Высокоминерализованный безглинистый буровой раствор
Владельцы патента RU 2277572:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к высокоминерализованным безглинистым буровым растворам для вскрытия продуктивных коллекторов, а также при бурении глин, склонных к разупрочнению при бурении растворами на водной основе и при проводке скважин в соленосных пластах. Техническим результатом является обеспечение высоких флоккулирующих свойств раствора для удаления шлама при очистке. Высокоминерализованный безглинистый буровой раствор, включающий в качестве стабилизатора и утяжелителя формиат натрия, мраморный порошок и воду, содержит в качестве регулятора реологических и фильтрационных свойств сульфацелл при следующем соотношении компонентов, мас.%: формиат натрия 9-30, сульфацелл 2-3, мраморный порошок 0-12, вода остальное. Высокоминерализованный безглинистый буровой раствор может дополнительно содержать в качестве пеногасителя MAC 200, растворенный в дизельном топливе в соотношении 1:20, в количестве 0,2-0,4 мас.% от массы бурового раствора. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к высокоминерализованным безглинистым буровым растворам для вскрытия продуктивных коллекторов, а также при бурении глин, склонных к разупрочнению при бурении растворами на водной основе и при проводке скважин в соленосных пластах.
Известен безглинистый буровой раствор системы "Flo-Pro" /фирма M-I Drilling Fluids/, включающий мас.%, в качестве стабилизатора - оксид магния - 0,4, регулятора реологических свойств - биополимер Flo-Vis Plus - 0,5, модифицированный крахмал Flo-Trol - 1,2, жидкий бактерицид M-I Cide - 0,05, наполнитель - мраморный порошок - 9,0, утяжелитель-хлорид калия - 3,0, воду - остальное.
Однако при бурении скважин в карбонатных породах этот раствор неудовлетворительно очищается от выбуренной породы, что приводит к быстрому абразивному износу как забойного, так и бурового оборудования на поверхности, а также этот раствор химически агрессивен по отношению к оборудованию и экологически опасен по отношению к окружающей среде.
Наиболее близким аналогом является технологическая жидкость для бурения, заканчивания и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин в условиях АВПД и повышенных температур, включающая полисахаридный реагент или смесь полисахаридных реагентов, мас.%: 0,1 - 7,0, в качестве утяжелителя - соль муравьиной кислоты щелочного метала 45,0 - 83, 0 и воду остальное (патент RU 2215016 С1, С 09 К 7/02, 27.10.2003).
Известная технологическая жидкость не обеспечивает требуемые флоккулирующие свойства раствора.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание бурового раствора для сохранения первоначальных коллекторских свойств продуктивного пласта, сохранение от разуплотнения массива горных пород, как песчаника, так и глинистых, обеспечение свойств раствора для качественного выноса бурового шлама с забоя, обеспечение высокой механической скорости бурения и увеличение стойкости забойного оборудования.
Техническим результатом является обеспечение высоких флоккулирующих свойств раствора для удаления шлама при очистке.
Высокоминерализованный безглинистый буровой раствор, включающий в качестве стабилизатора и утяжелителя формиат натрия, мраморный порошок и воду, содержит в качестве регулятора реологических и фильтрационных свойств сульфацелл при следующем соотношении компонентов, мас.%: формиат натрия 9-30, сульфацелл 2-3, мраморный порошок 0-12, вода остальное. Высокоминерализованный безглинистый буровой раствор может дополнительно содержать в качестве пеногасителя MAC 200, растворенный в дизельном топливе в соотношении 1:20, в количестве 0,2-0,4 мас.% от массы бурового раствора.
Причинно-следственная связь между существенными признаками и достигаемым техническим результатом следующая: сульфацелл придает раствору необходимые реологические свойства и регулирует водоотдачу, а с добавкой формиата натрия эти свойства могут измениться, поэтому концентрации сульфацелла 2-3% можно считать оптимальной. С увеличением концентрации формиата натрия усиливаются тиксотропные свойства и полученный раствор лучше очищается от выбуренной породы, при этом получаемый эффект существует до концентрации формиата натрия 30%. При этом, вводя пеногаситель MAC 200, растворенный в дизельном топливе в соотношении 1:20, удается регулировать процесс пенообразования, где оптимальный эффект достигается при концентрации 0,2- 0,4%.
