Безглинистый буровой раствор

Изобретение относится к технологии строительства скважин, а именно к составу безглинистых буровых растворов, используемых для бурения, заканчивания и капитального ремонта скважин на нефтяных и газовых месторождениях, а также на подземных хранилищах газа. Технический результат изобретения - улучшение качества и расширение технологических возможностей бурового раствора путем повышения стабильности его структурно-механических свойств, повышения верхнего предела значений плотности, снижения щелочности. Безглинистый буровой раствор содержит, мас.%: ксантан 0,2-0,5, модифицированный крахмальный реагент 0,2-0,5, хлорид натрия и/или калия 4,2-9, аммонизированный раствор нитрата кальция АРНК остальное, хлорид кальция 2,1-75 сверх 100%, вода 10% от объема АРНК сверх 100%. Безглинистый буровой раствор может дополнительно содержать утяжелитель - хлорид натрия или карбонат кальция. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к технологии строительства скважин, а именно к составу безглинистых буровых растворов, используемых для бурения, заканчивания и капитального ремонта скважин на нефтяных и газовых месторождениях, а также на подземных хранилищах газа.

Известны безглинистые буровые растворы [1], включающие в свой состав высокомолекулярные органические реагенты (полиакриловые, полисахаридные и др.), минеральные ингредиенты (соли, утяжелители), модифицирующие добавки. Большинство из них имеют те или иные недостатки, мешающие их широкому внедрению в практику промышленного бурения: невысокие показатели реологических и фильтрационных свойств, недостаточную устойчивость к внешним воздействиям (гидродинамическим, термобарическим, микробиологическим), низкие санитарно-эпидемиологические показатели.

Известен безглинистый буровой раствор [2, 3], содержащий полисахаридные реагенты, хлорид щелочного металла, хлорид щелочноземельного металла. Основные недостатки этого бурового раствора:

- ограничен верхний предел значений плотности (1200-1300 кг/м³);

- недостаточная стабильность структурно-механических свойств раствора (особенно при интенсивном гидродинамическом воздействии на него);

- повышенная щелочность раствора (рН 10÷11).

Наиболее близким аналогом является безглинистый буровой раствор, содержащий модифицированный крахмальный реагент, аммонизированный раствор нитрата кальция АРНК, игибитор коррозии аминного типа (SU 1684308 А1, 15.10.1991).

Технический результат изобретения - улучшение качества и расширение технологических возможностей бурового раствора путем повышения стабильности его структурно-механических свойств, повышения верхнего предела значений плотности, снижения щелочности.

Безглинистый буровой раствор, содержащий аммонизированный раствор нитрата кальция АРНК и модифицированный крахмальный реагент, дополнительно содержит ксантан (ксантановую смолу), хлорид кальция (CaCl г), воду, хлорид натрия и/или калия (NaCl и/или KCl) при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

ксантан	0,2-0,5
модифицированный крахмальный реагент	0,2-0,5
хлорид натрия и/или калия	4,2-9
АРНК	остальное
хлорид кальция	2,1-75 сверх 100%
вода	10% от объема АРНК сверх 100%

Безглинистый буровой раствор может дополнительно содержать утяжелитель.

В качестве утяжелителя он содержит хлорид натрия или карбонат кальция.

Сущность изобретения заключается в следующем. Основу предложенного бурового раствора составляет АРНК, насыщенный NaCl и/или KCl. Предложенный буровой раствор указанного выше состава может иметь плотность до 1450-1500 кг/м³. Буровой раствор на основе АРНК без NaCl или KCl, а также на основе насыщенного раствора NaCl (или KCl) с добавлением или без АРНК, не может иметь плотность выше 1250-1300 кг/м³.

Чтобы повысить плотность предложенного бурового раствора до более высоких значений в буровой раствор наряду с NaCl и/или KCl вводят CaCl₂. Для увеличения плотности раствора выше 1600 кг/м³ требуется дополнительное введение в соленасыщенный раствор утяжелителя - кристаллического порошкообразного NaCl или карбонатного утяжелителя КУ, например, карбоната кальция или мраморного порошка.

Более полное представление о существе предложенного технического решения дают примеры, приведенные в таблицах 1 и 2. (Обозначения, принятые в таблице: ρ - плотность, η_пл - пластическая вязкость, τ_o - предельное динамическое напряжение сдвига, θ₁ и θ₁₀ - статическое напряжение сдвига после выдержки 1 и 10 минут соответственно, Ф - показатель фильтрации).

В изобретении используется технические продукты типа ксантана (ксантановой смолы), поступающих на рынок реагентов для нефтегазовой промышленности под различными торговыми названиями: Родопол 23П, Виско-Ксан, Зибозан, Кларизан, Биополимер ХС и др.

В качестве модифицированного крахмального реагента раствор содержит, например, реагенты Полицелл ПСБ или Полицелл ГКР (продукты из серии «Полицелл»: ПСБ (ТУ 6-55-221-1477-97), ГКР или их аналоги).

АРНК, выпускаемый по ТУ 113-03-22-01-87, содержит 2-10% NH₄NO₃ и 35-53% Ca(NO₃)₂, может иметь плотность от 1350 до 1550 кг/см³ при 25°С.

Процедура приготовления бурового раствора. В рабочую емкость (1) заливают заданный объем АРНК. В отдельной емкости (2) растворяют в пресной воде (ее объем составляет приблизительно 10% от объема АРНК) последовательно расчетные количества МКР и МГПС. При перемешивании раствор из емкости 2 перемещают в емкость 1. Затем в емкость 1 вводят расчетные количества NaCl и/или KCl (при массовом соотношении NaCl:KCl, например, 1:1), а также CaCl₂. После растворения солей, если необходимо, дополнительно вводят в емкость 1 порошкообразный NaCl или карбонатный утяжелитель.

Источники информации:

1. Нетисов Г.В., Синев В.А и др. Использование безглинистых минерализованных буровых растворов при бурении скважин. // НТЖ. Стр-во нефт. и газ. скважин на суше и на море. - 2001. - №2 - С.22-24.

2. Федосов Р.И., Пеньков А.И. и др. Раствор ЭКОРИШ на основе рассола NaCl в скважинах старого эксплуатационного фонда. // НТЖ.. Стр-во нефт. и газ. скважин на суше и на море. - 2001. - №7 - С.18-20. - прототип.

3. Федосов Р.И., Кошелев В.Н. Физико-химические и структурно-механические особенности полимерно-гидрогелевых буровых растворов Ра-гипол и ЭКОРИШ. // НТЖ.. Стр-во нефт. и газ. скважин на суше и на море. - 2004. - №4 - С.24-28 - прототип.

1. Безглинистый буровой раствор, содержащий аммонизированный раствор нитрата кальция АРНК и модифицированный крахмальный реагент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ксантан, хлорид кальция, воду, хлорид натрия и/или калия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Ксантан	0,2-0,5
Модифицированный крахмальный реагент	0,2-0,5
Хлорид натрия и/или калия	4,2-9
АРНК	Остальное
Хлорид кальция	2,1-75 сверх 100%
Вода	10% от объема АРНК сверх 100%

2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит утяжелитель.

3. Раствор по п.2, отличающийся тем, что он содержит в качестве утяжелителя хлорид натрия.

4. Раствор по п.2, отличающийся тем, что он содержит в качестве утяжелителя карбонат кальция.