Буровой раствор на водной основе

 

Буровой раствор на водной основе, используемый при бурении, содержит ингредиенты при следующем их соотношении. мас.%: глина 4-10, полимерный стабилизатор 0,1-0,7; полидиметилдиаллиламмонийхлорид 0.1-0,7; вода остальное. 7 табл

союз советских социАлистичеСких

РЕСПУБЛИК (st)s С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4815867/03 .. (22) 17.,04.90 (46) 30.08.92. Бюл, N 32 (71) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Б.А. Андресон, Г,П, Бочкарев, Э.Х. Еникеева, P.Ê. Рахматуллин, В.Т. Тарасюк и Е.В. Шурупов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1440904, кл, С 09 К 7/02, 1986.

Нефтегазовая геология. геофизика и бурение. 1984, М 9, с, 32-34, -. Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к буровым растворам на водной основе. применяемымдля бурения нефтяных и газовых скважин.

Как известно, одной из важных проблем при бурении нефтяных и газовых скважин является очистка бурового раствора от тонкодисперсных (коллоидных) частиц выбуренной породы; избыток которых отрицательно влияет на процесс бурения скважин. Так, известно, что снижение концентрации коллоидных частиц с 5 до 3 способствует повышению скорости проход ки íà 10%, а применяющиеся механические средства очистки. йе обеспечивают выделение из бурового раствора частиц размером .40 мкм и менее, что обуславливает повышение плотности и резкое снижение скорости бурения скважины. Для улучшения очистки от тонкодисперсных частиц выбуренной породы известны составы буровых растворов, предусматривающие применение полимеров и их композиций: метас, полиакрилат гуанидина, полиакриламид с силикатом натрия. Поли Ы 1758065 А1

2 (54) БУРОВОЙ РАСТВОР НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ (57) Буровой раствор на водной основе, используемый при бурении, содержит ингредиенты при следующем их соотношении. мас.%: глина 4 — 10; полимерный стабилизатор 0,1 — 0,7; полидиметилдиаллиламмонийхлорид 0,1-0.7; вода остальное. 7 табл. мерные реагенты: полиакриламида, КМЦ или полиэтиленоксида с олеатом моноэтаноламина, Однако, низкие селективно-флокирующие свойства не обеспечивают очистку раствора от избытка тонкодисперсных частиц, а низкая стабильность раствора во времени обуславливает диспергирование частиц выбуриваемых пород и развитие осложнений в скважине.

Наиболее близким к изобретению является полимерйый буровой раствор следующего состава, мас.%:

Бейтонит 3 — 5

Реагент HP (продукт омыления отходов нитронного волокна гидроксидом натрия) 0,25-0,5

Полиакриламид 0,25-0,5

Вода Остальное ..

Недостатками известного технйческого решения являются . невысокая степень очистки От тонкодисперсных частиц и низкая стабильность раствора во времени вследствие подверженности полиакриламида гид1758065 ролизу в высокощелочной среде (за счет

HP), Кроме того, указанный состав весьма чувствителен к воздействию полиминеральных солей, что вызывает дестабилизацию 5 раствора и возникновение осложнений в скважине.

Цель изобретения — повышение стабильности технологических параметров раствора во времени при одновременном 10 повышении флокулирующей способности.

Цель достигается тем, что раствор содержит в качестве добавки:полиметилдиаллиламмонийхлорид г|ри следующем соотношении ингредиентов, мас.%: 15

Глина . 4 — 10

Полимерный стабилизатор 0,1 — 0,7

Полидиметиламмонийхлорид 0,1 — 0,7 20

Вода .. Остальное

Полйдиметилдиаллиламмснийхлорид выпускается под техническим названием

ВПК-402 ПО "Каустик" в соответствии с ТУ

6-05-2009-86. Представляет собой малоток- 25 сичйую однородную жидкость, содержащую в массовых долях 30 — 35% активного вещества, с мол. м. 100 — 300 тыс.ед., плотностью

10-1 1 /

Известно применение полидиметилди- 30 аллиламмонийхлорида для улучшения структуры почв, Согласно изобретению полидиметилдиаллиламмонийхлорид используется в функции селективнога флокулянта, способствующего повышению степени 35 очистки от тонкодисперсных частиц выбуренной породы при одновременном повышении стабильности показателей бурового раствора во времени.

