Буровой раствор
ОП ИСАКИИ <19
Союз Советск ни
Соцнапнстнческнк
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву(22) заявлено 04. 06. 80 (21) 2934537/23 03 с присоелннением заявки М (23) ПрноритетОпубликовано 30 . 10 . 82 . Бюллетень йЪ40
Дата опубликования описания 30.!0.82 (51)М. Кл.
С 09 К 7/02
5Ьаударствсниый комитет
СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК622.243. .444(088.8) ЯЯ(У))0 1т Н 1 щ.
И. IO. Хари в, Н. й. Иакедонов, К. B. ИогансеН Б,.ь
В.З. Ага-Алиева и С. А. Иелягова (72) Авторы изобретения (7I) заявители (S4) БУРОВОЙ РАСТВОР
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к буровым растворам, применяемым для проходки нефтяных, газовых и других скважин в сложных геологических отложениях.
Известны буровые растворы для проводки скважин, содержащие реагентстабилизатор, полиакриламид и смазоч:ные добавки (1 ).
Недостатками указанных растворов являются интенсивное обогащение выбуренной породой и низкие ингибирующие свойства. Ввод хлористого калия предотвращает обогащение выбуренной породой, повышает период устойчивости стенок скважины, однако приводит к потере стабильности раствора и выпадению в осадок твердой составляющей> что уменьшает равновесие скважинапласт и водонефтегазопроявление., Наиболее близким к предлагаемому является буровой раствор, содержа2 щий реагент-стабилизатор, полиакриламид, хлористый калий и воду (2 ).
Недостатками известного раствора являются обогащение выбуренной пбродой и низкие ингибирующие свойства. Ввод хлористого калия предотвращает обогащение выбуренной породой, повышает период устойчивости стенок скважины, однако приводит к седиментации мела, что нарушает равновесие системы скважина-пласт.
Недостатком раствора также является высокая водоотдача, вызванная отсутствием в нем коллоидной составляющей, способной образовывать тонкую и плотную корку на стенках скважин.
Цель изобретения - повышение ингибирующих свойств раствора, стабильности и снижение водоотдачи. го
Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор дополнительно содержит смесь карбоната кальция и сернокислого железа при
3 969 следующем соотношении компонентов, мас.3:
Хлористый калий 3-10
Полиакриламид 0,02-0,2
Лигносульфонатный реагент-стабилизатор, например конденсированная сульфит-спиртовая барда или феррохромлигносульфонат, или окэил
Карбоксиметилцеллюлоза 0,2-0,5
Смесь карбоната кальция и сернокислого железа 1-40
Вода Остальное
Буровой раствор, содержит смесь карбоната кальция и сернокислого железа в соотношении 1:1-1I:2,3.
В качестве реагента-стабилизатора раствор содержит карбоксиметилцеллюлоэу в количестве 0,2-0,53 с конденсированной сульфит"спиртовой бардой или с феррохромлигносульфонатом, или с окзилом.
Для повышения эффективности реагентов-стабилизаторов раствор обрабатывают щелочью (NaOH КОН) в ко3,0-4,0
Показатели
Раствор, 11
Состав раствора
Плотность г/см
74,983 Н О + 0,023 полиакриламида+53
KCC6+203 мела
1,18 41 28 О/О
1,0
1 18 39 28 О/О
1 02 18 37 О/О
1 07 18 39 О/О
1,0
3. 11 1+3ь КС1
4. М 2+103 КС1.
1,36
1,08
1,36
703 Н О+0,13 полиакриламида+43КССБ+
+0,43 КИЦ+53
KCL+203 мела
1,20 18 14 О/О
1,36
1,10
2. 77,8ь Н О+0,23 полиакриламида+23
КССБ+204 мела 6. 733 Н О+0,13 по лиакриламида +43
КССБ+й КИЦ+5Ж
708 4 личестве 0,1-0,33 от обьема раствора.
Для улучшения смазочных. свойств раствора используют нефть, нефтепродукты, графит и различные ПАВ.
Испытание нового раствора проводят следующим образом.
