Способ получения безглинистой промывочной жидкости

 

Использование: бурение и освоение скважин. Сущность изобретения: смешивают раствор хлорида цинка и 40%-ный раствор гидроксида натрия. Весь объем раствора гидроксида натрия смешивают с 1-2 объемами раствора гидроксида натрия, вводят реагент-стабилизатор на основе полисахаридов в количестве 0,4 - 0,J мае % и добавляют оставшийся объем раствора хлорида цинка 1 табл.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805922/03 (22) 26.03.90 (46) 23.07.92, Бюл, N 27 (71) Нижне-Волжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики (72) М.M.Áûñòðîâ, К,А,Рахимов, М.А.Рябская и Г.А.Семенычев (56) Ангелопуло О.К. и др. Безглинистые промывочные растворы. — Нефтяник, 1971, N 6, с. 10-12, Хахаев Б.Н. и др. Опыт применения гидрогеля магния в качестве бурового раствора при проводке сверхглубоких скважин на площади Щубаркудук. — Бурение, РНТС, 1975, N 7, с. 14 — 17, Авторское свидетельство СССР

Изобретение относится к способам получения промывочных жидкостей на водной основе и может быть использовано при бурении и освоении продуктивных пластов, преимущественно в условиях аномально высоких пластовых давлений.

Известен способ получения безглинистой промывочной жидкости, заключающийся в смешивании насыщенных водных рассолов хлорида кальция и сульфата магния в объемном соотношении 1,5:1 соответственно до образования пасты, затем вводят в пасту полимер, после чего проводят разбавление водой (до 250% воды к объему пасты).

Известен также способ получения безглинистой промывочной жидкости, заключающийся в смешивании хлористого магния с каустической содой, добавлении концентрированной сульфитспиртовой барды (КССБ), карбоксиметилцеллюлозы, нефти, крахмала и других добавок. м. Ж«, 1749228 Al

N - 664986, кл. С 09 К 7/02, 1975, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗГЛИНИСТОЙ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ (57) Использование: бурение и освоение скважин. Сущность изобретения: смешивают раствор хлорида цинка и 40%-ный раствор гидроксида натрия. Весь объем раствора гидроксида натрия смешивают с

1 — 2 объемами раствора гидроксида натрия, вводят реагент-стабилизатор на основе полисахаридов в количестве 0,4 — 0,7 мас,% и добавляют оставшийся объем раствора хлорида цинка. 1 табл.

Наиболее близким к изобретению является способ получения безглинистой промывочной жидкости, заключающийся в растворении в воде кристаллического хлористого цинка, каустической соды, перемешивании этих компонентов с образованием гидроокиси цинка, являющейся структурообразующей твердой фазой. После образования структуры жидкость стабилизируют вводом карбоксиметилцеллюлозы и тщательно перемешивают до получения однородной жидкости. При этом компоненты раствора берут в количествах, мас.%; хлористый цинк 5-55; каустическая сода 2,5-15; карбоксиметилцеллюлоза 1,5 — 3; вода — остальное.

Однако полученный данным способом раствор с низким содержанием твердой фазы имеет черезвычайно высокие реологические показатели при очень низких структурно-механических свойствах. Более того, введение утяжелителя приводит к еще!

749228 большему ухудшению струк.урно-реологических oaofiloTB, что, в свою очередь, HP обеспе-,ивает необ одиму,о стабильность жидкости, Целью изобретения является улучшение структурно-реологичес ких показателей. повышение стабильности жидкости при сохранении фильтрационнь|х свойств.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения безглинистой промывочной жидкости, включающему смешивание раствора хлорида цинка с раствором каустической соды, перемешивание. введение реагента-стабилизатора на основе полисахаридов, весь объем раствора гидроксида í-три;-; смешивают с частью раствора хлорида цинка, который берут в количестве, рaâí M 1 — 2 объемам раствора гидроксида натрия, причем используют раствор гидроксида натрия концентрацией 40 мас. /,„ вводят Реагент-стабилизатор на основе полисахаридов и добавляют оставшуюся часть раствора хлорида цинка, при этом реагент-стабилизатор вводят в количестве

0,4-0,7 мас %

Способ осуществляется следующим образом.

По =-аданному составу раствора рассчи. ывается количество компонентов, требуемое для получения необходимого количества раствора.

Из рассчитанных количеств 7пС!2 и ! !аОН готовтятся их водные растворы. При этом раствор NaOH готовится концентрированным {40% NaOH, / 1400 кг/л), а в оставшейся части воды растворяется ZnCI2 (его концентрация может колебаться в широких пределах в зависимости от выбранного состава).

