Буровой раствор

 

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к составам буровых растворов на водной основе, используемым при вскрытии пласта. Буровой раствор, содержащий воду, акриловый полимер "Унифлок", триполифосфат натрия, дополнительно содержит гидролизный лигнин и утяжелитель ЖРК-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Акриловый полимер "Унифлок" - 0,30 - 0,35 Триполифосфат натрия ТПФН - 0,50 - 0,70 Гидролизный лигнин - 5 - 7 Утяжелитель ЖРК-1 - 23,20 - 21,30 Вода - Остальное 2 табл.

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности, к составам буровых растворов на водной основе, применяемым для вскрытия пласта.

Качество вскрытия продуктивных пластов может быть повышено за счет сведения к минимуму ухудшения их коллекторских свойств путем применения соответствующих буровых растворов. Оптимальными в этом отношении являются инвертно-эмульсионные буровые растворы [1] Однако их применение тормозится экологической и пожароопасностью, нетехнологичностью использования. По современным представлениям использование при вскрытии продуктивных пластов воды или глинистых растворов (даже с малой фильтрацией) в качестве промывочного агента приводит к интенсивным поглощениям, что существенно ухудшает коллекторские свойства пласта и, следовательно, снижает дебит скважины. Поэтому перспективным может оказаться применение в качестве промывных агентов буровых растворов, образующих тонкую прочную фильтрационную корку очень низкой проницаемости, которая может быть удалена дальнейшим растворением в HCl. Такая фильтрационная корка надежно защищает пласт от загрязнения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому буровому раствору является раствор, содержащий воду, глину, полиакрилонитрил "Унифлок", триполифосфат натрия [2] Этот раствор имеет низкое значение фильтрации, но содержит значительное количество твердой фазы (глины 19 20%), которая может необратимо загрязнять пласт, т.е. корка имеет достаточную проницаемость, к недостаткам раствора-прототипа также можно отнести значительный расход химреагентов, которые поддерживают фильтрацию на низком уровне.

Задачей изобретения является создание бурового раствора без глинистой фазы с непроницаемой фильтрационной коркой, которая может быть удалена растворением в HCl и меньшим расходом реагентов, как следствие, сохранением коллекторских свойств продуктивного пласта.

Решение задачи достигается тем, что буровой раствор, содержащий воду, акриловый полимер "Унифлок", триполифосфат натрия, отличается тем, что он дополнительно содержит гидролизный лигнин и утяжелитель ЖРК-1 при следующем соотношении компонентов, мас.

Акриловый полимер "Унифлок" 0,30 0,35 Триполифосфат натрия 0,50 0,70 Гидролизный лигнин 5 7 Утяжелитель ЖРК-1 23,20 21,30
Вода Остальное
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый буровой раствор отличается от известного тем, что вместо глины содержит гидролизный лигнин и утяжелитель ЖРК-1, а в количественное соотношение акрилового полимера и триполифосфата натрия не совпадает с их соотношением в известном растворе. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

В предлагаемом изобретении заявляемый состав ингредиентов раствора, в заявляемом соотношении, позволяет получить буровой раствор с удовлетворительными технологическими параметрами. Важное влияние компонентов друг на друга, их синергетическое действие в данном составе приводит к созданию рецептуры, дающей тонкую, прочную и непроницаемую корку, препятствующую проникновению раствора в пласт. В дальнейшем эта корка может быть удалена растворением в кислоте (растворимость в HCl при 70^oC до 75%). Таким образом, заявляемый состав придает буровому раствору новые качества, что позволяет сделать вывод об изобретательском уровне.

Гидролизный лигнин является отходом при производстве спирта из древесины и различных растительных отходов. С химической точки зрения он представляет собой сшитый полимер со сложной трехмерной структурой и высокой молекулярной массой (~ 10000). Молекула лигнина содержит активные функциональные группы: карбоксильные, карбонильные, фенольные и энольные гидрооксилы, метаксильные и спиртовые группы на фоне хроматической структуры. При приготовлении заявляемого состава использован лигнин Тавдинского гидролизного завода с влажностью около 60% Основным назначением лигнина в заявляемом составе является образование тонкой непроницаемой фильтрационной корки, защищающей пласт от загрязнения, и создание структуры бурового раствора.

