами: p = 1075 кгlм; УВ = 45 с; 5 з, Взо = 2,5 см; Bp = 1,0 см; СН С1/10 = 8/12 дПа; С0 =0; рН =9.

Пример 8. В 565 г воды вносят 35 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии. В 332 г воды раство- 5 ряют 3 r гидроксида натрия, 15 r КМЦ-500 и

50 г КС-11 и перемешивают до получения однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспенэии. Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас. : бентонит 3,5; КМЦ 1,5; гидроксид натрия О,З: КС-11 5; вода — остальное.

5 Он характеризуется следующими параметрами: р= 1045; УВ =- 35 с; Взо=-4 см;

8p = О см ; СНС1/10= 4/8 дПа, СО = О, рН =

=8,5; r70 = 1,0о ; r85 = 1,4о : г100= 3,6 ;

r115 = 1,8 через 1 ч; r7o = 0,4 ; r85 =- 0,9 ;

10 г100 = 3,0 ; r115=0,8 через 4 ч.

Результаты экспериментальных работ приведены в таблице.

Анализ полученных данных показывает следующее.

15 При содержании бентонита 2 — 5 мас., КМЦ 1 — 2 мэс. ; гидроксида натрия 0,1—

0,5 мас,, КС-11 1 — 5 мас. (примеры 2 — 6) буровой раствор характеризуется удовлетворительными параметрами:,с 1020 — 1075

20 кг/мз; УВ = 22 — 45 с; СНС1/10= Π— 6/4 — 12 дПа. СО = О; рН = 7,5 — 9,0. При этом Вз0 = 3 — 7 см, а Во = 1,5 — 2,5 см . Это свидетельз з ствует о том, что буровой раствор характеризуется высокими значениями Во при

5 низких значениях Взо. Так, сопоставление примера 4 с известным способом показывает следующее. Оба буровых раствора характеризуются практически одинаковыми недиспергирующими свойствами (по пред0 лагаемому способу:

10 14,r 36, 18, 70=0 4, r85 09, r100 30 r115 08 по известному способу:

1,0, 1,5, 3,5 . 1,8

l70 =; Г85 =; Г100 = —; l 115 = ).

0,4 0,8 2,9 1,0

Взо бурового раствора низка и составляет 4 см и практически соответствует Вз0 по известному способу (3,5 см ), Однако Во бурового раствора составляет 2,0 см и в два з

О раза превышает Во по известному способу (1,0 см ), Это свидетельствует о повышении мгновенной водоотдачи при сохранении низкой общей водоотдачи, причем это обеспечивается при более низком расходе реа5 гентов (расход полисахарида составляет 1,5 мас. потив 4,5 мас. ; гидроксида натрия — 0,3 мас, против 0,75 мас. ; КС-11 5 мас. против 8 мас. соответственно), С увеличением содержания КМЦ отме0 чается снижение как общей, так и мгновенной водоотдачи. Из примеров 3 — 5 видно, что при одинаковых содержаниях бентонита, гидроксида натрия и КС вЂ” 11, с увеличением содержания КМЦ от 1 до 2 мас. Взо

5 снижается с 5 до 3 см, а Во — с 25 до 1,5 з смз, Однако при этом низкие значения Вз0 бурового раствора соответствуют Взо раствора по известному способу, а Во во всех случаях превышают максимальную величиHg Bp.

1749227

Экономическая эффективность применения заявляемого бурового раствора может быть достигнута за счет. повышения механической скорости бурения и сокращения расхода необходимых для его приготовления химических реагентов, платность распределения, 2, череэ 1 ч/4ч г г

Состав,нас. 2(вада остальное) Паранетры нт 0, „ с

Способ прнготоаленив бурового раствора по прина ру

i 01а, с снс 1, СО> 2 рп

Лпа ь

Оеито" tttttt " (Гидрок- . 1КО-11 нит (сир натрия) Предлегаеиыд

2

О/4 О 7,5

О/4 0 7 5

4/5 О 8,5

4/8 О 8,5

3,fl

2,5

2,5

2,0

1020 13 12

1020 27 7

1045 75 5

1045 32

2 05 01

t.0 0, 1

3,5 ti0 0i3

3,5 1„5 0 ° 3 5 1+ 3 6 1+

1075 е2 3

1075 45 2,5

1045 35 4

6/t2 О 8,5

G/12 О 9

Е/12 О 9

4/8 0 8,5

1,5

1,5

1,0

3,5 2,0 0,3 5

5 2,0 0,5 10

5 2 5 0,5 10

3 ° 5 1ю5 Ор3 5

6

8

14 36 18 15 23 а% Я3,5 4ь5 0175

1065 44 3,5

0/15 О 9,5

1,О

Кэее стнвд

О Приготовление осуцестелялн путал сиевення водного раствора гндроксида натрия, киц и кс"!t с суспенэнед бентоинта, Краянал.

Составитель В.Евецкий

Редактор Н.Рогулич . Техред M.Mîðt åíòàë Корректор п.Ãepe0362

Заказ 2563 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 роизводственно-издательский комбинаг "Патент", г. ужгород, ул,Гагарин, 101

При содержании КМЦ 0.5 мас,% (пример 1) буровой раствор имеет высокие значения как Во (3 смз), так и Взо (12 смз), Это свидетельствует о том, что уменьшение содержания КМЦ относительно 1 мас, $ не- 5 целесообразно, поскольку не позволяет сохранить низкую общую водоотдачу.

В результате введения водного раствора гидроксида натрия, КМЦ и КС-11 в суспензию бентонита (пример 8) буровой 10 раствор имеет нулевую мгновенную водоотдачу, В то же время, из примера 4 видно, что при такс м,же соотношении ингредиентов, но другом способе исполнения, а именно, путем смешения водного раствора гидро- 15 ксида натрия и КМЦс суспензией бентонита в среде KC-11, мгновенная водоотдача составляет 2,0 см .

Таким образом, повышение мгновенной водоотдачи достигается при содержа- 20 нии, мас.7: бентонит 2 — 5; гидроксид натрия 0,1 — 0.3; КМЦ 1 — 2; КС-11 1 — 10, посредством предварительного растворения в воде кэрбамидной смолы с содержанием метилольных групп 30 — 34о/ и 25 последующего введения в полученный раствор бентонита, гидроксида натрия и карбоксиметилцеллюлозы, Формула изобретения

Способ приготовления бурового раствора, включающий введение полисахарида, гидроксида натрия, карбамидной смолы с содержанием метилольных групп 30 — 34/, бентонита в воду, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения мгновенной водоотдачи при одновременном сокращении расхода реагентов, предварительно в воде растворяют карбамидную смолу с содержакием метилольных групп 30-340 и в полученный раствор последовательно вводят бентонит, гидроксид натрия и полисахарид, причем в качестве полисахарида используют карбоксиметилцеллюлозу, э указанные ингредиенты используют при следующем соотношении, мас, : карбоксиметилцеллюлоза 1 — 2; гидроксид натрия 0,1 — 0,5; карбамидная смола с содержанием метилольных групп 30-34 / 1-10; бентонит 2-5; вода— остальное,