Буровой раствор

 

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: буровой раствор содержит, мас.%: глину 9,0-30,0 органический реагент-стабилизатор 0,2-5,0, понизитель вязкости 2,0-3,0; регулятор рН 0,2-5,0; реагент СНПХ 7215 - 0,025 - 0,150, спринт 0,5-3,0, вода - остальное. Реагент СНПХ представляет собой оксиэтилированный алкилфенол с азотсодержащей добавкой в ароматическом растворителе, спринтсмесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных поверхностно-активных веществ. В качестве органического реагента стабилизатора буровой раствор содержит карбоксилметилцеллюлозу или конденсированную сульфит-спиртовую барду , или их смесь при массовом соотношении 1:(5-10), а в качестве понизителя вязкости он содержит феррохромлигносульфонат или лигносил. 2 з.п.. 1 табл. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

0 (21) 4883255/03 (22) 19;11.91 (46) 23.02.93. Бюл, М 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (72) Ю,Н,Мойса, Д.М.Пономарев, С.В.Васильченко, В.Н.Кошелев, Н.Ф.Фролова, А.И.Пеньков и А.П.Креэуб (73) Ю.Н.Мойса, Д.M.Ïoèîìàðåâ, С,В.Васильченко, В.Н.Кошелев, Н.В,Фролова, А.И.Пеньков и А.П,Крезуб (56) Авторское свидетельство СССР

% 1425194, кл. С 09 К 7/02, 1987.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1451154, кл, С 09 К 7/02, 1988.

Изобретение относится к глинистым буровым растворам на водной основе для бурения нефтяных и газовых скважин, Известен буровой раствор, содержа. щий глину, понизитель фильтрации, смазочную добавку (масло концентрата фосфотидов) и воду, Недостатками указанного раствора являются высокая фильтрационная способность и ухудшение смазочных свойств с увеличением плотности раствора.

Известен буровой раствор, содержащий 20 — 27 % глины, 0,1-0,4 % понизителя фильтрации (метас), 1-5 % смазочной добавки СМАД-1 и 0,1 — 0,15 блоксополимера

„„. 1Ц„„1797617 АЗ (54) БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: буровой раствор содержит, мас.%: глину 9,0-30,0 органический реагент-стабилизатор 0,2 — 5,0, пониэитель вязкости 2,0-3,0; регулятор рН 0,2-5,0; реагент СНПХ 7215 — 0,025 — 0,150, спринт

0,5-3,0, вода — остальное . Реагент СНПХ представляет собой оксиэтили рова нный алкилфенол с азотсодержащей добавкой в ароматическом растворителе, спринтсмесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных поверхностно-активных веществ. В качестве органического реагента стабилизатора буровой раствор содержит карбоксилметилцеллюлозу или конденсированную сульфит-спиртовую барду, или их смесь при массовом соотношении

1:(5-10), а в качестве ионизителя вязкости он.содержит феррохромлигносуллвфонат или лигносил. 2 з.п., 1 табл. окиси пропилена и окиси этилена (проксанол 168, проксанол ЦЛ-3) и воду.

Недостатком данного раствора является значительное снижение смазочной способности с ростом содержания твердой фазы и утяжелителя.

Целью изобретения является улучшение смазочных свойств бурового раствора при одновременном сохранении реологических сВойстВ, Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор, содержащий глину, органический реагент-стабилизатор, пониэитель вязкости, регулятор рН, смазочную добавку и воду. дополнительно содержит

1797617

2,0 — 3,0

0,2-5,0 реагент СНПХ-7215 — оксиэлкилированный алкилфенол. с азотсодержащей добавкой в ароматическом растворителе, а в качестве смазочной добавки — спринт — смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных поверхностно-активных веществ, при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Глина 9,0-30,0

Органический реа гент-стабилизатор 0,2 — 5,0

Понизитель вязкости

Регулятор рН

Реагент СН ПХ-7215оксиалкилированный алкилфенол с азотсодержащей добавкой в ароматическом растворителе 0,025-0,150

Спринт — смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных пОверхностно-активных веществ 0,5 — 3,0

Вода Остальное

В качестве органического реагентастабилизатора используют, например, карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) или конденсированную супьфит-спиртовую барду, или их смесь при массовом соотношении

1:(5 — 10).. . При необходимости увеличения плотности раствора в его состав может быть включен утяжелитель.

Отличительной особенностью настоящего изобретения является синергетический эффект при совместном действии в буровом растворе смаэывающей добавки спринт и СНПХ-7215. Последний в отличие от ранее известйых имеет до 86-96 мас. g, оксипропильных групп, сочетающихся с алкилфенольными группами и обеспечивает вследствие своих структурных особенностей в сочетании со спринтом значительное повышение смазочных свойств в буровых растворах с увеличенным содержанием твердой фазы и утяжелителя.

Приготовление бурового раствора осуществляют следующим образом.

