Малосиликатный буровой раствор

 

Малосиликатный буровой раствор содержит в мас.%: бентонитовый глинопорошок 2.0-6,0, силикат натрия 2,0-5,0, карбонат натрия 0,2-0,5, сульфатный лигнин 4,0-10,0. Буровой раствор получают смешением компонентов. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4713846/03 (22) 26.04.89 (46) 07.09,92. Бюл. N 33 (71) Архангельское отделение Всесоюзного научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института и Аргангельский лесотехнический институт им.

В.В, Куйбышева (72) А,Ф.Усынин, P.Ñ,ßðåìèé÷óê, П.П.Тиранов и Б.Д,Богомолов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1315464, кл, С 09 К 7/02, 1985.

Городнов В.Д. Буровые растворы, M.:

Недра, 1985, с. 180-188.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к малосиликатным промывочным жидкостям с низким содержанием твердой фазы для бурения в сложных геологических условиях.

Известны малосиликатные буровые растворы, применяемые при бурении в интервалах неустойчивых глинистых пород (глин, аргиллитов). Данные буровые растворы обладают ограниченной ингибирующей способностью в отношении набухающих глин и осыпающихся глинистых и глинистокарбонатных пород, характеризуются термостойкостью до 180 С и подвержены электролитической коагуляции при взаимодействии с различными солями.

Наиболее близким к предлагаемому является малосиликатный буровой раствор с содержанием силиката натрия (жидкого стекла) 2,0 — 5,0 мас.% и бентонитового глинопорошка 3,0 — 7,0 мас., стабилизированный КМЦ-700 (3), Основными недостатками указанного мапосиликатного бурового раствора являются; термоустойчивость не более 180 С, „„ А „„1759846 Ак1 (54) МАЛОСИЛИКАТНЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Малосиликатный буровой раствор содержит в мас. . бентонитовый глинопорошок 2,0-6,0, силикат натрия 2,0-5 0, карбонат натрия 0,2-0,5, сульфатный лигнин 4,0-10,0. Буровой раствор получают смешением компонентов. 3 табл. низкий уровень ингибирующего воздейст- Я вия на глинистые породы с нарушенной структурой, в частности — на аргиллиты и глинистые сланцы из интервалов со сложным геологическим строением и зон АВПД, Цель изобретения — повышение ингиби- Я рующей способности (крепящих свойств) малосиликатного бурового раствора с низким содержанием твердой фазы при одновременном повышении его термостойкости, Сущность изобретения состоит в том, (Я что малосиликатный буровой раствор, вклю- 0 чающий бентонитовый глинопорошок, реа- (р гент-стабилизатор. силикат натрия, карбонат натрия и воду, в качестве реагента-стабилизатора содержит сульфатный лиг- О": нин - побочный продукт переработки древесины методом суаьфатной варки со стадии подкисления сульфатного черного щелока серной кислотой при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Бентонитовый глинопорошок 2,0-6,0

Силикат натрия 2,0 — 5,0

Карбонат натрия 0,2-0,5

Сульфатный лигнин 4,0-10,0

1759846

Вода Остальное

При выполнении лабораторных исследований использовали: сульфатный лигнин

Соломбальского ЦБК. который выпускается по ТУ 81 — 62-95-81: сипикат натрия ТУ 6—

15-433-75 с плотностью 1,436 r/cì и модуз лем 282; кальцинированную соду ГОСТ

5100 — 85.

Изобретение (приготовление малосиликатного бурового раствора) осуществляется следующим образом, В воде предваритель10 но гидротируют глинопорошок, затем при перемешивании добавляют кальцинированную соду, сульфэтный лигнин и силикат натрия. Через 2 ч раствор достигает своей готовности, °

Пример приготовления малосиликатнго висимости между концентрацией бентонитового глинапорошкэ, супьфатного лигнина, силиката натрия, кальцинированной соды, параметрами буровых растворов, их термо- и солеустойчивостью, показателем ингибирующих свойств х.

