Буровой раствор
Владельцы патента RU 2313556:
Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" (RU)
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, конкретно, к составам буровых растворов, применяемых для вскрытия пластов с аномально высоким пластовым давлением - АВПД. Технический результат - сохранение фильтрационных характеристик пород при вскрытии продуктивных пластов с АВПД. Буровой раствор для вскрытия пласта с АВДП содержит, мас.%: бентонитовый глинопорошок 4,00-5,00, карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза 1,30-1,50, кремнийорганическая жидкость ГЮК-10 1,00-1,20, целлотон-Ф 1,00-1,10, нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФ 0,01-0,05, высокодисперсный аэросил MAC-200 в дизельном топливе 0,50-0,70, баритовый утяжелитель 63,00-70,00, вода 20,45-29,19. 2 табл.
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, конкретно к составам буровых растворов, применяемых для вскрытия пластов с аномально высоким пластовым давлением (АВПД).
Вскрытие пластов с АВПД требует использования растворов высокой плотности от 1800 до 2000 кг/м3, обладающих хорошими реологическими свойствами при температурах от 100°С до 130°С, не ухудшающих фильтрационных характеристик пласта.
Известен состав бурового раствора, в котором основой является глинистая суспензия, обработанная амифолнейтрализованным аммиаком с добавками ДСБ-УТТ. А.Ч. (Патент СССР №1836405, кл. С09К 7/02).
Однако раствор такого состава плохо утяжеляется и имеет низкую плотность, а при увеличении плотности возрастает условная вязкость и раствор становится непрокачиваемым.
Наиболее близким к данному буровому раствору является буровой раствор высокой плотности, обладающий хорошими реологическими свойствами, содержащий глинопорошок, акриловый полимер, хлорид калия, карбоксиметилцеллюлозу, карбоксиметилоксиэтилцеллюлозу, барит и воду (Авторское свидетельство СССР №1776689, С09К 7/02).
Недостатком данного раствора являются низкие фильтрационные характеристики пород в пластах с АВПД после проникновения водного фильтрата раствора в пласт. Это связано с тем, что данный раствор обладает высокой водоотдачей и низким статическим напряжением сдвига, что обуславливает образование значительных по размерам зон проникновения, более двух диаметров скважины.
Задача изобретения - сохранение продуктивности скважин, вскрывших пласты с АВПД.
Технический результат - сохранение фильтрационной характеристики пород при вскрытии продуктивных пластов с АВПД.
Указанный технический результат достигается тем, что буровой раствор для вскрытия пласта с аномально высоким пластовым давлением, содержащий бентонитовый глинопорошок, карбоксиметилоксиэтилцеллюлозу КМОЭЦ, баритовый утяжелитель, воду, в отличии от известного раствор дополнительно содержит кремнийорганическую жидкость ГКЖ-10, целлотон-Ф, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФ, высокодисперсный аэросил MAC-200 в дизельном топливе при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Бентонитовый глинопорошок | 4,00-5,00 |
| Карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза КМОЭЦ | 1,30-1,50 |
| Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10 | 1,00-1,20 |
| Целлотон-Ф | 1,00-1,10 |
| Нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФ | 0,01-0,05 |
| Высокодисперсный аэросил MAC-200 в дизтопливе | 0,50-0,70 |
| Баритовый утяжелитель | 63,00-70,00 |
| Вода | 29,19-20,45 |
Бентонитовый глинопорошок ПБМА по ОСТ 39-202 или бентонитовый глинопорошок Бентокон-Супер по ТУ 5751-002-581-56178-02 используются как наполнители.
Карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза КМОЭЦ по ТУ 2231-001-32957739-98 - порошкообразный продукт с содержанием основного вещества до 70%. Применяется для регулирования свойств растворов.
Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10 по ТУ 6-02-696-72. Водно-спиртовой раствор мононатриевой соли этилсилантриола. Применяется для регулирования рН-раствора, уменьшения темпа наработки глины.
Целлотон-Ф по ТУ 0392-002-32957739-98 - темно-коричневый порошок, хорошо совместимый с любыми типами буровых растворов, служит для повышения реологических характеристик.
Нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФ по ТУ 6-09-5283-86 - кристаллический порошок, хорошо растворим в воде и органических растворителях. Применяется в качестве гидрофобизатора глинистых пород, повышает термостойкость буровых растворов.
Высокодисперсный аэросил MAC-200 по ТУ 39-888-83 - порошок плотностью 2200 кг/м3. Применяется в качестве пеногасителя пресных растворов, повышает термостойкость химических реагентов.
Баритовый утяжелитель по ГОСТ 4682-84 поставляется в виде концентрата с содержанием BaSO4 - 88,0 мас.%, влажность не более 2,0%, плотность 4210 кг/м3.
В предлагаемом буровом растворе состав ингредиентов при данном соотношении позволяет получить раствор плотностью до 1920 кг/м3, термостойкий при температуре 130°С, стабилен, обладает хорошими фильтрационными и реологическими характеристиками. В то же время раствор превосходит прототип по своим реологическим характеристикам, имеет низкую водоотдачу, высокое статическое напряжение сдвига и термостойкость. Заявляемое изобретение благодаря оптимальному соотношению компонентов позволяет сохранить фильтрационные характеристики пород (таблица 1).
Карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза КМОЭЦ обеспечивает регулирование фильтрационных и вязкостных свойств раствора.
Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10 предотвращает гидратацию и набухание гидрофильных глинистых частиц, снижает темп наработки глинистого раствора.
Целлотон-Ф, производимый ЗАО «Полицелл» (г.Владимир), обеспечивает образование плотной корки, предотвращающей фильтрацию водного фильтрата раствора в пласт.
Использование в составе нитрилотриметилфосфоной кислоты НТФ и высокодисперсного гидрофобизированного аэросила MAC-200 в дизельном топливе - ингибитора (гидрофобизатора) глинистых пород позволяет понижать вязкость и фильтрацию пресных буровых растворов и повышает их термостойкость. В качестве наполнителя использован бентонитовый глинопорошок хорошей коллоидальности (с выходом более 12 м3/т), обеспечивающий создание первоначальной структуры раствора для удержания утяжелителя, образование фильтрационной корки.
Для экспериментальной проверки бурового раствора в лабораторных условиях был приготовлен состав. Технология его приготовления сводится к следующему: наполнитель (бентонитовый глинопорошок) оставляют на 24 ч в воде, далее в суспензию вводится карбоксиметилоксиметилцеллюлоза КМОЭЦ, кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10, целлотон-Ф и все перемешивают в течение 1 ч, вводят в раствор нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФ и высокодисперсный аэросил MAC-200 в дизельном топливе и перемешивают в течение 30 мин, затем вводится баритовый утяжелитель и перемешивается в течение 1 ч. Технологические параметры раствора замеряются на стандартных приборах. Результаты представлены в таблице 2.
После приготовления раствора проводились эксперименты по оценке влияния проникновения водного фильтрата раствора на фильтрационные характеристики пород.
Анализ экспериментов показывает, что оптимальное значение технологических параметров и данные по изменению фильтрационной характеристики образца породы после прокачки через него водного фильтрата раствора, подтверждает необходимость использования бурового раствора при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Бентонитовый глинопорошок | 4,00-5,00 |
| Карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза КМОЭЦ | 1,30-1,50 |
| Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10 | 1,00-1,20 |
| Целлотон-Ф | 1,00-1,10 |
| Нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФ | 0,01-0,05 |
| Высокодисперсный аэросил MAC-200 в | |
| дизельном топливе | 0,50-0,70 |
| Баритовый утяжелитель | 63,00-70,00 |
| Вода | 29,19-20,45 |
Буровой раствор для вскрытия пластов с АВПД месторождений Ямальского и Уренгойского нефтегазоносных районов должен иметь плотность от 1800 до 2000 кг/м3, так как пластовые давления изменяются от 42,0 до 56,0 МПа, а пластовые температуры от 100°С до 140°С.
Данные экспериментальных исследований, проведенных на образцах керна Ямбургского месторождения, показывают, что водный фильтрат заявляемого раствора незначительно ухудшает фильтрационные характеристики пород, и коэффициент восстановления проницаемости значительно выше по сравнению с известными.
| Таблица 1 | |||||||
| Номер раствора | Месторождение, скважина | Проницаемость, К, 1·10-3 мкм2 | Пористость, % | Остаточная водонасыщенность, % | Проницаемость по керосину, К, 1·10-3 мкм2 | Коэффициент восстановления проницаемости, % | |
| до опыта | после опыта | ||||||
| 1 | Ямбургское, 413, обр.75 | 14,8 | 15,5 | 39,2 | 5,57 | 5,56 | 99,0 |
| Прототип | Ямбургское, 413, обр.119 | 14,2 | 14,3 | 43,7 | 4,34 | 1,22 | 28,0 |
| Таблица 2 | ||||||||
| Состав раствора мас.% | Параметры бурового раствора | |||||||
| Плотность, кг/м3 | Условная вязкость, с | Статическое напряжение сдвига Θ, 1/10, дПа | Фильтрация, см3/30 мин | Пластическая вязкость, мПа·с | Динамическое напряжение сдвига, дПа | рН | ||
| Глинопорошок | 5,00 | |||||||
| КМОЭЦ | 1,50 | |||||||
| ГКЖ-10 | 1,00 | 1915 | 59,0 | 21,00/63,70 | 2,9 | 65,0 | 138,90 | 11,14 |
| Целлотон-Ф | 1,00 | |||||||
| НТФ | 0,01 | |||||||
| MAC-200 в дизтопливе | 0,70 | |||||||
| Баритовый утяжелитель | 70,00 | |||||||
| Вода | 20,79 |
Буровой раствор для вскрытия пласта с аномально высоким пластовым давлением, содержащий бентонитовый глинопорошок, карбоксимети-локсиэтилцеллюлозу КМОЭЦ, баритовый утяжелитель, воду, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит кремнийорганическую жидкость ГКЖ-10, целлотон-Ф, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФ, высокодисперсный аэросил MAC-200 в дизельном топливе при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Бентонитовый глинопорошок | 4,00-5,00 |
| Карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза КМОЭЦ | 1,30-1,50 |
| Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10 | 1,00-1,20 |
| Целлотон-Ф | 1,00-1,10 |
| Нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФ | 0,01-0,05 |
| Высокодисперсный аэросил MAC-200 в | |
| дизельном топливе | 0,50-0,70 |
| Баритовый утяжелитель | 63,00-70,00 |
| Вода | 20,45-29,19 |