На 500 см воды при перемешивании
3 добавляют 10-400 г смеси карбоната
1î кальция (мела) и сернокислого железа, 30-100 r хлористого калия, g,22 г полиакриламида, 30-40 r лигносульфонатного стабилизатора водоотдачи, например КССБ, 2-5 г КИЦ. Обьем
1 до 1 л доводят дистиллированной водой. Перемешивание осуществляют 2 ч, после чего замеряют показатели растворов. Ингибирующие свойства оценивают по коэффициенту устойчивости, 2в характеризующему степень разупрочнения образца аргиллита в растворе.
Устойчивость образца аргиллита в прототипе принимается за единицу. Флокулирующие свойства оценивают по yc2s тойчивости бентонитового глинопорошка в растворах, т.е. по стабильности раствора до и после добавки 54 бентонитового глинопорошка.
Результаты лабораторных испытаний зв приведены в таблице.
В СНС Стабиль- Коэффицисм мг/см ность, ент устойг/см3 чивости
969708
Раствор, Н
Показатели
СНС мг/cM
1 93
1,06
1,29
3,47
10.
3 50
1 72
12.
1,86
13 °
Состав раствора
КС1+203 смеси содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа
734 Н 0+0, 1 3. полиакриламида +И
КССБ+0,4 КИЦ+23
КС1.+204 смеси, содержащей 503 мела и 50 сернокислого железа
72,53 HqO+Oy19o полиакриламида+4б КССБ+
+4,0 КИЦ+3ж KCL+20r, смеси, содеожащей
503 сернокислого железа
65,5/ Н 0+0,13 полиакриламида+47. КССБФ
+0,43 КИЦ+103 КС(+203 смеси, содержащей
503 мела и 503 сернокислого железа
60,53 H O+0,13 полиакриламида +43 КССБ
+0,43 КИЦ+15Ф KCl. +
+20 . смеси, содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа
74,593 Н О+0,013 полиакрилаиида+43 КССБ+
+0,4 КИЦ+5Ж KCL+203 смеси, содержащей
503 мела и 503 сернокислого железа
74,583 H O+0,023 полиакриламида+43 КССБФ
+0,43 !<ИЦ+53 KC i+203 смеси, содержащей
503 мела+503 сернокислого железа
70, 49, Н О+О у 23 полиакриламида+43 КССБ+
+0,49. Плот- Т 5рр В ность С см г/см 1,21 32 6 О/О 1,19 35 6 О/О 1,20 34 6 О/О 124 32 6 p/О 1,27 30 15 О/О 1,21 29 6 О/О 121 30 6 О/О,Продолжение таблицы Стабиль" Коэффициность", ент устойг/смЗ чивости 969708 Раствор, ((Показатели С 500 Плотность г/ мЗ В с Р СНС мг/см Стабильность,,/ мЗ Коэффициент устойчивости 1,21 33 6 О/О 2,29 14. 1,20 38 6 О/О 2,30 15. 1,04 1 20 21 28 О/О 16, 1 21 29 16 О/О 1,15! 14 О/О 1,21 27 1,23 69,73 Н О+О, lr, полиакриламида+503 КССБ+0,2 ь КМЦ+53 ((С(+204 смеси, содержащей 503,мела +503 сернокислого железа 1,20 18. 1,52 19 ° 70,83 Н О+0,13 полиакриламида+43 КССБ+0,13 КМЦ+5 ь ((Ct.+203 смеси,содержащей 503 мела+503 сернокислого железа 1,20 19 О/О 1,19 20. 120 32 6 О/О 1,72 Состав раствора смеси ;, содержащей 503 мела и 504 сернокислого железа 70,33 Н О+0,33 полиакриламида +43 КССБ + +0,43 КМЦ+53 КС(.+203 смеси, содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа 70,9i Н О+0,13 полиакриламида+43 КССБ+. +5r, КС(.+203 смеси, содержащей 50, мела и 503 сернокислого железа 74,43 Н О+0,13 полиакриламида+0,51 КМЦ+ +5i KCg+20i смеси, содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа 73,54 Н О+0,13 полиакриламида+23 КССБ+0,53 КМЦ+5Ф КС(.+203 смеси, содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа 70,43 Н О+0,1ь полиакриламида(-0,53 КМЦ.