В табл, 1 приведено количественное 40 соотношение ингредиентов исследованных составов предлагаемого раствора и известного состава бурового раствора, а в табл. 2 — примеры по оценке селективнофлокулирующих свойств и изменения пока- 45 зателей раствора через 30 сут после приготовления при использовании в качестве полимерного стабилитрона — гипана.

Исследовались также составы раствора при соотношении ингредиентов ниже и вы- 50 ше заявляемых пределов (составы 4 и 5, табл, 1). Через сутки замеряют стандартные показатели раствора, Содержание коллбидных "частиц определялось по методу метиленовой сини, Со- 55 держание коллоидной составляющей твердой фазы в глинистой суспензии составило 3,45%, Затем добавлялось соответствующее количество реагентов заявляемого состава бурового раствора и после перемешивания (30 мин) и выдержкй раствора в статических условиях (10 мин) замеряли методом метиленовой сини содержание коллоидных частиц из отработанной пробы раствора.

Аналогично замерялись содержание коллоидных частиц в известных составах бурового раствора (прототип). В составе 2 (табл. 1) заявляемого бурового раствора и в составе 6 (прототип) содержание глины одинаковое — 7%, однако в силу специфических свойств" йзвеСтного состава содержание коллоидной составляющей равно 3,40%, а у заявляемых составов 2,65 — 3 00%, т. е; ниже на 11,8-22,1%.

Содержание микроорганизмов оценивали методом посева испытываемого раствора на агаризованные питательные среды после 24 ч и 30 сут инкубации в термостате при 28 — 30 С (наиболее благоприятная среда для роста и развития микроорганизмов).

Пример 1. В 958 мл технической воды добавляют последовательно при перемешивании 40 г глинопорошка, 1 г полимерного стэбилйтрона (гипан, HP, КМЦ) и 1 r полидиметилдиаллил аммонийхлорида.

П р и.м е р 2. В 922 мл технической воды добавляют последовательно при перемешивании до полного растворения 70 г глинопорошка, 4 r полимерного стабилизатора и 4 г полидиметилдиаллиламмонййхлорида.

Пример 3. В 886 мл технической воды добавляют последовательно при перемешивании до полного растворения 100 г глинопорошка, 7 r полимерного стабилизатора и

7 r полидиметилдиаллиламмонийхлорида.

Анализ данных табл. 2 показывает, что по сравнению с прототипом предлагаемый состав бурового раствора обеспечивает снижение коллоидной составляющей на

20,6 — 25%.

После выдержки в течение 30 суток, указанные показатели практически не изменяют своих величин, что свйдетельствует о высокой стабильности заявляемого раствора в течение времени. Высокая стабильность показателей заявляемого раствора обусловлена бактерицидным действием полидйметилдиаллиламмонийхлорида. о чем свидетельствуют данные, приведенные в табл. 3. Так, уже при концентрации ВПК402 в массовых долях 0,2% обеспечивается практически полное подавление микроорганизмов, что предотвращает биодеструкцию компонентов раствора и улучшает его стабилизирующие свойства во времени.

У раствора, содержащего ВПК-402 менее 0,1% (N 4), наблюдается повышение показателя фильтрации при одновременном

1758065 снижении вязкостных свойств. Это объясняется повышенными флокулирующими свойствами при малых концентрациях полидиметилдиаллиламмонийхлорида (0,005—

0,05%), что характерно для большинства полимеров. При выдержке во времени(30 сут) 5 отмечается полная дестабилизация данного состава бурового раствора, что связано со снижением бактерицидных свойств и развитием микроорганизмов, вызывающих биодеструкцию компонентов раствора.: 10

При концентрации ВПК-402 0,8% (свыше заявляемого предела, состав М 5) наблюдается коагуляционное структурообразование, обуславливающее черезмерное загущение раствора, оказывает отрица- 15 тельное влйяние на процесс бурения скважины.