Весь объем раствора NaOH смешивается с равным ему или вдвое большим объемом ZnClz и перемешивается до получения однородного сметаноподобного раствора.

В полученный сметаноподобный раство:> вво ql>IToa полисахарид (КМ Ц, КМО Э Ц, крахмал и др,, . и перемешивается до полного растворения последнего.

В полученную систему вводится оставц!ееся коллчество раствора ZnCIz и перемешйвается до образования ОднородноЙ вязкой жидкости белого цвета, условно назван.-"ой стабилизированный гидроксидци -гковый раствор (СГЦР). Этот раствор может быть использован как самостоятельный буровой раствор (безглинистая промывочная жидкость), а в случае необходимости получен ля более высокой плотности может бь:TI-. доу-яжелен стандартными утяжеляющими р .агентамv {баритом, магнетитом v

55 др.), для чего в СГЦР вводится необходимое количес> гво утяжелител я.

Изменять концентрацию раствора

ЧаОН нельзя, а концентрация раствора

ZnClz, не лимитируется, поскольку раствор

ZnClg готовится из оставшейся воды. Обьемное соотношение первично смешиваемых растворов МаОН и ZnCI2 может быть в пределах от 1-1 до 1-2 соответственно. только в такой смеси можно эффективно растворить полисахарид, обеспечивая его максимальное стабилизирующее и структурирующее действие, Данные о параметрах и свойствах промывочной жидкости, полученнь!е по предлагаемому способу, приведены в таблице.

>Кидкость, содержащую, например, 60% ZnClg, 4% МаОН и 0,4% КМЦ, можно приготовить смешиванием растворов каустической соды и хлорида цинка в различных объемных соотношениях.

П р и и е р 1. 1 кг жидкости этого состава может б»,ть получен следующим способом.

Из расчетных количеств хлорида цинка, каустической соды и воды готовят растворы хлорида цинка (479 мл раствора 67%-ной ко!1центрации) и каустической соды (71 мл рас вора 40% íîé концентрации). Весь рас твор каустической соды смешивают с частью раствора хлорида цинка в обьемном соотношении 1;1 (по 71 мл) и при перемешивании в образующийся гидрогель вводят 4 г

КМЦ. перемешивание продол>кают в течение 1 ч ао образования однородной системы, После этого в полученный гидрогель. стабллизированный КМЦ, вводят оставшуюся часть раствора хлорида цинка (408 мл) и перемешивают в течение 2 ч до получения однородного раствора, Замеренные технологические параметры полученного раствора составляют; плотность 1800 кг/м, условная вязкость 57 с, з фильтрация за 30 мин 4 см ., статическое з напряжение сдвига (CHCI/Ip) 3/5 дПа, пластическая вязкость 26 мПа с, динами еское напряжение сдвига 39 дПа, стабильность 0 ,г/ з

Для возможности получения жидкости с плотностью 2500-2700 кгlм и использо3 вания ее для решения таких технических задач, как глушение аварийно-фонтанирующих скважин, прекращения выдавливания в ствол скважины пластичных горных пород под воздействием геостатического давления и других, в жидкость вводят баритовый концентрат в количестве 80--100 мас.ч. на

100 мас.ч, жидкости.

При утяжелении жидкости, содержащей

60% ZnCI2, 4% NaOH и 0,4% КМЦ. введением 85% барита параметры раствора следу1!4922(5 ющие: плотность 2 00 кгlм, условная вязГ з

Пример 4. Для получения 1 кг езглиз. кость 70 с, фильтрация 2,5 см; СНС1/lp =- нистой промывочной жидкости состава,/:

=5/9 дПа, пластическая вязкость 54 мПа с, ZnClz 60 ; NaOH 4; КМЦ 0,4; вода 35,6, при динамическое напряжение сдвига 121 дПа, использовании раствора NaOH 35 -ной з рН 4,0; стабильность 0 кг/м, отстой 0 . 5 концентрации необходимо использовать

Пример 2. 1 кг жидкости такого же раствор ZnClz 88/-ной концентрации в то состава получают следующим образом: из время как растворимость хлорида цинка в рассчитанных количеств хлорида цинка, ка- воде обеспечивает возможность получения устической соды и воды приготавливали раствора с максимальной концентрацией растворы хлорида цинка (479 мл раствора 10 75%. Таким образом, в данном случае (при

67 -ной концентрации) и каустической со- использовании раствора NaOH 35/) полды (71 мл раствора 40 ной концентрации), учить промывочную жидкость указанного