(+43 КССБ+5Ж КС +203 смеси, содержащей -503 мела и 503 сернокислого железа 39 11 0/0 Продолжение табл, 969708 Показатели Раствор, N Коэффи циент устойСтабильность ° r/ñì СНС мг/см2 в см Плот500 С ность г/см Р чивости 21. 1,73 22. 1,03 0,02 23 ° 2,52 24. 1,36 45 3 О/О 2,55 251,08 20 1,14 1,,24 37 О/О 26. 1,94 8 О/О 1,21 73 27 ° 1,07 20 7 О/О 1.37 1,73 Состав раствора 70 3 <> Н О+О ° 1 4 tlOllH» акриламида+0,63 КМЦ +43 КССБ+53 KCl+203 смеси, содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа 70,33 H 0+0,13 полиакриламида+4/ КССБ + +0,43 КМЦ 504+53 KCL+0,53 смеси, содержащей 504 мела и 504 сернокислого железа 60 3 Н О+0,14 полиакриламида+43 КССБ+ +0,63 КМЦ+Р КС}+40ж смеси, содержащей 503 мела и 504 сернокислого железа 40, 53 Н О+О, 1 4 полиакриламида+44 КССБ + +0,43 КМЦ-53 KCL+503 смеси, содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа 70е5 Н О+0 14 по лиакриламида+43 КССБ w +0,43 КМЦ+5Ж ICCL+203 смеси, содержащей 204 мела и 803 сернокислого железа 70,5Ъ Н О+0,13 полиакриламйда+43 ИССБ + +0,43 КМЦ+53 КС1+203 смеси, содержащей 303 мела и 703 сернокислого железа 70,54 H O+0,1% полиакриламида+43 КССБ +0,49, KMII+5i IICL+203 смеси, содержащей 804 мела+203 сернокислого железа 1 20 35 6 Î/0 1 03 18 21 О/О 1,30 42 3 О/О Продолжение таблицы ., 969705 Раствор, Р Показатели В см. 500 СНС мг/см 28. 1,84 1 20 29 6 О/О 29 ° 17 20/48 О 1,0 1,22 72 1, 22 55 16 19/37 0 1,0 31. 1,44 I,20 !8 14 О/О 1,12 32. 5 10/19 О 1 73 1,25 37 33. 1,08 1,84 1 21 30 6 О/О 34, l, 08 1,21 33 6 Og0 2 31 35. 1 24 49 5 21/40 О 2,27 36. 1 21 38 8 О/О 2,37 37. l,21 30 8 О/О 2,18 38. 1 21 33 6 О/О 1 21 35 5 О/0 И 13+0,05 ЙаОН 2,30 39. II 13+0,13 NaOH 2,S0 Состав раствора 70«53 Н О+О ° 13 поли" акриламида+43 КССБ+ +О,М КИЦ+53 l +203 смеси, содержащей 703 мела и 303 сернокислого железа Ю 1+53 бентонитового глинопорошка Р 2+53 бентонитового глинопорошка Ю 5+5 бентонитового глинопорошка М 11+53 бентонитового глинопорошка Ю 12+51, бентонитово > го глинопорошка У )3+5ф бентонитовоl o глинопорошка У 14+53 бентонитового глинопорошка 70 «43 H O+0«23 полиакриламида+43 ФХЛС Ф +0,43 КИЦ+54 KCl. + +203 смеси, содержащей 501 мела и 503 сернокислого железа 70«И HgO+0,23 полиакриламида+43 окзила+0,43 КИЦ ф +503 KCI+203 смеси, содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа Плотность г/см :, 12 Продолжение таблицы Стабиль- Коэффициность, ент устойг/см чивости 969708,13 Продолжение таблицы Состав раствора РастПоказатели вор, У ) Плот;ность г/сну Т 500 В СНС С мг/см 4 О/О 13 О/О 8 О/О. О/О 3 О/0 9 О/О 3 О/О 7 О/О 8 О/О l 1 О/О 2,63 1,21 35 1,24 20 1,21 37 1,21 35 1,21 36 1,21 38 1,21 32 1,21 35 1,21 37 1,21 28 2,18 2,40 2,63 3,12 2,51 46. Н 37+0,ЗФ KOH 2 94 -2,64 47. И 37+0,1i КОН 48. Ю 37+0,5i КОН 2,50 49 N 37+0,53 KOH 24,8 1 23 43 6 3/24 О 1,06 1,20 33 6 О/О 1,08 1,29 I чение количеств 1(ССБ свыше 4,КМЦ выше 0,53 нецелесообразно, поскольку они перестают оказывать существенное влияние на водоотдачу раствора. В результате уменьшения количеств смеси карбоната