Безглинистый утяжеленный буровой раствор

 

Сущность изобретения: раствор включает , мае. %: КМЦ-700 0,20-0,26; хлорид бария 14,8-28,5; сульфат цинка 11,5-22,1; воду - остальное, причем хлорид бария и сульфат цинка содержатся в стехиометрическом соотношении . Раствор способен утяжеляться до плотности 2700 кг/м добавками барита от 80 до 160 мае.ч. на 100 мас.ч. раствора. 2 табл.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4803950/03 (22) 30,01.90 (46) 07.08.92. Бюл. Q 29 (71) Актюбинское отделение Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института (72) M.M.Ãàéäàðîâ, M.À.Tàíêèáàåâ и У.С.Кара балин (56) Авторское свидетельство СССР

М.:664986, кл. С 09 К 7/02, 1978, Авторское свидетельство СССР

М 825574,,icii С 09 К 7/02, 1981, с

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе для бурения скважин на нефть и газ, используемым при бурении, вскрытии и освоении продуктивных пластов преимущественно в условиях аномально высоких пластовых давлений.

Известен безглинистый буровой раствор на водной основе, состоящий из хлористого цинка, каустической соды, карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и воды, Данный раствор имеет недостаточную плотность, в силу чего его нельзя применять на месторождениях с высокой степенью аномальных пластовых даалений (при К >1,75) ввиду опасности нефтегазоРпл

Ргидрос водопроявлений. Кроме того, данный раствор имеет неудовлетворительные технологические свойства.

Наиболее близким к предлагаемому является безглинистый буровой раствор, состоящий из карбоксиметилцеллюлозы, хлористого цинка, каустической соды. воды и барита, Недостатком этого раствора являются неудовлетворительные технологические

„,« Ы„„1752751 Al (54) БЕЗГЛИНИСТЫЙ УТЯЖЕЛЕННЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Сущность изобретения: раствор включает, мас.%: KMЦ-700 0,20 — 0,26; хлорид бария

14,8-28,5; сульфат цинка 11,5-22,1; воду— остальное, причем хлорид бария и сульфат цинка содержатся в стехиометрическом соотношении. РастВор способен утяжеляться до плотности 2700 кг/м цобавками барита от 80 до 160 мас,ч, на 100 мас.ч. раствора. 2 табл, свойства и низкая утяжеляющая способность. Так, при плотности 2300 кг/м и выше раствор имеет условную вязкость по СПВ-5 о 1500 с до "не течет" и практически не применим для бурения глубоких скважин.

Целью изобретения является повышение утяжеляющей способности раствора и улучшения его технологических свойств для получения высокоутяжеленной системы.

Поставленная цель достигается тем, что безглинистый утяжеленный буровой раствор, включающий карбоксиметилцеллюлозу, минеральную добавку, барит и воду. содержит в качестве минеральной добавки хлорид бария и сульфат цинка при следующем соотношении ингредиентов, мас,%:

Хлорид бария 14,8-28,5

Сульфат цинка 11.5-22,1

Карбоксиметилцеллюлоза со степенью полимеризации 700 0,20 — 0,26

Вода Остальное

Для достижения высокой плотности (до

2700 кгlмз) вводят баритовый концентрат в количестве 80-160 мас.ч. на 100 мас.ч. раствора.

1752751 чтобы раствор после завершения их ввода имел первоначальную плотность 12601680 кг/м . При первоначальной плотности менее 1250 кг/м удерживающая способ50

Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод, что предлагаемый состав безглинистого бурового утяжеленного раствора отличается от известного наличием минеральной добавки, а именно хлорида 5 бария и сульфата цинка, в результате взаимодействия которых получается конденсированный барит, являющийся одновременно активной твердой фазой — структурообразователем и утяжелителем, 10

В предлагаемом составе конденсируется активная коллоидная твердая фаза— сульфата бария, являющаяся одновременно структурообразователем и утяжелителем плотностью 4500 кг/м . В известных раство- 15 рах барит, вводимый для утяжеления, необходимо удержать во взвешенном состоянии, что непросто ввиду его крупных размеров.