Ингибирующие (крепящие) свойства бу35

40 ровых растворов в отношении устойчивости образцов глинистых пород с нарушенной структурой (прессованных) оценивали коэффициентом устойчивости

45 х—

\д х Чдд

) аде. х Чдр где тд.р. и tn B. — время деформирования образцов в буровых растворах и в дистиллированной воде: Чд,р, и Vn,, — относительная скорость деформирования образцов в буровых растворах и в дистиллированной воде.

В соответствии с данными, представленными в табл. 1, оптимальными концентрациями, обеспечивающими регламентированные требования к фильтрации, вязкости, СНС, термоустойчивости до 205-220 С и крепящим свойствам мапосиликатного бурового раствора являются, мас. :

55 бурового раствора (табл. 1. растворы 1-5): — приготовили исходные глинистые растворы в количестве 895, 892, 889,886. 883 г, 20 содержащие по 60 г бентонитового глинопорошка; — к каждому последующему из растворов добавили по 1,1,1,2,2 г кальцинированной соды; 94, 87, 80, 72, 65 мл силиката 25 натрия с плотностью 1,436 г/см; 10, 20, 30, з, 40, 50 r сульфатного лигнина; — тщательно перемешивали, Аналогичным образом были приготовлены все другие силикатные буровые рас- 30 творы (табл, 1, 2. 3), Лабораторными исследованиями установили количественные и качественные заБентонитового глинопорошка 2,0-6,0

Сульфэтного лигнина 4,0 — 10,0

Силикат натрия 2.0-5,0

Карбонат натрия 0,2-0,5

Воды Остальное.

Показатели свойств известного малосиликатного бурового раствора, стабилизированного КМЦ-700, представлены в табл. 2.

Согласно данным табл. 2 уменьшение вязкости и СНС, увеличение фильтрации, снижение коэффициента устойчивости глинистых образцов для известного малосиликатного бурового раствора, стабилизированного КМЦ-700, наблюдается при

180 С. При температуре 210 С отмечается его полная деструкция, В отличие от известных малосиликатных буровых растворов с низким содержанием твердой фазы предлагаемый малосиликатный буровой раствор, стабилизированный сульфатным лигнином, устойчив при температуре до 220 С (табл. 1), Е го ингибирующие свойства, характеризуемые коэффициентом устойчивости х, в 2,5 — 5 раэ выше чем у известного состава малосиликатнго бурового раствора, взятого за прототип (табл. 1, 2).

Увеличение концентрации хлористого натрия в составе малосиликатных буровых растворов (табл. 3) способствует образованию солегелевой структуры, Однако, при содержании хлористого натрия более 5% доля несвязанной минерализованной водой фазы в малосипикатных буровых растворах с низким содержанием глинопорошка, стабилизированных КМЦ-700, резко увеличивается, а ее фильтрация через глинистые корки возрастает.

Фильтрация мапосиликатного бурового раствора, стабилизированного сульфатным пигнином, с увеличением концентрации

NaCI до 10О/ остается практически без изменения, Допустимая концентрация хлористого натрия в предлагаемом буровом малосиликатном растворе определяется содержанием супьфатного пигнина и сипиката натрия.

Зкономический эффект от использования предлагаемого бурового раствора составит не менее 6,9 руб. на 1 м проходки горных пород.

Формула изобретения

Малосиликэтный буровой раствор, включающий бентонитовый глинопорошок, реагент-стабилизатор, сипикат натрия, карбонат натрия и воду, отличающийся тем. что, с целью повышения его ингибирующей способности при одновременном повышении термоустойчивости. он в качестве реагента-стабилизатора содержит сульфат1759846

Бентонитовый глинопорошок 2,0-6,0

Силикат натрия 2,0 — 5,0

Карбонат натрия 0,2-0,5

Указанный сульфатный лигнин 4.0-10,0

Вода Остальное

Таблица 1

Э авнсииость показателей технологических свойств налосиликатного бурового раствора, стабилизированного сульфатнын лнгнннон, и коэффициента устойчивости глинистых образцов от концентрации составляецих реа- . гентов и температуры нас.2