Таким образом, анализ данных табл. 2 убеждает в том, что наиболее оптимальным . . содержанием ВПК-402 в растворе являет- 20 ся 0,1-0,7%.

У известного состава бурового раствора . наряду с более высоким содержанием коллоидныхчастиц(раствор N 6, табл.2), резко снижающим показатели бурения скважины, 25 после выдержки во времени (30 сут) наблюдается коагуляционное разжижение : рост показателя фильтрации и снижение вязко- сти. Это обусловлено как гидролизом поли. акриламида в высокощелочной среде (KP), 30 так и ростом численности микроорганизмов (табл. 3, растворы 1 и 2), обуславливающих биодеструкцию компонентов раствора.

Отмеченные свойства предлагаемого раствора проявляются также при использо- 35 вании в качестве полимерного стабилизатора кэрбоксиметилцеллюлозы (табл. 4), реагентэ HP (табл. 5), оксизтилцеллюлозы (табл. 6), . Применение предлагаемого состава бу- 40

posoro раствора позволяет за счет низкой скорости мгновейной фильтрации повысить период устойчивого состояния набухающих обвалоопасных пород, а также снизить за- " грязнение продуктивного пласта дисперси- 45 онной средой и дисперсной фазой, т. е.

6 будет способствовать сохранению коллекторских свойств и повышению нефтеотдачи пласта. Результаты исследований, выполненных по известйой методике, представлены в табл.7.

Как показывает анализ данных табл. 7, у предлагаемого состава величина мгновенной фильтрации в 1,454 — 15,4 раза меньше, . чем у известного состава раствора (прототипа). Кроме того, скорость мгновенной фильтрации предлагаемого состава также значительно меньше по сравнению с известн ыми;

Таким образом, основными преимуществами заявляемого состава перед известными являются: более высокая степень очистки от тонкодисперсных частиц выбуренной породы, обеспечивающая улучшение показателей работы долот и повышение скорости бурения скважины; высокая стабильность параметров бурового раствора во времени, способствующая снижению осложнения в скважине и затрат на химическую обработку раствора; низкие величины мгновенной фильтрации и скорости мгновенной фильтрации, обеспечивающие сохранение устойчивости ствола скважины и естественных коллекторских свойств продуктивного пласта.

Формула изобретения

Буровой раствор на водной основе, содержащий глину, полимерный стабилизатор и добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности технологических параметров раствора во времени при одновременном повышении флокулирующей способности, он содержит в качестве добавки полидиметилдиаллиламмонийхлорид при следующем соотношении ингредиентов, мас. ф:

Глина " 4 — 10

Полимерный стабилизатор . .. 0,1 — 0,7

Полидиметилдиаллиламмонийхлорид О, 1 -0,7

Вода Остальное

1758065

Таблица 1

Таблица2 и

11эранетри бурового раствора

Рараметри бурового раствора через 576 и (30 сут)

T" t 1!

ВПК-402, нас.е

Гилян, нас.е

Состав рк C„,е С„. ед.в

I нл

p ° г/снз т СНС, дда

l нни 10 нин

1 0,1 0,1

2 0,4 0,4

Зь40 5,2xlO 1 ° 035 19

26 4,5 6,0 7,0 3,55 14х102

1050 25 8 15Ь 181 тотип р - плзгностьэ УВ - условная вязкость по С00-51 Ф - показатель Фильтрации по ВН-6 эа 30 ним1 pH " камцемтрация водородних ионов; СНС - статическое напрякемие сдвига; Ск - содеркание колломднод составпяппей по методу нет»леновоД сини; Cx,.- содерканис никРоорганизнов в 1 нл раствора

Примечание

Таблица 3 3 07 07

4 005 005

5 0,8 0,8

1, 030 20

1,050 24

1;070 32

Ii0I0 l7

1,075 42

8 6,1 6,4

7 10,2 13 ° 6

6 19.4 24,5

26 41 42

5 23,7 26,4

9 2,55

8,5 2,65

8,25 2,70

9а5 2,10

B,1 2;95

4,4хl 0 э

0

31х10

1 030 18

I;050 24

1,070 30

1,005 16

1,075 39

6.5

9.5

12....)....