кальция и сернокислого железа ниже 13 не улучшается стабильность системы и не образуется плотная тонкая корка, о чем свидетельствует повышение водоотдачи раствора; содержание более 403 смеси не улучшает качество раствора. Как видно из таблицы, оптимальным является состав раствора 3- 103 KCL, 0,02-0,2 полиакриламида, 3-43 лигносульфонатного стабилизатора водоотдачи, 0,2-0,5Ф 1(МЦ, 1-40л, смеси, содержащей 30-703 карбоната кальция мела) и 30-704 сернокислого железа. Уменьшение количества хлористого калия ниже 33 приводит к обогащению раствора бентонитом и снижению ингибирующих свойств раствора, повышение количества хлористого калия выше 101 не улучшает качества раствора. Добавки полиакриламида мене 0,02 и выше 0,2л, стабилизируют бентонит в растворе. Уменьшение количеств КССБ менее 3 и КМЦ менее 0,2i приводит к увеличению водоотдачи растворов, увели-. Изменение соотношения мела и сернокислого железа в смеси приводит к ухудшению качества раствора. В исследованиях применяют полиакриламид различной степени гидролиза и разного молекулярногЬ веса, а также двухвалентное (FATSO 7 Н О) и трехвалентное (Fe (SO ) ) железо. 40. N 13+0,30 NaOH 41. Ю 13+0,54 йаОН 42. tl 36+0,053 NaOH 43 ° и 36+0,1л ЙаОН 44. N 36+0,3ã. NaOH 45. N 36+0,53 NaOH 50. У 7+5Ф бентонитового глинопорошка 51. У 8+53 бентонитового глинопорошка Стабиль- Коэффициность, ент устойг/см чивости 69708 16 сульфонат, или окзил 3,0-4,0 Карбоксиметилцеллюлоза Смесь карбоната кальция и сернокислого железа 1,0-40,0 Вода Остальное 2. Раствор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что он содержит смесь карбоната кальция и сернокислого. железа в отношении 1:1-1:2,3. 3. Раствор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что он в качестве реагента-стабилизатора содержит карбоксиметилцеллюлозу в количестве 0,2-0,5> с конденсированной сульфит-спиртовой бардой или с феррохромлигносульфонатом, или с окзилом. 0,2-0,5 Формула изобретения î 1. Буровой раствор, содержащий реагент-стабилизатор, полиакриламид, хлористый калий и воду, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения ингибирующих свойств раст- И вора, стабильности и сйижения водоотдачи,он дополнительно содержит смесь карбоната кальция и сернокислого железа при следующем соотношении компонентов, мас,4: 20 Хлористый калий 3,0-10,0 Полиакриламид. 0,02-0,2 Лигносульфонатный реагент-стабилизатор, например, кон- 2$ денсированная сульфит-спиртовая барда или фвррохромлигноСоставитель А. Балуева Редактор Т. Лопатина Техред fl, Пекарь Корректор Л. Бокшан Заказ 8312/27 Тираж 661 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 15 9 Внедрение предлагаемого раствора позволит бурить скважины на сбалансированном давлении, что повысит на 53 механическую скорость бурения и уменьшит на 300 ч затраты времени на проработку ствола скважины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Паус К. Ф. Буровые растворы. N., "Недра", 1973, с.85. 2. Дарли Х.С.Х. Преимущества полимерных буровых растворов. -"Инженер нефтяник", 1976, Ю 11, с. 45-49 (прототип).