Козффмци° мт устойчимсти гли» мистик об» резцов

Ингредиенты, Показатели свойств бурового раствора

Тенпература терностатировамил, с фильтра- СНС, Па цня, смз/30 мм 1 нин 16 сульфат- силина ный натрия лигнин вязбентонитовый глинокальцини Вода рованная сода плотиост ь, кг/м з кос т ь с порошок

1,0 6,5

6,0

1,99

14,00

jt,84

40,57

6,0

2,0 6,0

3,0 5,5

85,9

0,1

6,0

0,1 85,4

6,0

84,Â

4,0

0,2

5,0

39 ° 47

5,0 4,5

6,0

0,2 84,3

0,5 78 ° 5

Э4,71

48,16

45 ° 02

38,81

6,0

10,0

5,0

85,7

4,0

6,0 . "4,0

О.3.

4,0

6,0

86,7

3,0

0,3

85,2

4,0

7,0 3,5

0,3

48,9о

51,65

38,6о

56 ° 10

41,96

43,66

50,70

18,57

31 ° 06

53,75

4,0

4,0

8,0

0,4

83,6

91,8

4,0

2,0

2,0

0,2

6,0

4,0

0,4

87,6

2,0

0,4

4,0

86,6

2,0

7,0

8,0

0,4

85,6

4,0

2,0

0,4

8,0

86,6

2;0

3,0

0,4

86,1

2,0

9,0

2,5

8S,S

2,0

l0,0

2,0

0,5

0,4

85,6

4,0

1,0

9,0

4 ° 0

0,4

84 ° 6

l,0

10,0

Таблица 2

Зависимость показателей технологических свойств налосиликатных буровых растворов, взятых за прототип, и коэффициента устойчивости ГлиниСтых Образцов от концентрации составляца1их РвагентОв м твнлератуРы

Ингредиенты, нас.2

Показатели свойств бурового раствора плот- вяз- фильтра- СНС, Ila pH ность кость ция кг/нэ с снт/30 ни 1 мни 16 мим

Коэффициент устойчивоетм глимнстых образцов

Тенперату ра терностатиро еания ° С

KHU 700 Сил кат вода натрия бентонито еый глино порошок

0,6

23

23

23

23

210

1030

0,04

0 ° 92

О,О4

О ° 55

0,04

0,08

0,04

0,25

О ° 64

1,01 а,oa

6,59

o,og

o,t3

0,09

6,30

10,14

13 ° 98

14,42

21,64

6,0

2В,О

22 ° О

26,0

19,0

24,0

18,0

25,0

17,о

2,0 91,4!

О,7 !

О,4

t0,9

10,7

10,9

10 ° 9

10,9

lоь9

7,о

20,0

6,5

29,0

6,0

>46

7 ° о

>40

5,0

0,7 3,0 91,3

4,0

0,8

4,0 91,2

5,0 91,1

3,0

0,9 ный лигнин — побочный продукт переработки древесины методом сульфатной варки со стадии подкисления сульфатного черного щелока серной кислотой при следующем соотношении ингредиентов, мас. ;

23

23

23 гзо

23

23

23

23

23

23

23

23

23

23

23

2Э

2Э

23

23

23

210

1,60

1065 ! обо

Ioso

1050 !

