Способ приготовления бурового раствора с использованием полисахаридов

Изобретение относится к способам приготовления буровых растворов и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин. Технический результат изобретения - снижение расхода понизителя фильтрации из класса полисахаридов - карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и крахмала. В способе приготовления бурового раствора, заключающемся в перемешивании водной смеси глинопорошка, добавлении в нее понизителя фильтрации из класса полисахаридов - КМЦ или крахмала, полученную смесь подвергают воздействию механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг осей в противоположных направлениях двумя дисками, оснащенными пальцами-билами, при этом скорость вращения дисков устанавливают равной 10000-12000 об/мин. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к способам приготовления буровых растворов и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ приготовления бурового раствора, заключающийся в перемешивании водной смеси глинопорошка с добавкой химического реагента, в качестве которого используется понизитель фильтрации из класса полисахаридов - карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) или крахмал, являющиеся полисахаридами (см. Технология применения порошкообразных материалов для буровых растворов, сер. «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» М., 1990, с.1-5).

Недостатком известного способа является большой расход понизителя фильтрации из класса полисахаридов - КМЦ и крахмала при его приготовлении.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение указанного недостатка, а именно снижение расхода понизителя фильтрации из класса полисахаридов - КМЦ и крахмала.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе приготовления бурового раствора, заключающемся в перемешивании водной смеси глинопорошка, добавлении в нее понизителя фильтрации из класса полисахаридов - карбоксиметилцеллюлозы или крахмала, полученную смесь подвергают воздействию механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг осей в противоположных направлениях двумя дисками, оснащенными пальцами - билами, при этом скорость вращения дисков устанавливают равной 10000-12000 об/мин.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется на чертежом, где показан выбор скорости вращения дисков с пальцами - билами дезинтегратора для различных вариантов реализации способа приготовления бурового раствора. При этом на чертежом приняты следующие обозначения: 1 - функция изменения показателя фильтрации бурового раствора, обработанного 2% крахмальным реагентом, в зависимости от интенсивности воздействия на него дезинтегратора; 2 - функция изменения показателя фильтрации бурового раствора, обработанного 0,4% КМЦ, в зависимости от интенсивности воздействия на него дезинтегратора.

Кроме того, данное изобретение поясняется Таблицей, в которой приведены данные о фильтрационных свойствах приготовляемого бурового раствора с использованием дезинтегратора.

Используемый в данном изобретении дезинтегратор представляет собой аппарат ударного действия, в котором два вращающихся навстречу диска оснащены пальцами-билами (см. В.И.Молчанов, О.Г.Селезнева, Е.Н.Жирнов. Активация минералов при измельчении. М., 1988, с.159-160). Пальцы-билы одного диска при вращении проходят между пальцами-билами другого диска. Измельчение - активация - проводится посредством многократных ударов, частота которых зависит от частоты вращения дисков с пальцами-билами. При этом, чем больше число ударов, придаваемых частицам вещества, и, следовательно, меньше интервал между следующими друг за другом ударами, тем сильнее активация материалов, которые подвергаются дезинтеграторной обработке.

Данный способ реализуется следующим образом. Сначала производят перемешивание водной смеси глинопорошка. Затем в водную смесь глинопорошка добавляют понизитель фильтрации - КМЦ и крахмал. Приготовленную смесь подвергают воздействию механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг осей в противоположных направлениях двумя дисками, оснащенными пальцами-билами. Диски выполнены таким образом, что при их вращении пальцы-билы первого диска расположены между пальцами-билами второго диска, при этом скорость вращения дисков устанавливают равной 10000-12000 об/мин.

Для оценки степени влияния дезинтеграторной обработки на стабилизирующие свойства понизителей фильтрации - КМЦ и крахмала - использовали следующую методику. Вначале готовили с помощью лабораторной мешалки буровой раствор с 15% содержанием нефтеабадского глинопорошка с коэффициентом коллоидальности 0,18. Затем, с целью снятия эффекта снижения фильтрации, за счет активации глинистой фазы буровой раствор подвергался дезинтеграторной обработке в режиме, характеризующемся скоростью вращения дисков с пальцами-билами, равной 12000 об/мин, в продолжении заданного промежутка времени, когда уже снижения показателя фильтрации не происходило. Только после этого в буровой раствор вводили понизитель фильтрации и перемешивали на лабораторной мешалке в течение 2 ч, затем замерялся показатель фильтрации, который принимался за исходный. Подготовленный таким образом химически обработанный буровой раствор подвергали обработке в дезинтеграторе при различной интенсивности воздействия, т.е. при различных значениях скорости вращения дисков с пальцами-билами.

Данные проведенной экспериментальной проверки предлагаемого способа показаны в таблице. Из таблицы видно, что для снижения показателя фильтрации раствора до величины 6 см³ требуется 0,85% КМЦ (см. п.3 таблицы) или 3,5% крахмала (см. п.6 таблицы) против 0,6% КМЦ (см. п.14 таблицы) или 2,8% крахмала (см. п.23 таблицы) после дезинтеграторной активации. Аналогично с такой же разницей расхода КМЦ и крахмала получены другие значения показателей фильтрации, приведенные в таблице.

Таким образом, анализ приведенных в таблице данных показывает, что за счет механохимической активации в дезинтеграторе расход КМЦ снижается на 30-38% (см. пп.8, 11, 14 таблицы), а расход крахмала - на 20-26% (см. пп.17, 20, 23 таблицы). На чертеже отчетливо видно следующее. Вначале с увеличением числа оборотов дисков с пальцами-билами в дезинтеграторе показатель фильтрации снижается и достигает минимального значения при значениях скорости вращения, равных 10000-12000 об/мин. Дальнейшее увеличение скорости вращения (более 12000 об/мин) приводит к росту показателя фильтрации за счет деструкции макромолекул полисахарида, что благоприятно сказывается на состоянии бурового раствора.

Таким образом, на фиг.1 показано, что максимальное снижение показателя фильтрации достигается при режиме активации в дезинтеграторе, характеризующемся значениями скорости вращения дисков с пальцами-билами 10000-12000 об/мин, а из таблицы видно, что при этом снижается расход КМЦ на 30-38%, крахмала - на 20-26%.

Использование данного изобретения позволяет снизить расход понизителя фильтрации - КМЦ или крахмала.

Способ приготовления бурового раствора, заключающийся в перемешивании водной смеси глинопорошка, добавлении в нее понизителя фильтрации из класса полисахаридов - карбоксиметилцеллюлозы или крахмала, отличающийся тем, что полученную смесь подвергают воздействию механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг осей в противоположных направлениях двумя дисками, оснащенными пальцами-билами, при этом скорость вращения дисков устанавливают равной 10000-12000 об/мин.