Способ стабилизации соленасыщенного бурового раствора
Владельцы патента RU 2385892:
Республиканское унитарное предприятие "Производственное объединение "Белоруснефть" (BY)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к буровым растворам для бурения нефтяных и газовых скважин. Технический результат изобретения - улучшение качества соленасыщенных буровых растворов за счет снижения пенообразующей способности и повышения стабильности во времени. В способе стабилизации соленасыщенного бурового раствора, включающем обработку указанного раствора модифицированным крахмалом, в качестве модифицированного крахмала используют декстрин и Фито-РК, при следующем соотношении ингредиентов, мас.% к объему бурового раствора: декстрин 1,7-2,0; Фито-РК 1,3-1,5. 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к буровым растворам для бурения нефтяных и газовых скважин.
Известно, что одним из способов стабилизации соленасыщенного бурового раствора является его совместная обработка полимерными реагентами, одним из которых является модифицированный крахмал (МК), а в качестве второго полимерного реагента могут быть использованы карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), гидролизованный полиакрилонитрил (гипан), реагент К-4, сульфит-спиртовая барда (ССБ) или конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ) [1, 2].
Стабильность бурового раствора оценивается изменением значения показателя фильтрации во времени. Увеличение значения фильтрации через определенное время означает снижение стабильности бурового раствора.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ совместной обработки бурового раствора полимерными реагентами: модифицированным крахмалом и сульфит-спиртовой бардой (ССБ) [1]. Недостатками этого способа по сравнению с предлагаемым решением являются повышенная пенообразующая способность, характеризующаяся значением коэффициента вспенивания, и невысокая стабильность бурового раствора во времени.
Задачей изобретения является улучшение качества соленасыщенных буровых растворов за счет снижения пенообразующей способности и повышения стабильности во времени.
Поставленная задача достигается тем, что в способе стабилизации соленасыщенного бурового раствора, включающем обработку указанного раствора модифицированным крахмалом, согласно изобретению, в качестве модифицированного крахмала используют декстрин и Фито-РК, при следующем соотношении ингредиентов, мас.% к объему бурового раствора:
| декстрин | 1,7 - 2,0 |
| Фито-РК | 1,3-1,5 |
Декстрин представляет собой углевод (С12Н20О10), получаемый из крахмала путем нагревания до 210°, действием слабых кислот или ферментом диастаза.
Фито-РК - крахмальный реагент, предназначенный для бурения нефтяных и газовых скважин, представляет собой модифицированный крахмал: порошок белого цвета с массовой долей влаги 4,0% и растворимостью 99,8%. Выпускается ООО «НПК «Спецбуртехнология» согласно ТУ 10 РФ 1039-92 (г.Москва).
Гранула крахмала состоит из разветвленных полисахаридных молекул амилопектина и линейных молекул амилозы. Деструкция крахмального реагента и потеря способности снижать фильтрацию бурового раствора происходит из-за ретроградации, вызванной ассоциацией молекул амилозы. Для повышения стабилизирующей способности Фито-РК необходимо было подобрать реагент с меньшей молекулярной массой, способный создать сферические препятствия для сближения линейных молекул амилозы.
Важным отличием декстрина от Фито-РК является его лучшая растворимость в воде, на чем основано его действие как связующего звена. Кроме того, декстрин обладает эмульгирующей способностью.
Лабораторные исследования проводились на соленасыщенном палыгорскитовом глинистом растворе 8%-ой концентрации. Реагенты вводились в раствор в товарном виде.
Приводим примеры осуществления способа стабилизации соленасыщенного бурового раствора в лабораторных условиях.
Пример 1.
Для приготовления глинистого раствора в стакан наливают 920 см3 воды питьевой и насыпают (80±0,5) г глинопорошка. Содержимое перемешивают миксером или мешалкой с числом оборотов не менее 3000 в минуту в течение 20-30 мин.
Раствор глинопорошка в воде оставляют для набухания на 24 часа, затем перемешивают миксером или мешалкой с числом оборотов не менее 3000 в минуту в течение 20 минут. Таким образом получают пресный глинистый раствор.
Для получения соленасыщенного глинистого раствора в пресный раствор вводят (300±1) г соли поваренной пищевой и продолжают перемешивание в течение 30-40 мин до полного ее растворения.
Так как после засолонения вязкость раствора возрастает, его необходимо разбавить рассолом до условной вязкости 25-30 с.
Для стабилизации приготовленного раствора проводится обработка реагентами-стабилизаторами. К 500 мл соленасыщенного глинистого раствора при постоянном перемешивании постепенно вводятся 8,5 г (1,7 мас.% к объему раствора) декстрина и 6,5 г (1,3 мас.% к объему раствора) Фито-РК. Раствор перемешивается в течение 30-40 минут.
Пример 2.
Соленасыщенный глинистый раствор готовится как в примере 1.
К 500 мл приготовленного раствора при постоянном перемешивании постепенно вводятся 10 г (2 мас.% к объему раствора) декстрина и 7,5 г (1,5 мас.% к объему раствора) Фито-РК. Раствор перемешивается в течение 30-40 минут.