Весь раствор каустической соды (71 мл) сме- состава невозможно. шивают с частью раствора хлорида цинка в обьемном соотношении 1:2 (т,е, 142 мл) и 15 Пример 5, Для получения 1 кг жидкопри перемешивании в образовавшийся гид- сти состава, : ZnClz 50; МаОН 4; КМЦ 0,4; рогель вводили 4 г КМЦ, перемешивание вода 45,6, при использовании раствора продолжали в течение 1 ч до образования NaOH 35/-ной концентрации (82,2 мл) неоднородной системы. После этого в стаби- обходимо приготовить 561 мл 61,1/-ного лизированный КМЦ гидрогель вводят остав- 20 раствора ZnClz. Смешивают по 82.2 млмоль шуюся часть раствора хлорида цинка (337 растворов хлорида цинка и гидроксида намл) и перемешивание продолжали в течение трия. При перемешивании в образующийся

2 ч до получения однородной жидкости, гель вводят 4 г КМЦ, и перемешивают B

Технологические параметры получен- течение 1 ч до образования однородной синой жидкости составляют: плотность 1800 25 стемы, После этого в полученную гидрогелез, кгlм; условная вязкость 57 с, фильтрация 4 вую систему, стабилизированную КМЦ, см, СНС1/ю = 3/5 дПа, пластическая вяз- вводят оставшуюся часть (478,8 мл) раствокость 26 мПа с, динамическое напряжение ра хлорида цинка и перемешйвают в течесдвига 39 дПа, стабильность 0 кг/м, отстой ние 2 ч до получения однородного раствора, з

0оУ 30 Технологические показатели раствора слеПример 3. 1 кг жидкости этого же дующие: плотность 1550 кг/м; условная

-состава получают следующим образом; из вязкость 39 с; фильтрация 6 см; СНС1/1о расчетныхколичествхлоридацинка, каусти- О/О дПа; пластическая вязкость 13 мПа с; ческой соды и воды приготовили растворы динамическое напряжение сдвига 6 дПа, хлорида цинка (479 мл раствора 67/-ной 35 стабильность 0,0 кг/м; отстой 1/. концентрации) и каустической соды (71 мл Использование предлагаемого способа раствора 40 -ной концентрации). Весь рас- позволяет при меньших затратах утяжелитвор каустической соды смешивают с трех- теля получить более высокие показатели кратным раствором хлорида цинка (213 мл) плотности и стабильности растворов по и при перемешивании вводят 4 г КМЦ, пере- 40 сравнению с известными техническими ремешивание продолжают в течение 1 ч до шениями. образования однородной системы. После Низкая концентрация гидроксидцинкоэтого при перемешивании в полученную си- вой твердой фазы обеспечивает возможстему вводят оставшуюся часть раствора ность ввода в жидкость больших количеств хлорида цинка (266 мл) и перемешивают в 45 стандартных утяжеляющих компонентов, течение 2 ч до получения однородного рас- что, в свою очередь, создает реальные обьтвора. Технологические показатели пол- ективные предпосылки возможности полученного раствора следующие: плотность учения сверхтяжелых растворов

1800кг/м,условная вязкость54с.фильтра- (плотностью 2500 кг/м и выше) при миниз ция 15 см, СНС / о О/О дПа, пластическая 50 мальном количестве твердой фазы по сраввязкость 17 мПа.с, динамическое напряже- нению с известными системами тяжелы з тя лых ние сдвига 13 дПа, стабильность 30 кгlм, растворов, отстой 6%, рН 3. Формула изобретения

При введении в этот раствор 80 бари- Способ получения безглинистой промытового утяжелителя параметры его состав- 55 вочной жидкости, включающей смешивание ляют; плотность 2500 кгlм, условная . раствора хлорида цинка с раствором гидровязкость 82 с, фильтрация 12 см, СНС1 ю ксида натрия, перемешиваниесмесй, вве еО/ дПа, пластическая вязкость 21 мПа.с, ние реагента-стабилизатора на основе динамическое напряжение сдвига 23 дПа, полисахаридов, отличающийся тем, стабильность 20 кг/м, отстой 10 ; рН 4, что. с целью улучшения структурно-реологи1749228 да натрия, причем раствор гидроксида натрия используют с концентрацией 40 мас.%, а остальную часть раствора хлоридэ цинка вводят после введения реагента-стабилиза5 тора, при этом реагент-стабилизатор используют в количестве от 0,4 до 0,7 % от массы бурового раствора. ческих показателей за счет снижения вязкости при сохранении тиксотропности, повышения стабильности при одновременном сохранении фильтрационных свойств, раствор гидроксида натрия предварительно смешивают с частью раствора хлорида цинка, равной 1-2 объемам раствора гидрокси1

Состаа РастВОРВ, мас.а.

