Пенообразующий состав для бурения

Изобретение относится к области бурения эксплуатационных и разведочных скважин, в частности к пенам как промывочным жидкостям, и может быть использовано при проходке неустойчивых интервалов пород, а также при бурении в условиях аномально низких пластовых давлений при первичном вскрытии продуктивных отложений нефти и газа. Техническим результатом изобретения является снижение затрат энергии на бурение путем уменьшения коэффициента трения бурового инструмента о стенки скважины. Пенообразующий состав для бурения, содержащий поверхностно-активное вещество, стабилизатор, воду, дополнительно содержит регулятор жесткости воды в виде силиката натрия, смазывающую добавку в виде эмульсии ВНИИНП-117, в качестве стабилизатора устойчивости пены - полиакриламид и в качестве поверхностно-активного вещества - сульфонол при следующем соотношении компонентов, мас.%: сульфонол 0,8 - 1,5, силикат натрия 0,2 - 0,5, полиакриламид 0,1 - 0,5, ВНИИНП-117 0,5 - 2, вода остальное. 1 табл.

 

Изобретение относится к области бурения эксплуатационных и разведочных скважин, в частности к пенам как промывочным жидкостям, и может быть использовано при проходке неустойчивых интервалов пород, а также при бурении в условиях аномально низких пластовых давлений при первичном вскрытии продуктивных отложений нефти и газа.

Известен буровой раствор (патент РФ №2027734, МПК С 09 К 7/06, публ. 1995 г.) для предупреждения прихвато- сальникообразования, содержащий электролиты, бентонитовую или аскангелевую глину, регуляторы вязкости, смазывающую добавку, барит и воду, отличающийся тем, что в качестве смазывающей добавки он содержит маслосодержащую присадку ЯМР-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бентонитовая или аскангелевая глина	27,0-7,0
Электролиты	6,0-2,2
Регуляторы вязкости	4,9-0,8
Маслосодержащая присадка ЯМР-1	1,0-5,0
Барит	0,1-46
Вода	остальное

Недостатком этого состава является высокий коэффициент трения бурового инструмента о стенки скважины, вызывающий его интенсивный износ и повышенные затраты энергии на бурение.

Известен пенообразующий состав для бурения многолетнемерзлых пород (а.с. СССР №1213172, МПК Е 21 В 21/14, публ. 1971 г.). Пенообразующий состав, содержащий поверхностно-активное вещество, антифриз и воду, отличающийся тем, что с целью повышения пенообразующих свойств состава он содержит в качестве антифриза карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Поверхностно-активное вещество - 0,05-0,5

Карбамид - 3-25

Вода - остальное

Недостатком этого раствора является высокий коэффициент трения бурового инструмента о стенки скважины, вызывающий повышенный износ и повышенные затраты энергии на бурение.

Известен принятый за прототип пенообразующий состав для использования в качестве бурового раствора в условиях аномально низких пластовых давлений при первичном вскрытии продуктивных отложений нефти, газа и проведении капитального ремонта скважин (патент РФ №2187533, МПК С 09 К 7/08, публ. 2002 г.). Пенообразующий состав, включающий пресную воду, пенообразователь, стабилизатор и затравку, в качестве стабилизатора пены содержит модифицированный крахмал и сульфацел, а в качестве затравки - мел технический, при этом состав дополнительно содержит алюмохлорид и кальцинированную соду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пенообразователь	0,8-1,8
Крахмал модифицированный	5,0-7,0
Сульфацелл	0,18-0,3
Мел технический	3,0-4,0
Алюмохролид	1,1-1,4
Сода кальцинированная	0,6-0,8
Пресная вода	остальное

Недостатком этого раствора является высокий коэффициент трения бурового инструмента о стенки скважины, вызывающий повышенный износ и повышенные затраты энергии на бурение.

Техническим результатом изобретения является снижение затрат энергии на бурение путем уменьшения коэффициента трения бурового инструмента о стенки скважины.

