Полимерный буровой раствор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«н971861 (6f) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120880 (21) 2972596/23-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 071182 Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 07.11.82

1 1 М К з

С 09 К 7/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

t$ } УДК 622. 243. .144.3(088.8) (72) Авторы изобретения

А.И. Булатов, Р. И. федосов, Л. П. Вахрушев, A И. Пень ков и 3.А.Шишов

1Î

0,2-0,4

0,3

1,0-3,0

0,2-0,3

Остальное

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к полимерным буровьм растворам.

Известно применение буровых растворов с низким содержанием твердой фазы, представляющих собой водные растворы высокомолекулярных полимеров: декстрида,ХС-полимера, эфиров целлюлозы и др.)1).Эти растворы применяются с целью увеличения скоростей проходки и сроков службы долот.

Недостатком известных растворов является относительно большой расход полимера и высокая стоимость ра створа .

Известен также полимерный раствор с флокулянтом, .способствующим полному удалению твердой фазы при очистке раствора. Состав этого раствора следующий, мас.В:

Полимерная основа (КМЦ) 0,7

Структурообразователь (Вискозол CR-12) флокулянт (FIokonit-Å) 0,1

Вода ОстальиоеЩ

Недостатками укаэанного бурового раствора являются: низкие показатели структурно-механических свойств и большие значения показателя фильтра. ции.

Цель изобретения — повышение качества раствора путем повышения его структурно-механических свойств и уменьшение показателя филттрации.

Поставленная цель достигается теч, что полимерный буровой раствор, содержащий эфир целлюлозы, флокулянт, структурообразователь и воду, в качестве эфира целлюлозы содержит оксиэтилированную целлюлозу (ОЭЦ), в качестве флокулянта — алкилсиликонат щелочного металла (ГКЖ-10 или ГКЖ-11), а в качестве структурообраэователя — соль трехвалентного хрома при следующем соотношении компонен тов, мас.Ъ!

Оксиэтилированная целлюлоза (ОЭЦ)

Алкилсиликонат щелочного металла (ГКЖ-10или ГКЖ-11)

Соль трехвалентного хрома

Соль трех валентного хрома

Вода

Ок сиз тилированная целлюлоза (ОЭЦ» марки "Сульфацелл" выпускается по

ТУ 6-05-221-436-78.

ГКЖ-10 (ТУ 6-02-696-72) и ГКЖ-11 (Ту 6-02-696-76) — гидрофобизирующие кремнеорганические жидкости„ обладающие свойством образовывать гидрофобные пленки на поверхностИ (глинистогo материала в результате взаимодействия активных групп крем" нийорганических соединений формулг

С И

) -o- n»o

ONO

ГКЖ-1 1

ГКЖ-10 с гидроксилами глинистого материала или воды адсорбированной на его поверхности, за счет чего в значительной степени снижаются силы взажмо,цействия глинистых частиц с водой (растворителем) . Они становятся гидрофобными и за счет роста сил

ГИДРОфОбНОГO ВЗаиМОдействия образуют флокулы очень большой плотности, в oтличие от рыхлых осадков большого объема при флокуляции минеральными электролитами и органическими полиэлектролитами типа полиакриловых соединений.

Гидрофобность кремнийорганических пленок обусловлена тем, что органиче кие радикалы, связанные с атомом кремния, направлены в сторону окружающей среды, а силоксановая связь — к пОверхнОсти ГлинистОГО ма— териала. ГКЖ-10 и ГКЖ-:(.1 пр.=дставляют собой водно-спиртовые pacTBopbl этили метилсиликоната натрия, имеют щелочную реакцию (pH=12-13). Смешиваются с водой и э тиловым спиртом в о в сех отношениях . плот ность g = 1, 1 9+

+0,7 г/см.

Ъ

Полимерный буровой раствор готовят следующим образом .

Ок иэтилированную целлюлозу растворяют в воде. Затем при перемешивании добавляют соль трехвалентного хрома, после чего вводят алкилсиликснат щелочного металла (ГКЖ-11 или ГКЖ,-10), рН готового раствора составляет 11-12. Б качестве соли трехвалеHTaor о хрома используют хромовые квасцы КСГ (S0p ) 12!1 0.

В табл. 1 приводится зависимость ст рук турно-механических, фильтрационных и реологических свойств буроаого pa<-твора От егo состава.

Из результатов испытаний, представленных в табл.1, следует, что наилучшие показатели имеют буровые растворы, содержащие 0,2-0,4Ъ оксиэтилированной целлюлозы, 0,2-0,3В хромовых квасцов, 1-3% алкилсиликоната при рн равном 11-12.

Система желатинирует, взкость ее резко вс врастает при увеличении концентрации ГКЖ-11 до 3%. При этой концентрации протекает наиболее глубокое комплексообразование между

ОЭЦ, ГКЖ и трехвалентным хромом. .Концентрация комплексообразующей соли в композиции также имеет большое

f5 значение. Так, при постоянном содержании ГКЖ-11, равном 1Ъ, уменьшение концентрации соли трехвалентного хрома с 0,3 до 0,1 приводит к уменьшению вязкости с 90 до 25 мПа с, Щ а увеличение концентрации хромовой соли до 1Ъ при том же содержании

ГКЖ-11 разрушает способность композиции к образованию сплошной сети связей,при этом случае смесь пред25 ставляет собой жидкость со студенистыми хлопьями, так как для каждой концентрации ГКЖ-11 (ГКЖ-10, существует своя оптимальная концентрация комплексообразующей соли, обеспечивающая необходимые технологические свойства.

После образования комплекса добавка солей ХаСт, СаС1 или КС1 к раствору уже не вызывает разрушения геля.