Для этого в указанные растворы вводится глина, обладающая малым удельным весом. 20 Наличие в растворе большогд количества твердой фазы: структурообразователя (глины, гидроксидов металлов) и утяжелителя (барита) приводит к снижению утяжеляющей способности раствора и ухудшению его 25 технологических свойств.

Таким образом, предлагаемйй состав ингредиентов повышает утяжеляющую способность раствора и улучшает его технологические свойства. Безглинистый утяжеленный 30 буровой раствор плотностью 2700 кг/м обладает хорошими технологическими свойствами, Для экспериментальной проверки предлагаемого состава было приготовлено

22 смеси (табл; 1, и. 5 — 26) при различных соотношениях ингредиентов, из которых оптимальными являются 11 (и. 7-14, 17-19), аналогичные показатели для известного со става приведены в табл. 1 (и. 1-4). 40

Из табл. 1 видно; что уменьшение со-. держания КМЦ ниже 0,20% привбдит к росту фильтрации (и, 5 и 15), а выше 0,26% наблюдается рост вязкости и СНС при незначительном снижении фильтрации (и, 16)

Опытным путем установлено. что хлорид бария и сульфат цинка необходимо вводит в стехиометрическом соотношении, ность раствора недостаточна (Т и СНС) и раствор нестабилен (табл. 1, и. 5 и 6).

Пример. Набирают 543 мл воды и вводят хлорид бария и сульфат цинка по

312,5 r и 242,1 r соответственно и КМЦ

2,861 г. После тщательного перемешивания вводят необходимое количество барита (и, 17 — 20).

В полученном таким образом безглинистом буровом растворе достигается следующее оптимальное содержание ингредиентов. мас.%;

Хлорид бария 14,8 — 28,5

Сульфат цинка 11,5 — 22,5

КМЦ 0.20 — 0,26

Вода .. Остальное

Барит вводится после приготовления раствора для повышения плотности до

2700 кг/м в количестве 80 — 160 мас. ч. йа

100 мас,ч раствора, Для сравнения в аналогичных условиях готовили известный безглинистый буровой раствор. состав которого приведен в табл. 1 (и. 2 и 4).

Из табл. 1 и 2 следует, что предлагаемый безглинистый буровой раствор предлагаемого состава йри оптимальном содержайии ингредиейтов обладает рядом преимуществ.

ho сравнению с известным, а именно достйгается повышение утяжеляющей способности раствора, что видно по плотности (2700 — 2710 кг/мэ), и улучшение его технологических свойств.

Формула изобретения

Безглинистый утяжеленный буровой раствор, включающий карбоксиметилцеллюлозу, минеральную добавку и воду. о т ли ч а ю шийся тем, что; с целью увеличения утяжеляющей способности раствора при одновременном улучшении его технологических свойств, он в качестве минеральной добавки содержит хлорид бария и сульфат цинка при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Хлорид бария 14,8 — 28,5

Сульфат цинка 11,5-22,1

Карбоксиметелцеллюлоза со степенью полимериэации 700 0,20-0,26

Вода Остальное причем хлорид бария и сульфат цинка содержатся в стехиометрическом соотношении, 1752751 таблиц °

Покат ° renv раствора

Пло™ость, Ьювкость ФильтРа" СНС в, РМ кг/ мт 7С!Е цнл . Дла т, с еао сит/30 н

Номер

n/n

Состав раствора, мас,2

:) -.: .." .- .:..:I!!облака бари» тового концентрата, мас.v ма 100 мас.ч. раствора

«» ь»

ВеС12 Zn 504 Ьода

ВпСЕ кнеЕ-700

Стабнльмост ° ° г/смь

1О9О

2546

152

369

Капает

2,5

2,5

10!0

10iO

Остальное

11

l,11«

3,0 э,о

2,4

2,5

5,0

О

3,6

О!

