Буровой раствор
Владельцы патента RU 2458960:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" (RU)
Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам на водной основе для бурения наклонно-направленных скважин. Малоглинистый буровой раствор содержит, мас.%: глина 2,0-3,0, смазочная добавка - остаточный продукт глубокой переработки древесины, состоящий из дитерпенов, 0,8-1,1, пеногаситель 0,2-0,3, вода остальное. Технический результат - улучшение смазочных и фильтрационных параметров бурового раствора. 1 пр., 1 табл.
Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам на водной основе для бурения и закачивания наклонно-направленных скважин.
Известен буровой раствор (Пат. RU №2369625, опубл. 10.10.2009), содержащий полимерный реагент высокой молекулярной массы, полимерный реагент низкой молекулярной массы, гидроксид натрия, формиат натрия, ксантановый биополимер, бактерицид, смазочную добавку, воду при следующем соотношении, мас.%:
| Полимерный реагент высокой молекулярной массы | 0,07-0,2 |
| Полимерный реагент низкой молекулярной массы | 0,2-0,5 |
| Гидроксид натрия | 0,02-0,05 |
| Формиат натрия | 0,5-0,7 |
| Биополимер | 0,1-0,2 |
| Бактерицид | 0,02-0,1 |
| Смазочная добавка | 0,2-0,5 |
| Вода | остальное |
Недостатками являются высокая стоимость полимерных добавок и многокомпонентность раствора, что затрудняет процесс приготовления.
Известен буровой раствор (Пат. RU №2268909, опубл. 27.01.2006), включающий глину, карбоксиметилцеллюлозу, ингибирующую добавку, смазочную добавку и воду, дополнительно содержит регулятор структурно-механических свойств карбоксиметилкрахмал и эмульгатор - смесь эфиров и амидов жирных кислот и этаноламидов, а в качестве ингибирующей добавки - продукт ректификации олигомеров пропилена изоолифинового типа фракции С13-С15 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| глина | 1,5-3,0 |
| карбоксиметилцеллюлоза | 0,1-0,3 |
| карбоксиметилкрахмал | 0,75-1,5 |
| смесь эфиров и амидов жирных | 0,75-1,0 |
| кислот и этаноламидов | |
| продукт ректификации олигомеров | |
| пропилена изоолифинового типа | |
| фракции С11-С15 | 0,75-1,5 |
| смазочная добавка | 0,5-3,0 |
| вода | остальное |
Недостатком является сложность регулирования структурно-реологических свойств растворов.
Известен буровой раствор (Пат. RU №2012588, опубл. 15.05.1994), принятый за прототип. Буровой раствор содержит глину, воду и смазочную добавку. В качестве смазочной добавки содержит модифицированный отход производства рыбьего жира со стадии очистки производственных стоков этилсиликонатом натрия или петросилом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Глина | 8-10 |
| Модифицированный отход производства рыбьего жира | |
| со стадии очистки производственных стоков | |
| этилсиликанатом натрия или петросилом | 1-2 |
| Вода | Остальное |
Недостатками являются низкие смазочные свойства, необходимость модифицирования отходов пластификатором этилсиликоната натрия, который оказывает прижигающее воздействие на кожный покров.
Технический результат - улучшение смазочных и фильтрационных параметров бурового раствора.
Технический результат достигается тем, что буровой раствор, содержащий глину, смазочную добавку и воду, дополнительно содержит пеногаситель, а в качестве смазочной добавки содержит отходы глубокой переработки древесины на основе дитерпенов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Глина | 2,0-3,0 |
| смазочная добавка | 0,8-1,1 |
| пеногаситель | 0,2-0,3 |
| вода | остальное |
Глина используется в качестве структурообразователя и регулятора тиксотропных свойств бурового раствора (повышение удерживающей и транспортирующей способности).
Добавление пеногасителя необходимо для предотвращения вспенивания раствора. В качестве пеногасителя используют керосин. Возможно применение других пеногасителей, например МАС-200 - высокодисперсный гидрофобизированный органоаэросил (кремнезем), Пента-465 - многокомпонентный силиконовый пеногаситель, АМ-5 - высокодисперсный модифицированный органоаэросил (диоксид кремния), СОФЭКСИЛ-310 - гидрофобная кремнийорганическая жидкость, Альфонол-79 - смесь синтетических жирных спиртов и др. (Я.А.Рязанов. Энциклопедия по буровым растворам, с.256-261).
Использование в качестве смазочной добавки отходов глубокой переработки древесины на основе дитерпенов позволяет одновременно снизить коэффициент трения и водоотдачу раствора. Проведенные исследования влияния отходов на свойства буровых растворов показали, что увеличение содержания их в растворе более 1,1% не приводит к значительному улучшению технологических параметров.
Используемые отходы на основе дитерпенов берут на канифольно-терпентинных заводах по переработке живицы, где получают основные виды продукции: скипидар и канифоль. Указанные отходы образуются при глубокой переработке древесины для получения целлюлозы в процессе сульфатной варки на этапе переработки сульфатного мыла и представляют собой дитерпены, в основном кислородные - так называемые «смоляные кислоты», куда входят в основном: сандаракопимаровая, изопимаровая, абиетиновая, неоабиетиновая, другие дитерпеновые кислоты.
Способ приготовления бурового раствора
Пример
В механическом перемешивателе готовится стандартный глинистый буровой раствор, содержащий воды 95,7 мас.% и глины бентонитовой 3,0 мас.%. Затем в раствор вводится керосин 0,3 мас.%, смазочная добавка 1,0 мас.% и перемешивается до однородной массы.
После этого проводятся стандартные испытания полученных растворов на лабораторных установках. Для определения смазочных и фильтрационных параметров буровых растворов проведены соответствующие исследования, результаты которых приведены в таблице. Коэффициент трения определялся на границе металл-металл на приборе УСР1. Снижение коэффициента трения наблюдается даже при минимальных концентрациях смазочной добавки - при концентрации 0,2 мас.%. Минимальные значения коэффициента трения наблюдаются в диапазоне от 0,8-1,1%, коэффициент трения снижается в 2,5-3 раза. Таким образом, смазочные и фильтрационные параметры бурового раствора улучшаются.
Из таблицы видно, что применение бурового раствора уменьшает крутящий момент при вращении колонны бурильных труб и снижает силы сопротивления при продольном перемещении колонны в наклонных и горизонтальных участках скважин, что приводит к снижению вероятности возникновения прихватов и повышению ресурса работы бурового оборудования.
Буровой раствор, содержащий глину, смазочную добавку и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пеногаситель, а в качестве смазочной добавки содержит отходы глубокой переработки древесины на основе дитерпенов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Глина | 2,0-3,0 |
| Смазочная добавка | 0,8-1,1 |
| Пеногаситель | 0,2-0,3 |
| Вода | Остальное |