Технический результат достигается тем, что пенообразующий состав для бурения, содержащий поверхностно-активное вещество, стабилизатор, воду, согласно изобретению он дополнительно содержит регулятор жесткости воды в виде силиката натрия, смазывающую добавку в виде эмульсии ВНИИНП-117, в качестве стабилизатора устойчивости пены полиакриламид и в качестве поверхностно-активного вещества сульфонол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфонол	0,8-1,5
Силикат натрия	0,-2
Полиакриламид	0,1-0,5
ВНИИНП-117	0,5-2
Вода	остальное

Применение предлагаемого пенообразующего состава для бурения по сравнению с прототипом позволит уменьшить коэффициент трения бурового инструмента о стенки скважины и снизить затраты энергии на бурение.

Пенообразующий состав для бурения приготавливают следующим образом.

В воду добавляют ингредиенты в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфонол	0,8-1,5
Силикат натрия	0,-2
Полиакриламид	0,1-0,5
ВНИИНП-117	0,5-2

И перемешивают в смесителе для получения однородного раствора.

Сульфонол добавляют в качестве поверхностно-активного вещества для получения пены необходимой кратности. Кратность пены - соотношение объема пены к объему содержащегося в пене раствора. Рекомендуемое количество добавления сульфонола - 0,8-1,5 мас.%. Данное количество сульфонола позволяет получить необходимую стабильность пены. Полиакриламид добавляют 0,1-0,5% от общей массы для стабилизации устойчивости пены. Указанный диапазон выбран из расчета наиболее эффективной стабилизации полученной пены. Силикат натрия в состав добавляют в качестве регулятора жесткости воды в количестве 0,2-0,5 мас.%. Указанный интервал позволяет довести техническую воду до необходимой жесткости для полного растворения в ней смазывающей добавки - эмульсии ВНИИНП-117. Уменьшение трения бурового инструмента о стенки скважины достигается введением в пенообразующий состав смазывающей добавки - эмульсии ВНИИНП-117, в количестве 0,5-2 мас.%.

Добавление эмульсии ВНИИНП-117 менее 0,5% повышает коэффициент трения, а более 2% от общей массы вызывает удорожание пенообразующего состава для бурения (см. таблицу 1).

Таблица 1
Наименование	Сульфонол,% мас.	Силикат натрия,% мас.	Полиакриламид,% мас.	ВНИИНП-117,% мас.	Вода,% мас.	Коэффициент трения бурового инструмента
Состав 1	0,6	0,1	0,05	0,4	98,85	0,06
Состав 2	0,8	0,2	0,1	0,5	98,4	0,055
Состав 3	1,2	1,4	0,3	1,2	95,9	0,05
Состав 4	1,5	2,0	0,5	2	94	0,045
Состав 5	1,6	2,1	0,6	2,1	93,6	0,04

Далее приготовленный пенообразующий состав подают по трубам в разбуриваемую скважину через циркуляционную систему, в которой в состав добавляют воздух.

Воздух и пенообразующий состав диспергируются и образуют пену заданной кратности, выбираемой исходя из имеющихся горно-геологических условий бурения. На забой скважины полученный буровой раствор в виде пены подается по бурильным трубам в процессе бурения. Загрязненный буровым шламом раствор в процессе бурения выдавливается по зазору между стенкой скважины и бурильными трубами. На поверхности загрязненный буровой раствор очищают от шлама, пену разрушают, затем очищенный состав снова через циркуляционную систему подается в скважину.

Применение данного пенообразующего состава для бурения обеспечивает следующие преимущества:

- уменьшение коэффициента трения бурового инструмента;

- снижение затрат энергии на бурение.

Пенообразующий состав для бурения, содержащий поверхностно-активное вещество, стабилизатор, воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит регулятор жесткости воды в виде силиката натрия, смазывающую добавку в виде эмульсии ВНИИНП-117, в качестве стабилизатора устойчивости пены - полиакриламид и в качестве поверхностно-активного вещества - сульфонол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфонол	0,8 - 1,5
Силикат натрия	0,2 - 0,5
Полиакриламид	0,1 - 0,5
ВНИИНП-117	0,5 - 2
Вода	Остальное