О ° 8/0,8

5/20

1/3

50/75

7,0

7,о

6,6

6,0

O,а0

0,00

0,00

0,00

150

II,S

6,S

3/5

6 ° 03

160

BO

So !

Эо

1SO

l7O

7 блмв ° 2

»

"""ьЕ"

Состав раствора ° мас S!!сбавка бернтоеого концентрата, мас;ч. на

100 мас.ч. раствора

Покааатели раствора

ВвСЕС ZOSOI OS!I

Вода

nocne nporpeee . до nporpeea

СНС дПа

Стабильность, r/Cn!

Плотность кг/н т рН Стабиле» ность г/ сит

СНСеде, рМ дде

° мльтра» цнл г смт/30 нии

Ьлв, кость гто

Ега

6пе» кость

Mp

ФильтраЦНЛ1 смт/30 ми

Плот» ность кгlнт

2220

91/1 09

ll,5 0,26 Остальное

13,2 0 26 -""

22,1 0,26 -"23,1 0,26 -"14,8!

96/120 6 ° 0 0,00 2220 33,0 3 ° 0

6,0 0,00

35,0 3,5

116/180

138/145

I 66

l 3O

23,5

I8,5

19;8

49,0 3,0

81,0 3,0

S! О 3,5

5,5 0,00

5,0 0,00

142/206 5 ° 5 0 ° 00 2510

158/190 5,0 0,04 2710

162/200 4,0 0,00 2430

27ЕО

2430

42,0 3 ° 0

49,5 3 ° O

Не течет и р н н е v а и и е, прогрева!в!а осуцестеллют прн 130 с е течение 7 ч.

Составитель Л. Бестужева

Редактор В. Петраш Техред M.Mîðråíòàë Корректор Л. Лукач

Заказ 2733 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

Кавестммд ре с T вор

2 5

3 30

4 30

Лредлвгавммд

6

8

11

Е2

Еэ !

16

17

18

19

21

22

23

24

0,15

0,15

0,20

0,20

0,20

0,26

0,26

0,26

0,26

0,26

О;15

0,30

О ° 26

0,26

0,26

0,26

0,26

0,26

6,26

0,20

0,20

0,26

13,2

l3,2

14,8

14 ° 8

I4,S

14,8

2Э,5

23 5

23,5

23.5

23,5

23,5

26,5

28,5

23,5

28,5

29,8

29,3

29,8

14,8

14,8

23,5

1012 !

0,2

1l,5

11,5

11 5

11,5

18,2

18,2

18,2

18,2

18,2

I8,2

22,1

22,1

22,1

22,1

23,1

2Э,Е

2Э,! !

I!5

11,5

18,2

«11

I °

«1 °

1 ° н

I °

I °

° н

«!! н

II и! °

«и»

1! н

11«

Варит

2096

15áO

24О0

2600

4 I2

° ила дает

4,5 5,0

10,0 4,0

26,0 3,5

35 ° О Э,5

20,0 3 ° S

28,0 3,6

49,0 3,0

1705 905

4205 1,0

9 0 4,5

26,0 3,5

31,О 3,0

Кайаат

16,5 4 ° 5

51,0 3,5

Каоает

7,5 4 ° 5

Не течвт

На течет

8/9

18/37

47/98

96/120

14/20

33/51

69/110

142/гВО

26/46

156/210

20/24

61/79

158/190

70/110

162/200

12/19

6,0

6,0

6,0 б,d

5,5

5,5

5,5

5 ° S

5,S

5,5

5.0

5,6

5,0

4,0

4, O б ° О

0,60

6!00

0,00

0,00

6,00

0!00

0,00

0,00

0,00

6,00

0,00

0,00

О, 00

0,00

0,00

6 ь06