Композиционный реагент для буровых растворов

 

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к реагентам, используемым для регулирования их свойств буровых растворов. Техническим результатом является создание композиционного реагента для буровых растворов, обладающего многофункциональными свойствами - термостойкого, стойкого к поливалентным катионам понизителя фильтрации, в то же время улучшающего его смазочные и противоизносные свойства. Композиционный реагент для буровых растворов, включающий этилсиликонат натрия ГКЖ-10, дополнительно содержит карбоксиметилоксиэтилцеллюлозу КМОЭЦ при следующем соотношении компонентов, мас.%: КМОЭЦ 50-65; ГКЖ-10 - 30-50. 5 табл.

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к реагентам, используемым для регулирования свойств буровых растворов.

Известным реагентом является оксиэтилированная карбоксиметилоксиэтицеллюлоза - КМОЭЦ /Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. - М.: Недра, 1972. С. 170/. Недостатком этого реагента является невысокая термостойкость в условиях агрессии поливалентными катионами, неудовлетворительные смазочные и противоизносные свойства, неспособность снижать фильтрацию пресных глинистых систем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому реагенту является реагент, содержащий отработанное подсолнечное масло (83,3-77,8%)и водные растворы алкилсиликонат натрия - ГКЖ-11У или ГКЖ-10У (16,7-22,2%) (Патент РФ 2076132, кл. С 09 К 7/06, 1997). Известный реагент улучшает смазочные и противоизносные свойства бурового раствора, уменьшает поверхностное натяжение, но не обладает способностью снижать его фильтрацию. Для стабилизации растворов с этим реагентом необходимо дополнительное применение реагентов понизителей фильтрации.

Задача, стоящая при создании изобретения, - повышение качества бурения скважин в пресных условиях, а также в условиях термо- и солевой агрессии.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, - создание композиционного реагента для буровых растворов, обладающего многофункциональными свойствами (термостойкого, стойкого к поливалентным катионам понизителя фильтрации, в то же время улучшающего его смазочные и пртивоизносные свойства). Комбинация реагентов также упрощает технологию приготовления буровых растворов.

Поставленная задача и технический результат достигаются созданием композиционного реагента для буровых растворов, включающего этилсиликонат натрия-ГКЖ-10 и карбоксиметил - оксиэтилцеллюлозу КМОЭЦ при следующем соотношении компонентов, мас.%: КМОЭЦ 50-65,ГКЖ-10 30-50.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав реагента отличается от известного наличием алкисиликоната в другом соотношении, а также наличием дополнительного компонента - КМОЭЦ. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Из таблицы 1 очевидно, что водные смеси КМОЭЦ и ГКЖ-10 имеют реологические показатели (η,τo,n), а также значение вязкости условной и водородного показателя, отличные в несколько раз от показателей индивидуальных компонентов, что подтверждает предположение о том, что между обоими компонентами происходит межмолекулярное взаимодействие за счет хемосорбционных или водородных сил, что может обусловить наличие новых качеств у комбинированного реагента. Водные растворы комбинированного реагента более вязки, псевдопластичны.

Это позволяет сделать вывод об изобретательском уровне.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава реагента приготовлены 5 составов. Составы 1-3 соответствуют заявляемым пределам компонентов, 4-5 выходят за эти пределы (таблица 2).

Процесс приготовления композиционного реагента заключается в следующем: карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза (КМОЭЦ) в сухом виде заливается в заданном соотношении этилсиликонатом натрия (ГКЖ-10), выдерживается в течение 1 ч в покое, высушивается на воздухе и далее добавляется в буровой раствор. При проведении лабораторных исследований использована КМОЭЦ марки 20/98 ЗАО "Полицелл" (г. Владимир) и ГКЖ-10 по ТУ 6-02-696-76 производства Данковского химзавода. Технологические свойства буровых растворов с композиционным реагентом, а также реагентом-прототипом измерены на стандартных приборах. Коэффициент липкости глинистой корки и противоизносные свойства глинистых суспензий оценены на приборе ФСК-2 и машине трения МТ-2 (Уфимский нефтяной институт).

В таблице 3 приводится влияние композиционного реагента на пресные системы. Очевидно преимущество составов 1, 2, 3 в сравнении с прототипом (раствор 2, приготовленным также в лаборатории из аналогичной марки КМОЭЦ и глины). Наблюдается до 4,5 раз снижение фильтрации. В таблице 4 отражено влияние композиционного реагента (состав 3) и раздельно добавленных КМОЭЦ и ГКЖ-10. Очевидно преимущество составов 1, 2, 3 по эффективности снижения фильтрации контрольного глинистого раствора в 4,5 раза в сравнении с реагентом-прототипом, который не снижает фильтрацию контрольного глинистого раствора. Заявляемый состав реагента в этом отношении также превосходит аналог - КМОЭЦ. В таблице 4 отражено влияние композиционного реагента (состав 3) и раздельно добавленных КМОЭЦ и ГКЖ-10 на противоизносные характеристики глинистых суспензий прототипом. Преимущества действия композиционного реагента особенно заметны при температуре опыта 70^oС (снижение износа при больших нагрузках до 5-6 раз).

В таблице 5 прослежено влияние композиционного реагента на соленые глинистые системы (20% глины, 10% NaCl, 10% СаСl₂, 10% MgCl₂). Из таблицы видно, что раствор с композиционным реагентом (состав 1) более термостоек как в статических условиях, так и в динамических условиях на приборе УИВ-2 (увеличение фильтрации с 5,4 до 3,6 раза).

Таким образом, предлагаемый реагент снижает фильтрацию, улучшает противоизносные свойства пресных глинистых суспензий. Минерализованные поливалентными катионами глинистые системы более термостабильны. Технология обработки бурового раствора упрощается за счет устранения введения дополнительного реагента.

Формула изобретения

Композиционный реагент для буровых растворов, включающий этилсиликонат натрия ГКЖ-10, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбоксиметилоксиэтилцеллюлозу КМОЭЦ при следующем соотношении компонентов, мас. %: КМОЭЦ - 50 - 65 ГКЖ-10 - 35 - 50

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5