Буровой раствор

 

Повышение изолирующей и восстанавливающей способности бурового раствора достигается за счет содержания в нем глины /5 - 10 мас. % /, полиакрилонитрила /0,1 - 3,0 мас. % /, полиакрилоамида /0,01 - 0,2 мас. % / и воды.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к бурению и промывке скважин.

Известен состав для снижения проницаемости пласта, используемый в качестве промывочной жидкости, содержащий, мас. % : акриламид 0,304-12,0; N, N'-метиленбисакриламид 0,029-1,2; гипосульфит натрия 0,007-0,312, персульфат аммония 0,008-0,344; гидролизованный полиакрилонитрил 2,000-9,750 и воду - остальное (авт. св. 1006715, кл. E 21 B 33/138, 1981). Достоинством этого состава является высокая закупоривающая способность по отношению к водонасыщенному керну.

Недостатками известного состава являются: трудность, невозможность достижения высокого закупоривающего эффекта из-за сложности состава и в связи с этим трудности регулирования его свойств; низкие закупоривающие свойства (практическое их отсутствие) по отношению к нефтенасыщенному керну; низкие восстановительные свойства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является буровой раствор, содержащий, мас. % : (авт. св. N 132740, кл. C 09 7/02, 1985): КМЦ 85/500 0,5-5,0 Крахмал МК-1 0,1-3,0 Воду Остальное Недостатками известного состава являются низкая закупоривающая способность и недостаточные восстановительные свойства.

Цель изобретения - повышение изолирующей способности и восстановительных свойств бурового раствора.

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор для бурения в проницаемых породах и вскрытия продуктивных пластов, содержащий глину, полиакрилонитрил и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит порошкообразный полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас. % : Глина 5-10 Полиакрило- нитрил 0,1-0,5 Полиакриламид 0,01-0,4 Вода Остальное Сущность изобретения состоит в следующем. В состав бурового раствора, содержащего глину и воду, вводят два полимера, один из (ПАН) которых обладает более низкой молекулярной массой /(2: 3)10⁶/ и высокой способностью адсорбироваться на разбуриваемой породе, второй (ПАА) - более высокомолекулярный /(16-20) 10⁶/, обладающий меньшей адсорбционной способностью, большей способностью флокулировать выбуренную породу. Каждый из полимеров в отдельности обладает невысоками закупоривающими и восстановительными свойствами. При совместном их нахождении в растворе изолирующие и восстанавливающие свойства раствора резко возрастают. Наблюдается эффект синергетического увеличения указанных свойств.

ПАН и ПАА известны как компоненты буровых растворов. Однако их совместное применение (без добавок) с получением синергетического эффекта увеличения изолирующих и восстанавливающих свойств неизвестно. Нами этот эффект получен неожиданно, предусмотреть и запланировать его было невозможно.

Технология приготовления растворов заключается в приготовлении глинистой суспензии и добавлении к ней полимеров в требуемом количестве.

В качестве исходных реагентов использованы: глина бетонитовая c. 1, ТУ 39-043-74; гидролизованный полиакрилонитрил (гипан) в виде 8 % -ного водного концентрата, соответствующий требованиям 801-166-74; порошкообразный полиакрилонитрил марки сайпан фирмы Ceanamid (США); порошкообразный полиакриламид марки Седипур (ФРГ, ф. BASF); порошкообразный полиакриламид марки дк-дрил (Япония, ф. Искра Индастри).

Свойства импортных реагентов: 1) Сайпан Молекулярная масса (3-7)10⁶ Содержание основного вещества 90-95% Влажность не более 10% Товарный вид - белый порошок.

2) Седипур Молекулярная масса (16-20)10⁶ Содержание основного вещества 90-95%
Влажность не более 10%
Степень гидролиза 7-10%
Товарный вид - белый порошок.

3) Дк-дрилл
Молекулярная масса (16-25)10⁶
Содержание основного вещества
90-95%
Влажность не более 10%
Степень гидролиза 20-30% мол.

Товарный вид - белый порошок.

