Буровой раствор для вскрытия многолетнемерзлых пород (варианты)

Изобретение относится к бурению скважин в нефтяной и газовой промышленности, а также геологоразведочной отрасли, в частности к составам буровых растворов, предназначенным для использования в многолетнемерзлых породах в условиях Крайнего Севера и Сибири. Техническим результатом изобретения является создание вариантов бурового раствора для вскрытия многолетнемерзлых пород, учитывающих возможность поглощения буровых жидкостей и технологию кустового бурения, при этом предполагается, что высокопроницаемые породы залегают ниже подошвы многолетнемерзлых пород. Буровой раствор для вскрытия многолетнемерзлых пород, преимущественно с незначительным поглощением, содержит, мас.%: глинопорошок 3,0-4,0, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ 0,10-0,15, хлорид натрия 1,5-3,0, борат натрия 0,2-0,3, полигликоль 0,3-0,5, воду остальное. Буровой раствор для вскрытия многолетнемерзлых пород, преимущественно для способа кустового бурения, содержит, мас.%: глинопорошок 3,0-4,0, органический стабилизатор - оксиэтилцеллюлозу ОЭЦ 0,3-0,5, воду пластовую остальное. 2 н.п. ф-лы

 

Изобретение относится к бурению скважин в нефтяной и газовой промышленности, а также геологоразведочной отрасли, в частности к составам буровых растворов, предназначенным для использования в многолетнемерзлых породах в условиях Крайнего Севера и Сибири.

Основные технические решения ведущих отечественных и зарубежных фирм в области создания буровых растворов для многолетнемерзлых пород направлены на совершенствование их реологических свойств, взаимоустойчивость к разбуриваемым породам, обеспечение возможности использования в условиях низких температур, предупреждение растепления и последующих осложнений.

Известны буровые растворы на водной основе, в которых в качестве понизителей температуры замерзания используют добавки хлористого кальция или магния, растворы на углеводородной основе /арктическое дизельное топливо/, которые загущаются асбестом, кремнеземом, асфальтом или битумом /Рязанов Р.А. Справочник по буровым растворам. - М.: Недра, 1979. - 38 с./.

Недостатками этих буровых растворов являются низкая кольматирующая способность, особенно в условиях наличия поглощающих пород, а также техногенное воздействие на окружающую среду.

Известна промывочная жидкость для бурения многолетнемерзлых пород, включающая карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, поваренную соль и воду /Кудряшев Б.Б., Яковлев A.M. Новая технология бурения скважин в мерзлых породах. - М.: Недра, 1973. - 102 с./.

Эта промывочная жидкость обладает сильным воздействием на стенки скважины, представленные многолетнемерзлыми породами.

Известна безглинистая промывочная жидкость для бурения вечномерзлых пород, в состав которой включены карбоксиметилцеллюлоза КМЦ, поваренная соль, щелочные стоки производства капролактама ЩСПК и вода /Патент РФ №2203302, 7МПК С 09 К 7/02, 2000 г./.

Недостатками этих буровых растворов являются значительный расход реагентов и техногенное воздействие на окружающую среду.

Известен также буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород, содержащий глинопорошок, водорастворимый полимер Праестол и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинопорошок - 5, Праестол - 0,1÷0,05, вода - остальное /Патент РФ №2184756, 7МПК С 09 К 7/02, 2002 г./.

Известный буровой раствор не обеспечивает его устойчивость к действию отрицательных температур, имеет недостаточные кольматирующие свойства, не обеспечивает сохранение температурного баланса в мерзлых породах, агрессивно воздействует на стенки скважины.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение технологических свойств бурового раствора, а именно: повышение стабилизирующих, ингибирующих, кольматирующих свойств, снижение до минимального воздействие на стенки скважины, представленные многолетнемерзлыми породами, обеспечение экологической чистоты и экономической целесообразности.

Техническим результатом изобретения является создание вариантов бурового раствора для вскрытия многолетнемерзлых пород, учитывающих возможность поглощения буровых жидкостей и технологию кустового бурения. При этом предполагается, что высокопроницаемые породы залегают ниже подошвы многолетнемерзлых пород.