Для приготовления буровых растворов используют глинистые суспензии из глиноматериалов различной коплоидапьности: бентопорошок (ОСТ 39-208-86), комовая глина, глинистый шлам. В глинистые сус пензии при перемешивании лабораторной мешалкой добавляют реагенты — понизители вязкости, реагенты-понизители фильтра- . ции, регулятор рН, смазывающую добавку спринт (TY 38-50712-87) и оксиалкилированный алкилфенол с азотсодержащей

5 . добавкой в ароматическом растворителеСНПХ-7215 (ТУ 39 — 576565-К023 — 84). Понизители вязкости и фильтрации вводят как в сухом виде, так и в виде водных растворов, имеющих за счет добавок регуляторов рН, "0 например, гидроокиси натрия или калия, водородный показатель pH = 8,5-9,5.

Технологические свойства буровых растворов определяют на. стандартных приборах в соответствии с РД 39-2-645-81.

Смазочные свойства буровых растворов оценивают по коэффициентутрения(и) пары

"металл-металл", который определяют на приборе."Любрисити ЭП" фирмы "Бароид" в соответствии с API RP.138 при нагрузке

20 113 Н м.

Состав и свойства буровых растворов при температуре 20 С и после прогрева в течение бч при температуре150 С приведены в таблице. Состав растворов приведен в массовых процентах, что соответствует количеству реагентов в граммах, необходимых для приготовления 100 r раствора.

Пример1(прототип). В 898,5 r воды добавляют 90 г глины, перемешивают лабо30 раторной мешалкой до получения однородной суспенэии.и вводят 10 мл 10 7;-ного водно-щелочного раствора метаса(1 r метаса,9 г воды и0,5 г NaOH), 10 г СМАД-1 и 1 г

Проксэнола 168. Перемешивают до однородного состояния. Коэффициент трения равен 0,13.

Пример7. В 879,75г воды добавляют

90 rглины,,перемешивают до получения однородной суспензии и вводят 80 мл 25 -но40 ro водно-щелочного раствора ФХЛС (20 г

ФХЛС, 60 г воды и 2 r NaOM), 30 мл 10 -ного водного раствора КМЦ, 5 r спринта и

0,25 г СНПХ-7215. Коэффициент трения0,09.

45, Пример 9. В 850,75 r воды добавляют

90 r глины, перемешивают до получения однородной суспенэии и вводят 20 r ФХЛС, 4 r NaOH,ЗО г КССБ-4, 5 г спринта и 0,25 r

СНПХ 7215. Коэффициент трения равен

50 0,09.

Пример 17. В 523,3 r воды добавляют

200 г глины, перемешивают до получения однородной суспензии и вводят 30 r ФХЛС, 4 г NAOH, 2 г КМЦ, 20 г КССБ-4, 200 г барита, 55 20 r спринта и 0,7 г СНПХ 7215, Коэффициент трения равен 0,10.

Как видно из приведенных данных, содержание СНПХ 7215 и спринта в количествах соответственно 0,017 и 0,4 (растворы

1797617

29 и 31) не оказывает заметного влияния на улучшение смазочных свойств буровых растворов. Увеличение их концентрации до

0;025-0,15% и 0,5-3,0% (растворы 7-28) эффективно улучшает смазочные свойства, как неутяжеленных, так и утяжеленных буровых растворов. Коэффициенты трения в этом случае на 20 — 40% ниже, чем у прототипа (растворы 1 — 6) и растворов, содержащих

СНПХ 7215 или спринт индивидуально (рас6 творы 33 — 36). Дальнейшее увеличение концентрации СНПХ 7215 и спринта в составе буровых растворов (растворы 30 и 32) нецелесообразно, поскольку-оно не приводит к

5 существенному улучшению их смазочных свойств и способствует росту реологических характеристик.

Буровой раствор наряду с улучшенными смазочными свойствами обладает понижен10 ной экологической опасностью.

2,0-3,0;

0,2-5,0;

Формула изобретения

1. Буровой раствор, содержащий глину; органический реагент-стабилизатор, йонизитель вязкости, регулятор рН, смазочную добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения pro смазочных свойств при одновременном сохранеии ре олагических характеристик, он дополнительно содержит реагент СНПХ 7215— оксиалкилированный алкилфенол с азотсодержащей добавкой в ароматическом рас-. творителе, а в качестве смазочной добавки— спринт — смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных поверхностно-активных веществ при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: глина 9,0-30,0, органический реагент-стабилизатор . 0,2-5,0; понизитель вязкости регулятор рН реагент СНПХ

7215-оксиал кил ированный алкилфенол с азотсодержащей добавкой в ароматическом растворителе 0,025 вЂ,150; спринт — смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных поверхностно-активных веществ 0,5 — 3,0; вода остальное, 2, Раствор по п.1; о т л. и ч а ю шийся тем, что в качестве органического реагентастабилизатора, он содержит карбоксиметилцеллюлозу, или конденсированную сульфит-спиртовую барду, или их смесь при массовом соотношении 1:(5 — 10).

3. Раствор по п.1, отличающийся теМ, что в качестве понизителя вязкости он содержит феррохромлигносульфонат или лигносил.