ОН Полмсанаонд

I ), .. бааса н Oa>stppy, ас.г Понааатсмм кг/мт уо Е, смт с

Оа ОН Ф С, Отстоа, деа кг/мт г

РВСТВОРВ

СНСТ» с аа

ДПа меа

Оарнт Ф>агме тмт

0,3

0,3

О 3

0,3

О.э

0>3

6.3

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,6

O,á

6,6

6,6

0,6

6,6

0,7

0,7

6,7

0,8 о,8

О,8

0 ° 3

6,3

6,5

0,7

0,7

0,7

0,4

О>,&

0 ° 4

0,6

6,5

166

6,5

8Î

0,5

0 5

0,7

0,7

6,8

0,6

0,6

6,5!

06

166

0,7

0,7

106 !

100

96

96

6,5

О. 5!

/3 68

Э/6

5/7

7,0 г,о

7,0 2,0

7,0 2,0

SO

41,6

al О

4>,О

2500!

76 3

549 1

96о а

21 l О 10

5,6 26

6,0 ФО

100 1 00 — -с

Составитель М.Быстров

Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор Н.Рогулич

Заказ 2563 Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Прсммеемнан Внд

НОСТЬ ЛО

ssptstsppy °

t>sssТаама а

Ф

3

5

7

9

ll !

13

14 !

tá !

>8

>9

21

22 гэ

24

25 гб г7

28

29 эо

31

32

33

Э4

36

З7

За

39 . 4о

41

42

43

44

46

47

48

49

>Фааеатнал

58

58

58

S8

&0

66

66

66

67

67

67

67

67

67

6S

67

67

2,5

2,5

2,5

2,0 з,o з.о

З D

З.О

3,0

З .0

4,6

5.0

6,0

6,0

3,0

5,0

6,0

5,0

5,0

5.6

5.O

5,6

5, 0.

5,0

5,О

e,о

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

4, О

l,O

S O

5,0

l,0

4, О

4,О

4,6

l,O

4,О

4. O

4,0

4,0

4,0

4,о

4,Е

4,0

6, 6

39,2

39,2

39,2

37.7

36,7

36,7

36,7

36,6

36,6

36,6

35,6

34,6

33,6

33,4

31,4

29,а

28,4

29,4

29,4

29.3.

29,3

29,3

29 ° 2

29,2

29,2

29,7

27,7

27,5

27,3

27,Э

27 3

35,6

35,4

29,6

29,4

35,6

35.5

35,5

35.5

30,3

30,3 зо, э зе,э

30,2

28,4

28,4

35,5 35,5

33 5

1780 !

786

l7eO

1866 l 860

1866

1866

1866

1 856

1836

1856

1856

1856

1856

1856

>900

1896

1070 ! 870

>ого

26IsO

2506

2500 2560

26Is6

2716

2626

2626

26>6

4 l

4>

56

53

59

49

57

69

>05

157

69

96 аэ

97

98

91

136

173

1t0

66

147

Фаэ

ТИ

7О

lts !

28

121

l to

117

139

152

163

172

208

2>6

>25

13!

356

12 !

18

13

4

4

5

2

3

5

О е

О

О

8

5

3

2,5

О

О

О е

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О/О 15

О/О 17

О/О 12

О/О 17

О/О 16

0/3 2!

0/0 !4

2/3 23

3/5 27 т/3 г!

3/5 26

5/8 34

7/ФТ 58

13/20 80

3/5 36

4/7 40

15/21 60

9/26 38

2/3 28

23/39 83

25/43 85

6/>2 31

St/92

73/120

21/28

0/О 15

О/е 18

О/0 23

О/6 26

2/3 28

0(0 !4

5/9 54

8/13 S9

9/15 65

13/25

6/ФО 56

2!/29

Э/5 4S

12/!9

l9/32

23/39 г!/30

27/4>

25/48

25/39

3S/58

>8/3 Ф S j

23/Ээ

48/72

21 3

26 3

16 3

25 Э,5

26 3,0

28 3,0

l9 3,0

39 3.0

II 3,6

36 3,6

39 4,0

45 4 0

61 4,5

84 4,5

68 3,6

69 4,6

8Ф l,o

95 4,0

172 4,6

168 4,0

56 4,6

4,0

4,0

4,6

13 2,0

20 3,6

3! э,о

35 3, О

36 Э,о

2d 3,0

121 4,0!

30 Is,o

160 4,0

4,0

Ф ls 4,6

4,0

76 5,0

5,6

4,0

4,0

5,0

5,0

4,О

4,0

5,6

>12 5,0

5,6

5,6

20 t5

l0

О

О

О.

О

О

О

О

О

О

0

6

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

3

5

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

0

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О е

О

О

О