Для достижения поставленной цели буровой раствор для вскрытия многолетнемерзлых пород, преимущественно с незначительным поглощением, характеризуется тем, что он содержит глинопорошок, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, хлорид натрия, борат натрия, полигликоль и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок	3,0-4,0
КМЦ	0,10-0,15
Хлорид натрия	1,5-3,0
Борат натрия	0,2-0,3
Полигликоль	0,3-0,5
Вода	Остальное

Буровой раствор для вскрытия многолетнемерзлых пород, преимущественно для способа кустового бурения, характеризуется тем, что он содержит глинопорошок, органический стабилизатор - оксиэтилцеллюлозу ОЭЦ и воду пластовую при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок	3,0-4,0
ОЭЦ	0,3-0,5
Вода пластовая	Остальное

Компоненты, входящие в заявляемые составы рецептур в предлагаемой совокупности и качественном соотношении, усиливают свои свойства и обеспечивают получение высокотехнологичных буровых растворов, при этом глинопорошок, является коллоидным структурообразователем, КМЦ, ОЭЦ - органическими стабилизаторами, хлорид натрия, борат натрия, полигликоль и соли, входящие в состав пластовой воды - понизителями температуры замерзания - антифризом, хлорид натрия, кроме того, усиливает структурообразование, а полигликоль выступает как смазочная незамерзающая добавка.

Главное преимущество предлагаемых вариантов буровых растворов для вскрытия многолетнемерзлых пород - высокие ингибирующие и антифризные свойства при взаимодействии с многолетнемерзлыми породами. Наряду с этим они имеют низкую фильтрацию, необходимую вязкость, варьируемую плотность, экономичны и экологически безвредны.

Многолетнемерзлые породы вследствие своей специфичности прочны, монолитны, но при механическом воздействии буровых растворов может наблюдаться их растепление. При этом начинают действовать механизмы, обусловленные свойствами предлагаемых составов, а именно: при вскрытии пород поровые каналы забиваются разноразмерными дисперсными частицами глинопорошка с адсорбированными на них полимерными пленками, например, КМЦ. При этом коллоидная фаза обеспечивает кольматацию, в результате чего предотвращается размораживание и разупрочнение горных пород, а следовательно, исключаются обвалы и кавернообразование.

Эффективная кольматация многолетнемерзлой породы сложными по составу частицами органического и минерального происхождения, наличие антифризных добавок и загустителей по предлагаемому количественному соотношению обеспечивает минимальное воздействие на стенки скважины бурового раствора и предотвращает их разрушение.

Из патентной и научно-технической литературы не известны буровые растворы для многолетнемерзлых пород, содержащие совокупность указанных выше ингредиентов в предложенном количественном соотношении, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого изобретения.

Из существующего уровня техники известно, что ингредиенты, входящие в составы предлагаемых буровых растворов в данном сочетании и количественном соотношении, обеспечивают указанные выше свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемые варианты буровых растворов готовят следующим образом:

1 вариант.

Берут 92,3% воды, в которой диспергируют при перемешивании 4% глинопорошка. Глинистую суспензию перемешивают в течение 20-30 минут, обрабатывают 0,1% КМЦ до равномерной стабилизации бурового раствора. Затем в циркулирующий раствор или при перемешивании в емкостях последовательно добавляют 0,2% бората натрия, 0,4% полигликоля и 3,0% хлорида натрия.

2 вариант.

Приемные емкости заполняют на 95,5% пластовой водой, которую с помощью гидросмесителя смешивают с 4% глинопорошка и 0,5% ОЭЦ. Суспензия перемешивается в течение 20-30 минут до выравнивания технологических параметров.

Предлагаемые составы буровых растворов были приняты к использованию для вскрытия многолетнемерзлых пород на Адакской площади.

Результаты испытаний вариантов для условий с незначительными поглощениями и для способа кустового бурения положительны.

1. Буровой раствор для вскрытия многолетнемерзлых пород, преимущественно с незначительным поглощением, характеризующийся тем, что он содержит глинопорошок, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, хлорид натрия, борат натрия, полигликоль и воду при следующем соотношении компонентов, мас %:

Глинопорошок	3,0-4,0
КМЦ	0,10-0,15
Хлорид натрия	1,5-3,0
Борат натрия	0,2-0,3
Полигликоль	0,3-0,5
Вода	Остальное

2. Буровой раствор для вскрытия многолетнемерзлых пород, преимущественно для способа кустового бурения, характеризующийся тем, что он содержит глинопорошок, органический стабилизатор - оксиэтилцеллюлозу ОЭЦ и воду пластовую при следующем соотношении компонентов, мас %:

Глинопорошок	3,0-4,0
ОЭЦ	0,3-0,5
Вода пластовая	Остальное