В таблице даны параметры соленасыщенных буровых растворов, обработанных полимерными реагентами.
| № опыта | Состав раствора | Основные параметры | |||||||
| Плотность, ρ, г/см3 | Вязкость, Т, с | Фильтрация, Ф, см3/30 мин | Фильтрация, Ф, см3/30 мин, (t+80°С, 2 часа) | Фильтрация, Ф, см3/30 мин, через 2 дня | Фильтрация, Ф, см3/30 мин, через 10 дней | СНС мгс/см2 | Квсп. | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 | 8%-ый соленасыщенный полыгорскитовый глинистый раствор | 1,24 | 25 | 84 | ~ | - | - | 12/17 | - |
| 2 | Раствор №1+5 мас.% ССБ+1,5 мас.% МК (прототип) | 1,24 | 57 | 6 | 15 | 10 | 22 | 17/28 | 1,60 |
| 3 | Раствор №1+2 мас.% декстрина | 1,24 | 25 | 70 | - | - | - | 12/19 | - |
| 4 | Раствор №1+1,5 мас.% Фито-РК | 1,24 | 110 | 6 | - | 17 | - | 35/43 | - |
| 5 | Раствор №1+1,5 мас.% декстрина+1,1 мас.% Фито-РК | 1,24 | 80 | 8,6 | - | 9 | 15 | 27/38 | 1,35 |
| 6 | Раствор №1+1,7 мас.% декстрина+1,3 мас.% Фито-РК (предлагаемый вариант) | 1,24 | 55 | 5 | 6,5 | 5,5 | 6 | 25/34 | 1,40 |
Продолжение таблицы
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 7 | Раствор №1+2 мас.% декстрина+1,5 мас.% Фито-РК (предлагаемый вариант) |
1,24 | 60 | 5 | 6 | 5 | 5,5 | 12/20 | 1,40 |
| 8 | Раствор №1+2,5 мас.% декстрина+1,9 мас.% Фито-РК | 1,24 | 98 | 3,2 | - | 3,2 | 3,5 | 30/39 | 1,45 |
В опытах №3 и 4 приведены значения параметров растворов, обработанных одним из реагентов. Как видно, обработка глинистого раствора одним декстрином не ведет к снижению фильтрации бурового раствора. А применение одного Фито-РК не обеспечивает стабилизацию фильтрации раствора во времени.
Как видно из таблицы, при совместной обработке соленасыщенного глинистого раствора декстрином и Фито-РК значения фильтрации находятся на одном уровне (опыты №6, 7). Это дает возможность предположить, что декстрин «защищает» Фито-РК от деструкции (т.е. поддерживает его способность снижать фильтрацию соленасыщенного бурового раствора во времени), за счет чего фильтрация не повышается в течение 10 дней. В противоположность этому при совместной обработке соленасыщенного бурового раствора модифицированным крахмалом и ССБ через 10 дней наблюдается повышение фильтрации раствора до 22 см3 за 30 мин (опыт 2).
Целесообразность обработки соленасыщенного бурового раствора декстрином и Фито-РК подтверждается в показателях фильтрации растворов после выдержки их в течение двух часов при температуре 80°С в вальцовой печи фирмы OFITE (опыты №6, 7). С применением ССБ такого результата не было получено (опыт 2).
Кроме того, значение коэффициента вспенивания соленасыщенного глинистого раствора при обработке ССБ и МК выше (1,60), чем при обработке декстрином и Фито-РК (1,35-1,40).
Нижний предел количества декстрина (1,7 мас.%) ограничен показателем фильтрации через 10 суток бурового раствора, обработанного Фито-РК; верхний (2 мас.%) - экономической нецелесообразностью. Фито-РК предлагается использовать в количестве 1,3-1,5 мас.% к объему бурового раствора, т.к. такого количества вполне хватает для снижения значения фильтрации. Увеличение ввода данного реагента приведет к повышению вязкости раствора, а уменьшение - к повышению фильтрации раствора.
Результаты лабораторных исследований были подтверждены снижением количества обработок бурового раствора Фито-РК при бурении соленосных отложений в скв. №287 Речицкого нефтяного месторождения РУП «Производственное объединение «Белоруснефть», где впервые был испытан декстрин в качестве второго полимерного реагента вместо применяющейся ССБ.
Испытание в скважине было начато после спуска 245 мм технической колонны на глубину 1040 м и засолонения раствора, когда его показатели имели следующие значения: плотность 1,24 г/см3, вязкость 39 с, фильтрация 8 см3/30 мин, СНС 17/25 мгс/см2, плотность фильтрата 1,20 г/см2. Раствор был обработан декстрином и Фито-РК одновременно.
После обработки раствор приобрел следующие показатели: плотность 1,25 г/см3, вязкость 45 с, фильтрация 3 см3/30 мин, СНС 30/45 мгс/см2.
При повышении показателя фильтрации раствора до 7 см3/30 мин при забое 1145 м была проведена вторичная обработка, после чего фильтрация раствора снизилась до 4,5 см3/30 мин при неизменных показателях других основных параметров.
Дальнейшие обработки раствора этими полимерными реагентами по предлагаемой технологии также не оказывали отрицательного влияния на показатели раствора в скважине. Учитывая полученные результаты, было рекомендовано продолжить испытание при бурении соленосных пород на других нефтяных месторождениях.
Таким образом, способ стабилизации соленасыщенного бурового раствора, включающий обработку указанного раствора модифицированным крахмалом, в качестве которого применялась смесь декстрина и Фито-РК, позволил уменьшить расход пеногасителя и Фито-РК за счет понижения пенообразующей способности и повышения стабильности бурового раствора.
Источники информации
1. Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам. - Оренбург: издательство «Летопись», 2005. - С.225,239.
2. Городнов В.Д. Буровые растворы. - М.: «Недра», 1985. - С.83.
Способ стабилизации соленасыщенного бурового раствора, включающий обработку указанного раствора модифицированным крахмалом, отличающийся тем, что в качестве модифицированного крахмала используют декстрин и Фито-РК при следующем соотношении ингредиентов, мас.% к объему бурового раствора:
| декстрин | 1,7-2,0 |
| Фито-РК | 1,3-1,5 |