Состав раствора включает формиат натрия (ТУ У 3.50-14308351-13 0-99), массовая доля 88%, массовая доля воды 0,66%. Известен как хороший пластификатор и консервант, применяется в строительстве и других отраслях народного хозяйства. Раствор содержит также сульфацелл (ТУ 6-55221-1473-97), производитель "Спецбурматериалы", г. Москва, пеногаситель MAC 200 (ТУ 39-08-125-77), представляющий собой высокодисперсный пирогенный гидрофобизированный кремнезем, производитель "Спецбурматериалы", г. Москва. В раствор входит также мраморный, например, марки МР-2 (микромрамор молотый ТУ 5716-002-369-45182-2003).
Раствор готовят следующим образом.
На требуемый объем высокоминерализованного безглинистого бурового раствора набирается техническая вода. Через глиномешалку, по циклу, не через скважину, вводят до 3% сульфацелла. В технической /обсадной/ колонне производят замену жидкости на приготовляемый раствор. Через скважину вводят 9% формиата натрия, доводя до необходимой плотности высокоминерализованный безглинистый буровой раствор, при этом достигается насыщение формиатом натрия до 30%, а плотность возрастает до 1210 кг/м3. При необходимости при вскрытии проницаемых горных пород добавляется до 12% мраморного порошка, плотность возрастает до 1300 кг/м3. Толщину фильтрационной корки можно регулировать подбором мраморного порошка разной степенью дисперсности. При приготовлении замеряют стандартные параметры раствора, например, такие как: плотность, условная вязкость, динамические напряжения сдвига, пластическая вязкость, статическое напряжение сдвига, водоотдача, водородный показатель среды, толщина фильтрационной корки, липкость и т.п.
В соответствии с приведенным примером были приготовлены различные варианты раствора, отличающиеся количественным содержанием ингредиентов.
Состав и свойства этих растворов приведены в таблице.
Проведенные испытания показывают, что изменение содержания ингредиентов в меньшую сторону (состав №1) не обеспечивает необходимых технологических параметров, а в большую сторону (состав №10) экономически не выгодно, так как повышенный расход реагентов не приводит к ожидаемому эффекту, а при концентрации формиата натрия 31% свойства, обеспечиваемые действием сульфацелла, полностью прекращаются.
| Таблица | ||||||||||
| Пример | Состав раствора, мас.% | Плотность Кг/м3 | Условная вязкость, сек | Пластическая вязкость, мПа·с | ДНС дПа | Водоотдача см3/30 мин | ||||
| Формиат натрия | Сульфацелл | Мраморный порошок МР-2 | Пеногаситель МАС 200 | Вода | ||||||
| 1 | 0 | 3 | 0 | 0 | 97 | 1000 | н/т | - | - | - |
| 2 | 9,0 | 3 | 0 | 0 | 88 | - | н/т | - | - | - |
| 3 | 16,0 | 2,4 | 0 | 0 | 81,6 | 1100 | 80 | 30,5 | 162,8 | 7 |
| 4 | 23,0 | 2,3 | 0 | 0 | 74,7 | 1140 | 90 | 33 | 153,3 | - |
| 5 | 28,0 | 2,1 | 0 | 0,2 | 69,7 | 1170 | 60 | 26 | 110,2 | 5,8 |
| 6 | 30,4 | 2,0 | 0 | 0,2 | 67,4 | 1210 | 65 | 26 | 71,84 | 6 |
| 7 | 28,5 | 2,0 | 6 | 0,3 | 63,3 | 1250 | - | 63 | 234 | 1,6 |
| 8 | 27,0 | 1,8 | 12 | 0,3 | 58,9 | 1295-1300 | 120 | 75 | 240 | 1,4 |
| 9 | 27,0 | 2,4 | 12 | 0,4 | 58,2 | 1300 | 125 | - | - | - |
| 10 | 28,0 | 2,2 | 14 | 0,4 | 55,4 | 1320 | 15 | - | - | - |
1. Высокоминерализованный безглинистый буровой раствор, включающий в качестве стабилизатора и утяжелителя формиат натрия, мраморный порошок и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве регулятора реологических и фильтрационных свойств сульфацелл при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Формиат натрия | 9-30 |
| Сульфацелл | 2-3 |
| Мраморный порошок | 0-12 |
| Вода | Остальное |
2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве пеногасителя MAC 200, растворенный в дизельном топливе в соотношении 1:20, в количестве 0,2-0,4 мас.% от массы бурового раствора.
