Буровой раствор

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано при бурении особо прочных пород алмазными коронками. Технический результат изобретения - повышение эффективности охлаждения бурового инструмента и за счет этого снижение его износа. Буровой раствор на водной основе содержит, мас. %: глину 5-8, в качестве поглотителя тепла и утяжелителя - диабаз 20-30, в качестве поверхностно-активного вещества - силикат натрия 2-5, в качестве пенообразователя - эмульсию ВНИИНП-117 0,8-1, вода - остальное. 1 табл.

 

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано при бурении особо прочных пород алмазными коронками.

Известен буровой раствор (патент РФ №2153518, С 09 К 7/02, 2000.07.27). Буровой раствор для вскрытия пласта с аномально высоким пластовым давлением, содержащим воду, наполнитель, акриловый полимер и утяжелитель ЖРК-1, полученный из титаномагнетитовых руд, в качестве наполнителя содержит бентонитовый глинопорошок и дополнительно комплексный реагент карболингосульфонат пековый - КЛСП при следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонитовый глинопорошок 3, акриловый полимер 0,2-0,4, указанный комплексный реагент 0,3-0,5, вода - остальное, указанный утяжелитель до 150% сверх 100%. Недостатком указанного изобретения является плохое охлаждение бурового инструмента, вызывающее его повышенный износ.

Известен буровой раствор БУР-4, принятый за прототип (заявка на изобретение РФ №94005401, С 09 К 7/00, 1995.10.20). Буровой раствор БУР-4 содержит воду, глину, электролиты, регулятор вязкости и водоотдачи, смазывающую добавку и барит. С целью улучшения антисальниковых, антиприхватных и фрикционных свойств в состав раствора дополнительно вводится смазывающая добавка МПСАМ при следующем соотношении компонентов в растворе, мас.%: электролиты - 2,2-6,0; глина - 9,0-23,0; реагенты-регуляторы вязкости и водоотдачи - 0,8-4,9; присадка МПСАМ - 3,0-5,0; барит - 0,1-46,0, вода - остальное. Недостатком указанного изобретения является плохое охлаждение бурового инструмента, вызывающее его высокий износ.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности охлаждения бурового инструмента и за счет этого снижение его износа.

Технический результат достигается тем, что буровой раствор на водной основе, содержащий воду, глину, согласно изобретению дополнительно содержит в качестве поглотителя тепла и утяжелителя диабаз, в качестве поверхностно-активного вещества силикат натрия, в качестве пенообразователя эмульсию ВНИИНП-117, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Диабаз	20-30
Глина	5-8
Силикат натрия	2-5
ВНИИНП-117	0,8-1
Вода	Остальное.

Применение предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность охлаждения бурового инструмента и за счет этого позволяет уменьшить его износ.

Буровой раствор приготавливают следующим образом. В воду при постоянном перемешивании добавляют ингредиенты при следующем соотношении компонентов: глину в количестве 5-8 мас.%; силикат натрия в количестве 2-5 мас.%; диабаз в количестве 20-30 мас.%; эмульсию ВНИИНП-117 (МРТУ 12 Н №12-63) в количестве 1 мас.%.

Далее приготовленный буровой раствор подают по трубам в буримую скважину с помощью циркуляционной системы. Необходимое количество диабаза и других компонентов бурового раствора принимают исходя из имеющихся горногеологических условий бурения. На забой скважины полученный буровой раствор подается по буровым трубам, а в процессе бурения выдавливается по зазору между стенкой скважины и бурильными трубами. На поверхности возможно очищение загрязненного бурового раствора, после чего его снова через циркуляционную систему подают в буримую скважину. Для снижения абразивного износа бурового инструмента крупность частиц диабаза рекомендуется принимать не более 0,1 мм.

Глину используют в качестве пластификатора, причем ее добавляют в количестве 5-8 мас.% из условия обеспечения необходимой пластичности бурового раствора. Силикат натрия используют как поверхностно-активное вещество для обеспечения эффективного прилипания частиц шлама к буровому раствору. Рекомендованное количество силиката натрия в интервале 2-5 мас.% принято из условия обеспечения наиболее эффективного прилипания шлама к буровому раствору. Эмульсию ВНИИНП-117 добавляют в количестве 0,8-1 мас.% для образования пенной составляющей раствора. Эмульсия ВНИИНП-117 выбрана исходя из высокой пенообразующей способности этого вещества. Верхний предел и нижний пределы выбраны из условия рационального использования эмульсии ВНИИНП-117 в буровых растворах. Вода используется как основа бурового раствора.

Диабаз используют в буровом растворе в качестве поглотителя тепла и утяжелителя, причем его добавляют в количестве 20-30 мас.%. Верхний предел добавления диабаза, равный 30 мас.%, принимают из условия обеспечения необходимой подвижности бурового раствора. Нижний предел добавления диабаза принят из условия отсутствия повышения эффективности охлаждения по сравнению с прототипом.

Диабаз обладает следующими свойствами, позволяющими достигнуть поставленного технического результата: плотностью - 2,8-3,3 кг/м³; удельной теплоемкостью - 783-929 Дж/(кг·К); коэффициентом теплопроводности - 5,62-10^-3 кал/(см·сек·град); абразивностью - 18-30 мг. По сравнению с баритом, используемым в прототипе в качестве утяжелителя и имеющем следующие свойства: плотность - 4,3-4,7 кг/м³ и коэффициент теплопроводности - 4,1-10^-3 кал/(см·сек·град), диабаз позволит более эффективно охлаждать буровой инструмент. За счет того, что диабаз обладает высокой удельной теплоемкостью и хорошей теплопроводностью он будет интенсивно поглощать выделяющееся при бурении тепло и отводить его от забоя скважины. Это позволит снизить износ бурового инструмента за счет снижения термических нагрузок на него. Высокая плотность позволяет увеличить эффективность выноса шлама с забоя скважины и тем самым повышает эффективность бурения. Широкая распространенность и большие запасы диабаза позволяют судить о возможности его промышленной добычи и использования.

Состав	Диабаз	Глина	Силикат натрия	ВНИИНП-117	Вода	Эффективность охлаждения по сравнению с прототипом
1-й состав	19	4	1,8	0,5	74,7	1
2-й состав	20	5	2	0,86	72,14	1,5
3-й состав	25	6	3,5	0,9	64,6	2,2
4-й состав	30	8	5	1	56	2,2
5-й состав	31	9	5,3	1,01	53,69	3
Прототип		1

Использование предлагаемого бурового раствора обеспечивает следующие преимущества:

- повышение эффективности охлаждения бурового инструмента;

- повышение износостойкости бурового инструмента;

- повышение скорости бурения и снижение его себестоимости.

Буровой раствор на водной основе, содержащий воду, глину, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве поглотителя тепла и утяжелителя диабаз, в качестве поверхностно-активного вещества - силикат натрия, в качестве пенообразователя - эмульсию ВНИИНП-117 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Диабаз	20 - 30
Глина	5 - 8
Силикат натрия	2 - 5
ВНИИНП-117	0,8 - 1
Вода	Остальное