П р и м е р ы 1, 2, 3. Готовят 1 л 5% -ной суспензии глины и 0,1% гипана. Для этого 50 г сухого порошка бентонита вводят в 500-700 мл воды, добавляют 100 мл 1% -ного раствора, доводят общий объем раствора до 1000 мл, тщательно перемешивают, определяют параметры: плотность 1,018 г/см³, условная вязкость 20 с, СНС 0/0. На УИПК-1М определяют изолирующую и восстановительную способность: K_изол. = 22,04% , K_вос. = = 38,05.

Затем готовят 1 л раствора, содержащего 5% (50 г) глины и 0,01% (0,1 г) ПАА Седипур, определяют его свойства: K_изол. = = 48,27% , K_вос. = 57,00% .

Затем готовят 1 л раствора, содержащего 5,0% (50 г) глины, 0,1% (1 г) гипана и 0,01% (0,1 г) Седипура и определяют его параметры: плотность, г/см³ 1,018 Условная вязкость, с 20 СНС 1'/10', дПа 0/0 K_изол., % 98,36 K_вос., % 85,60.

П р и м е р ы 4, 5, 6. Готовят 1 л раствора, содержащего 0,1% (1 г) сейпана и 5% (50 г) глины. Определяют его параметры: Плотность, г/см³ 1,016 Условная вязкость, с 24 СНС 1'/10', дПа 0/0 K_изол., % 25,68 K_вос., % 40,68.

Затем готовят 1 л раствора, содержащего 5,0% (50 г) глины и 0,01% (0,1 г) дк-дрилла. Определяют его параметры: Плотность, г/см³ 1,017 Условная вязкость, с 20 СНС 1'/10', дПа 0/0 K_изол., % 42,21 K_вос., % 52,28
Затем готовят 1 л раствора, содержащего 5% (50 г) глины, 0,1 (1,0 г) сайпана и 0,01% (0,1 г) дк-дрилла. Определяют его параметры: Плотность, г/см³ 1,016 Условная вязкость, с 21 СНС 1'/10', дПа 0/0 K_изол., % 95,45 K_вос., % 89,02
Остальные ппримеры приведены в таблице. Из данных таблицы следует, что:
1) высокой изолирующей и восстанавливающей способностью обладают лишь те растворы, которые содержат оба полимера, полиакрилонитрил и полиакриламид (разных марок). Каждый из полимеров образует раствор, обладающий значительно более низкими изолирующими и восстанавливающими характеристиками. Таким образом, разработанные растворы создают эффект синергетического увеличения изолирующих и восстанавливающих свойств. Причем этот синергизм обнаружен нами неожиданно: все остальные свойства компонентов не дают синергетического эффекта и, следовательно, предвидеть закономерность в изменении кольматирующе-декольматирующих характеристик было невозможно.

2. Минимальной концентрацией полиакрилонитрила (гипана и сайпана) является 0,1% , для ПАА - 0,01% . Это те концентрации, при которых величина коэффициента изоляции превышает 90% , а коэффициента восстановления керна превышает 85% .

Максимальной величиной концентрации полиакрилоннтрила является 0,25-0,8% , для полиакриламида она составляет 0,1-0,2% (в зависимости от сорта). Выше этих концентраций образуются растворы с высокими структурно-механическими свойствами (зашкаливает ротационный вискозиметр ВСН-30 и такой раствор не следует применять в интервалах с высокой проницаемостью во избежание преждевременного вскрытия пласта.

Таким образом, разработанный и предлагаемый буровой раствор для бурения интервалов проницаемых пород и вскрытия продуктивных пластов обладает высокими изолирующими и восстанавливающими характеристиками, технологичен, экономичен.

Формула изобретения

БУРОВОЙ РАСТВОР для бурения скважин в интервале проницаемых пород и вскрытия продуктивных пластов, содержащий глину, полиакрилонитрил и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения изолирующей и восстанавливающей способности, он дополнительно содержит порошкообразный полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Глина 5 - 10
Полиакрилонитрил 0,1 - 0,3
Полиакриламид 0,01 - 0,2
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1