4797647

Опилине составе на технологические показатели буровик растворов

Пзрвметрм растворе

Барит 33>03-1 С103Х Спринт до прогрева

7215 нзс.2 (воде - остзпьное) Состее растворе, 33 опмтв

Проксаноп

168

Помнэитель Регувязкости ллтор осле прогреве (150 С) Понизитепь фильтрецин лине

9 °

r/ñ>3* с смз 483 рд

ОХЛС Лигносип нетзс КМЦ КССБ

13 1,07

14. 1,31

14 1,56

1,27

17 1,49

16 1> 75

1,07

1,32

1,55

1,27

3,50

1 75

33 8,1

36 9,2

69 8,6

49 5,9

75 4, 1.

96 3,2

0,05

0,05

0,09

0,10

0,15

0,15

9 0,1

37 10,3 13

36 10,5 12

75 10,7 11

47 6>о

91 .44 35

145 3,5 13

2

4

6.

9 0 °

9 О ° 1

27 О ° 3

27 0,4

27 0,4

0,3

2,0

0,2

2,0

Э,О

2 ° О

2,0

9

9

2,0

0,3

0,4

2,0

2 ° 5

2,5

5,0

0,4

0,4

0,4.3,0

2,0

3,0

3,0.

2,0

20

4,0

2,0

2,0

0,2 о>3 . 0,3

3 ° О

40.3,0

3,0

5,0 2>5

3,0

2,0

5,0 3,0

3,0

0,4

0,4

3,0

0,4

0>5

2>5

3 ° 0

3,0

5,0

4,0 3,0

4,0 3,0

0,4

0,4

8 - 0,1

31 01

32 - 06

20 .» 05

20 05

20 0;5

20 - . 05

29

31

32 33

34

34 3,ОБ.10 1,76

13, 1,07

1,77

13 2,23

15 1,72

13 1,23

14 1,73

0,4 1,06

35 175

0,4 107

3,5 1;75

1,23

1,71

1>0 1>23

3,0 1,73

28 8,8

t52 2,0

26 92

176 t,5

36,4,5

100 5,1

39 4.7

103 4,2

G>t0 .О, 70

0i 20

0>60

0,20

О;20

О ° 20

0,20

1,0

5, О 4, 0

2,0

5,5 4,0.

2,0

2,0

2,0

2,.О

9,6 12

2,2 10

9,5 14

2>1 10

4,8 12

5>2 15

4,8

4,5 13 н,т, 1,5

24 н.т.

38

96

41

125

-ь7

10

12

13.

17

18 19

21

23 24

26

28

0>20

0,30

0,40

0,40

0,20

0i40

О, 40.

0 50

0,20

0,50

0,40

0,20

0,50

0,50

0,50

0,20

0,50

0,50

0,30

0,50

0> 50

0,50

Прототип

1,0 0>10

20 4 0 О 10

40 50 015

3>0 0,10

20 . 3,0 0,15

4о 5О О 15

Заявляемый диапазон

О, 025

0,050

О, 025

0,050

20 - - 0,025

40 - О 050

20 - - 0 ° 050

40 - 0,10 0,05

0,05

20 - О;07

0>10

0,15

20 - " 0,10

40 - 015

0,07

0,05

20 » «010

40 . 015

20 - - О ° 15

40 - .- 015

О, 15

Оеп редельммй диапвзон

0,01

40 - - О 20

0,03

40 - 0,20

0,05

40 - - 0,15

05 1,08

0>5 1,09

О, 5 1> 09

1>0 1 ° 09

1>0 1 32

2>0 1,54

20 ° 33

Эî 1,56 о>5 1,23

1,0 1,25

2 ° О 1 ° 47

3,0 1>68

2,0, I>25

2,0 1,48

3;О t 70

0,5 1,29

1 ° О 1>31

1> 0 1,53

30 1,74

2,0 1,54

3,0 1,77

3>0 1,28

23

26

22

28

49

6$

72

29

27

41

Ьб.

33

54

97 .

72

53

82

6$

97, 48

7,7

4, 1

6,8

3,9

4 4

5,1

2 8

2,9

5 0

5,3

4,9

4,4

4,3

6,1

2,3

3,9

4 ° О

2,2

2,6

4 5

2>5

3,2

9 l>08

7 1,09

l0 109 1, 10

1>32

12 1,56

1>33

1,56

7 1,24

8 1,25

9 1,47

31 1,64

1,25

9 t,47

9 1,70

9 1,29

1,30

1>53

1,74

; 1,54

10 1,78

5 1,28

21

23

22

32

54

76

77

28

26

43

79

53

109

58

122

81

69

9l

Ь,Е 9

4,3 В

7,9 9

4,0 б

4>5 10

6,0 10

3 ° 0 9

3,2 9

5,2 8 :

6,0 7

5,1 30

50 10

4,7

7,3 8

2,5 9

4,1 8

5>7 6

2>5 9

2,Ь 11

5>l 9

2>8 II

3>4 4