050

23,0

22 ° О

26 ° О

25,0

25,0

2А.0

47,0

Зб,о

21,0

52,0

32,0

28,0

54,0 зг ° о

26,0

22,0

29 ° 0

22,.0

29,0

26,0

24,0 зо,о

24 0

26,0

2I,О

29,0

22,0

38,0

20,0

26,0

19,0

32,0

19,0

34 ° О

20,0 зг,о

21,0

36 ° О

18,0

47.0

18,0

29,0

36,0

37,о

20,0 гв,о

9,5

8iO

28 ° О

7 ° о

7,6

18,5

4,0

3,0

7 ° 6

6,5

4,5

4 ° О

4 ° О

4,о зо,о

4,0

4,о

6,S

6,5

6,0

6,0

5, О

5 ° О

3,5

4,5

4,0

4,о

4,5

4,5

6,5

6,5

3,0 4,0

3,0

1,26

2,65

1 ° 34

2,43

2,26

3 ° 52

1,72 о,В4

0,29

1,В4

3,64

1,52

1 ° 84 э.!г

1 ° 32

1 ° 51

1,58

1,28

1,76

1,44

2,77

1,54

2 ° 70

1 ° 32

0,62

1,58

0,54

2,05

0,12

2,56

0,25

2,56

6,68

2.35

D,29

1 21

0,63 о,84

0,21

1,42 о,t2

1,30 11,5

З ° 03 !1,З

1,68 . 11,2

5,20 11 7

3,19 10,7

3,36 10,6

3,33 10,4

1,68 16,0

1,72 9,7

З ° 4З IO ° 6

3 ° 82 10,4

3 ° 36 10,2

3 ° 46 10,4

3 ° 86 9,8

1 ° 68 9,8

2,06 8 6

2,64 9,6

2,42 8,8

3,52 9 ° 6

2,64 9,6

3,40 9,6

2 ° 62 9,8

3,42 9,3

1,68 Е,В

0,84 8,0

2,67 9,8

0,58 9,3

3,02 9,6

0,21 9,6

3,06 9 ° 6

0,50 9,4

2 ° 68 9,1

О ° 16 8,4

4,78 8,8

Î 37 8,7

3,15 8,4

0,84 7,3

I,ЭО 9,5

O,ãI В,б

2,56 g,2

6 ° 21 8,5

1759846

Таблица 3

Зависимость показателей технологических свойств маяосиликатммх буровых растворов, стабилизиро° a»wx )0)ц-700 или сульфатнын лигнином, и козффициента устойчивости глинистых образцов от концентрации (добавок) хлористого йатрия

Нигредиентм> мас.Ф

Показатели свойств бурового раствора

Ьозффициент устойчивости глинистых образцов бемтомм товмй глинопо роеок хн))-70 о

СНС, lla

1 ммн 10 мин сульфат» см>т>ка ный натрия лигиим фильтрация, смз/30 имн кальцими- вода рованная сода плот- вязмость кость кг/мз с

Составитель Л.Бестужева

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор M.Максимиши щц

Редактор E.Õîðèíà

Заказ 3154 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,уд. Гагарина,101

2,0 .

2,0

2 ° О

2,0

2,0

2 ° О г,о

2,0

3>0 э,о

3,0

3,0

3,0

3,0 в,о

8 о

8,0

8.0

8,0

В 0

8,î в o

0,9

0.9

0,9

0,9

0,9

0,9

4,0 а,о

4,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

5,0

5 0

5,0

5,0

5 0

5,0

o,s

0,4

0,5 о>5

0 ° 5

0 5

0,5

0,5

85,5

85,6

85,5

87,5

87,s

87, S

87,5

87,5

91 1

91 1

91,1

91,1

91>1

9 l,! а

2,5

5 ° О

7,5

)0,0

15,0

20 0

25,0

5,0

l0 ° О

15 О

20,0

25,0

11)0

) 140 ! 165

) 190

1190

37.0 4,5

36,0 3,0

29 ° 0 5 0

68,0 3,5

63,0 3,0

37,0 14,0 эа,о !7,о

3)>0 17,5

22,0 5,0

22,0 )2,0

21,0 )8,0

21,0 20,0

20,0 24,0

20,0 24>5 г

1 05

0,54 о,37

11,30

9 ° 66

11>20

l 3,18

1о>75

0>04

0,64

0,76

1 ° )4 . 0,76

0,84

1,13

0,67 о>84

12, 90

)1,20

13,12

15, 12

13,02

0,08

0,84

0,97

0,&4

О ° 92

О ° 94

Io,4

10,2

l0 ° 1

10,0

9,9

9,9

9,8

9,7

10,9

10,6

10,4

l0,2

10,2

1O>I

27,00

17 ° 50

11>66

9,11

6,90

6,53

5,38

4,26

7,88

l>)8

О,58

0,26

0,)5

О ° 06