Утяжелитель ЖРК-1 получают из титаномагниевых руд на Качканарском ГОК по ТУ 0803-21-0158754-95. ЖРК-1 выполняет функцию утяжелителя бурового раствора, минимально воздействующего на продуктивный пласт. Кроме того, ЖРК-1 в данной рецептуре снижает поверхностную активность лигнина, т.е. противодействует пенообразованию.

Триполифосфат натрия (ТПФН) в предлагаемом изобретении помимо функции синергетического усиления стабилизирующего действия акрилового полимера способствует повышению pH системы и, как следствие, улучшению ионообменной способности лигнина. Использован ТПФН по ГОСТ 13493 86Е.

"Унифлок" порошкообразный акриловый полимер высокой молекулярной массы, получаемый в ПО "Навоиазот". Имеет длинную линейную молекулу, формулу которого приблизительно можно записать следующим образом:

Акриловый полимер в сочетании с ТПФН выступает в роли стабилизатора системы бурового раствора, в то же время щелочная реакция полимера способствует пептизации лигнинового компонента, его диспергированию, снижению пенообразования. Для приготовления заявляемого бурового раствора использован "Унифлок" (партия 58У) со следующими свойствами:
Молекулярная масса 3,5·10⁷
Кинематическая вязкость 1%-ного водного раствора 180 сСт
pH 1%-ного водного раствора 12,35
Для экспериментальной проверки заявляемого бурового раствора в лабораторных условиях были приготовлены пять составов (табл. 1). Технология их приготовления сводится к следующему: расчетное количество лигнина оставляется для гидратации на 24 ч в воде с добавкой ТПФН, затем в смесь вводятся Унифлок и ЖРК-1 и перемешиваются в течение одного часа в миксере "Воронеж" со скоростью около 3000 об/мин, после чего замеряются технологические параметры получаемых растворов на стандартных приборах. Аналогичным образом приготовлен раствор прототипа. Результаты представлены в табл. 1. Проницаемость фильтрационной корки, сформированной на приборе ВМ-6, определяется расчетным путем при фильтрации дистиллированной воды через нее по формуле

где
K'' проницаемость, дарси или мкм;
U объем фильтрата за время t, см³/с;
η абсолютная вязкость фильтрата, сП;
DI толщина глинистой корки, см;
F фильтрующая поверхность, см²;
ΔP перепад давления, кг/см².

Смазочные свойства раствора оценивались на приборе ФСК-2 (Уфимский нефтяной институт), а противоизносные на машине трения МТ-2 (также этого института).

Анализ табл. 1 показывает, что оптимальные значения технологических параметров: наименьшая проницаемость фильтрационной корки, ее толщина и наибольшая растворимость получаются при следующем соотношении компонентов, мас.

Гидролизный лигнин 5 7
Унифлок 0,30 0,35
ТПФН 0,50 0,70
ЖРК-1 23,20 21,30
Вода Остальное
Проницаемость глинистой корки раствора прототипа имеет значение большее, чем у заявляемого состава, при значительно меньшем расходе реагентов. Растворение получаемой фильтрационной корки в течение 12 ч при 70^oC в 10%-ной HCl показывает, что заявляемый состав бурового раствора формирует фильтрационную корку, способную на 73 75% растворяться в HCl, фильтрационная корка раствора прототипа способна растворяться лишь на 25% Заявляемый состав раствора и раствор прототипа имеют одинаковую смазочную способность (коэффициент трения глинистой корки по ФСК-2 0,2 0,25) (см. табл. 2). Противоизносные характеристики приводятся в табл. 2. При всех исследованных нагрузках раствор прототипа уступает в 2 3 раза несмотря на то, что содержит утяжелитель.

Формула изобретения

Буровой раствор для вскрытия пласта, содержащий воду, акриловый полимер "Унифлок", триполифосфат натрия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидролизный лигнин и утяжелитель ЖРК-1 при следующем соотношении компонентов, мас.

Акриловый полимер "Унифлок" 0,30 0,35
Триполифосфат натрия 0,50 0,70
Гидролизный лигнин 5 7
Утяжелитель ЖРК-1 23,20 21,30
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3