6,0 6,3

10,2 13,5

19,0 24,1

3,6 3.7

25.1 27,0

9 2,55 10,2xlO

8,5 2,70 0

8,2 2 „75 0

9,45 2,20 67хl0

8 2,95 0

1758065

t

I! .

II >а

1 U

1 М 1

I У

1 «О

1 4Ъ

1 М! Cl

1 CL

1 Ф

О (а.о

I 0) 1 1

I О

1 Ф а

i 4

1 G

3 Ф о а

1 О«

1 40

1 а

1 I"

I44

О.

1 444

1 C

Г<

С) х

CO

4«Ъ

С)

Х (О

Ю

Х

О М О

Ю х

О М

iA

CO

ГЧ

0Ъ

ГЧ (D

М (О

4" Ъ л

00 ОЪ

М

1 (1

I

1

1

1

I (1

1

I !

1

i

- ) «

Р Ъ

C)

Л О

ГЧ

CO (О

4Ъ

0О

I

I

1 !

3

4

1

I

1

I

1

1

4

I

1

Р

1 !

О:) с

О (1.

««О

М

«О Ю

Ю

М

ГЧ

1

I

I

I

I

I

1 !

3

1

1 ! !

1

1

I

1

1 !

I

4

I !

t

I

1

LA (4

ОЪ Ф

ГЧ М

О .О

С.а

М\

С) iA (Ю

Ю

М (D

Ю

4 Ъ

О 44Ъ

Л О

О О

4Ъ

Л

С) И

C) х

ГЪ

1

I

1

I

I 4

1

Г(С) х (Ч

М (Г«,Ю х

00 л

О М

О

X (Ч ч с

Ф

1 л«(%

О Ф

1

1 оР 4

C) ОЪ

О Ъ

Г 4

4Ъ

LA

Г 4

Р

Г

Г 4

О

lA (4 (<Ъ

0Ъ (О

<Ч ГЧ

Г"1

00 Л

C«((Ч

ГЧ

0О

* (Ч

1

I 1

4 а о

I (О

1 1-! U

I Я

1 О

I 0!

1 !

3

t !

1

1

I

4 !

I

t

3

1

1

1

1

1

I

3

I ( (t

I

I (I

1 !

I

t

1

I

I

3

I

LA

CA - Г

CO 0Ъ

М

° О с 4

М (Ч М (Ч

«О

Л (Ч

1

1 !

1

1

I

1 !

1 !

1

1

1

I

I

1

1

1 а

1

I

I

I а

1

1

ОЪ

° ЫЪ

CO

« —. М

СО

Г 4 (4

О. ) (Ч

LA

ГГЪ

Ю

«0

О

1 С)

I в

1 10

1 (3

О.

I 41 Ф

1 .Е

1 (О ! а

1 4(f

1

3

I

Л

4

Ф

О

m

С

1О о ! ч

О (О

Ю

С)

lA

С) CI

C) !

CD

М (D

Ю

LA

О О

О О л с

Ю !

CI

Ф

О

Д

I0

О о

Ct

4 \

Ю

44Ъ

4:» с

О О (Ю

CO

О

С) Ю

Ю (ГЪ

Ю

С) 1

Ю..ХЗ

О

О

1 1 ! U Ф

< О(0

1 O I1

I !

1 «4«

) (3

I

I I I

1 I C 4

3 I Ч I

I 1 Ф I

4 - а

-1 а сum

1 I

I0

t- I I

D« I,Ì

С О f

X 4 а )Г

4Ю С 4)

4М! 4

4 I

40 1 I X

I > I О. I (О 4 1

)" СЛ 4 Еа

14ъс <

t 4g 1 Е! ао) а с

3Ф4 Чаю< ! а<

<Ф

10 1:С 1

О 4 Xf

I tl(I I Ea ! I

3 О .