Технологические свойства буровых растворов на основе Гидрогелей ОЭЦ и алкилсиликонатов при различных степенях минерализации показаны в табл.2.

Из табл.2 видно, что предлагаемый буровой раствор обладает лучшими структурно-механическими и фильтрационными свойствами по сравнению с прототипом, а эффективная и пластическая вязкость егo также выше, чем у известного, что указывает на его более высокую структурирующую способность . Значение статического напряжения сдвига через 1 и 10 мин покоя у предлагаемого раствора тоже выше, что указываеT на его более высокую механическую прочность, а показатель фильтрации его меньше, че.1

Ь у прототипа„и составляет 11-15 см за 30 мин. При этом все эти положи-тельные результаты достйгаются при меньшем (в 3 раза) расходе полимерной основы (полисахарида — ОЭЦ) .

Влияние алкилсиликоната (ГКЖ-10, ГКЖ-11), как флокулянта выбуренной породы, оценивается по изменению дисперсного состава исследуемого буроного раствора.

971861

Таблица 1

Соста в буров or o ра створа, % силикона

Параметры

О 8, nnnu сч мЛа. с

ОЭЦ КСr (so„

«1 2П уоо о юФФ

Па мПа с Па рН

0,1 0,075 2 97,825 50 2 0,3

11,6

0 0

0 0

2 97,70 50 5 0,9

3 96 60 11 37 23 ° 4

11,4

0,2 0,1

0,2 0,2

12,0

11,4

115

6,5

0,2 0,2 1 96,60 15 8 1,8

11,0

4,1

4,0

11,4

7,0

2 97,60 13 17 3,3

3 96,5 14 13 7,2

2 97,5 15 8 2,1

1 98,5 13 15 6,0

0 99,80 50 5 0,9

1 98,50 50 13 3,6

12,0

11,4

10,6

12,0

1О,7

12,0

6,7

10,0

16,1

12,0

8,4

12,0

1,2

12,0

0,4 0,15 2 97,45 50 14 4,2

19,4

26,1

14,4

11,8

32,2

1 98,40 8 21 9,3

2 97,40 11,5 30 13,5

11,5

27,0

11,4

19,8.3 96, 40 13,5 22 12,3 63

11,2

41,5

30,0

1 98,30 11,5 35 16,5

7,8

0 99,60 50 12 3,3

0 =0,48 1,44

7,00

18 11

Оксиэтилцеллюлоза с содержанием окиси этилена 30%, растворимость 98,9В, вязкость 1Ъ-ного раствора 65,3 мПа с, зольность 7%, рН=7,0. Соответствует Ту 6-05-221-436-78.

Гидрофобизирующая жидкость по ТУ-6-02-696-72, Т а б л и ц а 2

Параметры раствора

Состав раствора, Ъ зоо

1flA, эфф / ю, см мПа с Па мПа ° с Па Па рН

ГКЖ- NCI KCI CaCI

-11

ГКЖ.10

0,2 0,2 1

0,2 0,2 1 5

0,2 0,2 .1 26

0,2 0,2

0,2 0,3

0,2 0,3

0,2 0,3

0,2 0

0,4 0,1

0,4 0,2

0,4 0,2

0,4 0,2

0,4 0,3

0,4 0

Прототип

13 16 0,9 19 1,5 2 3 12,0

13 10 1,2 14 0 7 1,3 11 6

19 б 0,9 9 1,2 2,4 10,0

971861

Продолжение табл, 2

Состав раствора, %

Параметры раствора э 4 ink 70 смЗ МПас, Па мПа

ГКж- M(l КС1 СаС

-11

ОЭЦ

КСг (SO4g

12Н О

9, Па

ГКЖ10 рН

10 38 21 8 94

8 22 8 4 50

0,4 0,2 1

0,4 0,2 1

0,4 0,2 1

О, 4 О, 2 1

3,6 5,1 12,0

9,3 16,5 11,5

1,5

12,5 20 1,0 20

1,3 2,0 11,8

0,2 0,2

0,4 0,2

0,4 0,2

16 16 5,8 30

5 1

1,0 1, 2 11,2

Формула изобретения

Составитель В.Ягодин

Техред А.Ач Корректор С.Шекмар

Редактор M.ÊåëåìåM

Заказ 8475/8 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )Х-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал. ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 - Полимерный буровой раствор, содер;,жащий эфир целлюлозы, флокулянт, структурообразователь и воду, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества раствора путем повышения его структурно-механических свойств и уменьшения показателя фильт-Ç5 рации, он содержит в качестве эфира целлюлозы оксиэтилированную целлюлозу, в качестве флокулянта — алкилсиликонат щелочного металла (ГКЖ-10 или ГКЖ-11), а в качестве структуро- 40 образователя - соль трехвалентного хрсма при следующем соотношении компонентов, .мас.Ъ:

16 15 6,0 35 0,8 1,0 11,2

8 22 8,4 50 13,5 18,9 11,8

8 20 8,0 48 12,0 17, 8 11,8

Оксиэтилированна я целлюлоза (ОЭЦ) 0,2-0,4

Алкилсиликонат щелочного металла (ГЮХ-10 или r X-11) 1,0-3,0

Соль трехвалентного хрома 0,2-0,3

Вода Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Михеев B.Ë. Те>. нологич еские свойства буровых растворов, M., "Недра", 1979, с. 190., 2.Кассиа ozeef. Робросиа с(ок еэ gmrmaтвйси сии оЬ6 бйо уайеъ д Еараиуаоо .— "кбо(щ

Е,ЫЕа-рЖЙЬи„6,,1рог. ЫЙЬЬ mÄsz quq ко,Г", 19 2, 42 9, сЛ.Й-И4 (Вен .) (л атотип).