11» I 1

I V I I

4«0(м.а

C 4 Е

I 4 V I

G i

I 4 I О 3

4О I 1

1 Q 1 U ! а а 1 ! CD 1

:(С W

: л

О. I

4)- С

3 Ф 4 Е I

Е 1 О»U ! Ф (.

IO. I

1(4).L

IC 4

1 4 1

I 1 ° С 1 ч е

3 I 44) 1

1 I I

I O Ф I

I С ВР . 3

4 t

1 4 х I

1 I I

1 1 1

I 1 3 а (t

I I

it .! 4

1 I (0 1 Е I с

Ч I

1 «1

I I44 1 I

<а< и

10 3 « l ml

3m t o

I I- 1 Е!

1 U 1 I 3

I!0 3 I «4

f I t .iO 1 м 4

t 4 4 Е 1

1 О О . I

1 Ф 1

1 О 4 1 е

I Ъа I

1 2 I 1 ! а! (О

I )- I 0ъ 4

I Ф с I

«

1 Щ I аа 1 а 40 4 м

1(- I Е

1 I .СЪ U t

I 4 (I 4 4 1

1 I

1 РР

I I 1

IYN О 4

СГ CD «0 1 !

Ф.Т X I

1 I

I «ГР 1

I l

t 44 I

IE Ф I

4 Е I

« — —

1 I 4

I U a 1 ! О Ф I

144 I Ю LA

«0 (A LA (Ч М (Ч

О Ю Ъ4Ъ

LA 4 Ю

О О О (Ч М - IA (1

I 1

1 4

1 Ч С, I

1 m Е

1» !

О ф

I I

1 оР 1

I 1

I о(I

1 1

1 I

1 а

Хс

1 1 Xt

I 3 Е!

1 с 3

I C f О!

I et!1

I С вЂ” 1

Е< са

I & 1 Е!

1 О I 1

1 I 1

t 1

1 I

I 1

4 «\

I. X I

4 0 4 ! 1

О

i 1

1 1

1 1

1 U

1 1

I (О 1 ! 4

I м 3

1 g I

О- - v

1 . 1

1 L 1! (iC

С) !

1 1 ! а

1 1

1 1 Е 1

Ф С ф<

I (- t С

1 Ч 1 О

1 t

1 Ж 1 у

I Ос Е!

1 1

1 t г

1 I

1 м t

1 Е

1 U I

1 1

1 О 4

l )

1 1

I 4

1 О I

I 1

1 CO I

1 !

1 1

1 t !

1 ! X

f О О а

I 1 1

3 1 1 1

Y N U I

I 4» О Itt

I (О -б

I I

1 I о«Р 1 а. v

Z Ф

4 1 (Ч LA

О) Л CO

ГЧ N N

М - )

«О

"0 (Ч М !Ч (A

О CO

О О О

1758065

Таблмваб

Аараметрм Вуоового раствора мерве 576 и (30 сут)

1 (С - 0ЭЦ, 01Ктав мас.4 402, мас.2

Р, 70,с Р,смт гlсмв

СВС, лП )

1 ьвем 110 ммм

С» ес. в! мл

24х10а

3 13 36х10а

3,02 0

3,00 0

2,82 4!х10

2,96 0

32х10

Вора - остальное твбли!1а т а Вода — оствльное.

Составитель Т. Еникеева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор -М. Шароши

Редактор М. Келемеш

Заказ 2972 . Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

Т ССР

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

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

1 0,1

2 0,4

3 0,7

4 0,05

5 0,8

0,1

0,4

0,7

0,05

0,8

Параатрм бурового раствора а

УВ.с Ф,сму СНС, дра рр С г/с ма -- тм---1 10

1,030 22 10 0 0 76 3 !5

1,050 28 8 2,3 2,7 7,35 3,00

1,.070 37 8 4 8 4,8,7,18 2,98

1,010 19 22 0 0 7.65 2,81

1,070 47 7 7,1 7,2 7, 1 2,95

1,030

1,050

1,070

1,005

1, 075

22 10 0 0 7 ° 6

27 7 .. 2 4 2 ° 8 7 3

35 7 . 4.8 4 g 7

19 24 .0 0 7 6

45 7 .5„2 5,4 7