Способ обработки бурового раствора
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соввтскик
Социвлистическик
Республик (u>977470 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву(51) М. Кл.з
С 09 К 7/02 (22) Заявлено 09,1280 (21) 2965665/23-03 с присоединением заявки М
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 30.1132. Бюллетень М 44
Дата опубликования описания 30.11В2 (53) УЯК 622. 243. . 144. 3 (088. 8 ) Ь(ъ„
М.A.Õàíìàìåäoâ, М.Б.Хеиров и Д.А.Шамхалов
;с с:л „
Ордена Трудового Красного Знамени аэербай3вмщчкйй -:. . ;.. государственный научно-исследовательский и проеЫтньщ, институт нефтяной промышленности ,( (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к химической обработке буровых растворов.
Известен способ обработки бурового раствора ингибиторами гидратации, заключающийся в поддержании в фильтрате раствора 0,05-0,5 вес.% ионов кальция при рН = 9-12 f1).
Недостатком указанного способа является его недостаточно эффективное ингибирование глинистых пород.
Известен также способ обработки бурового раствора хлористым и едким калием, заключающийся в поддержании в фильтрате раствора 3-7 вес.%
КС1 при pH = 9-10 $2).
Недостатком известного способа является обратимый характер гидрофобизации глинистых пород, что связано с низким содержанием едкого калия в растворе (0,1-0,2Ъ), обеспечивающим значение рН <12. Глинистые породы, провэаимодействовавшие с таким раствором, при последующем взаимодействии с водой вновь набухают, диспергируют и разупрочняются, что, в свою очередь, является причиной осложнений и аварий в скважине.
Последующее (после ингибированного бурового раствора) действие агрессивных водных систем не исключено
5 технологией бурения и освоения скважин. При проведении в скважине ряда технологических операций (каротаж, крепление, перфорация, освоение и др.) предусматривается замещение бурового раствора на воду или водные растворы, которые фильтруются в пласт. Поэтому, несмотря на то, что использование ингибированных буровых растворов предупреждает осложнения, связанные с набуханием глинистых пород, эти осложнейия могут возникнуть при последующем действии воды в результате указанных операций или же проявления пластовых вод. Как следствие может произойти разупрочнение пород или ухудшение коллекторских свойств (проницаемости) продуктивных горизонтов, представленных гранулярными коллекторами с глинистым цементирующим материалом.
Цель изобретения — обеспечение необратимой гидрофобизации разбуриваемых глинистых пород.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки
977470 бурового раствора едким кали и хлористым калием, обработку ведут до достижения значения водородного показателя рН фильтрата бурового раствора 12,5-13.
Для этого доводят содержание КОН в растворе до 2-3%.
Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что при поддержании рН калиевого раствора 7 12,5 происходит !О необратимое сжатие (сшивание) кристаллических пакетов глинистого минерала ионами калия, находящимися в обменных позициях, за счет резкого увеличения поверхностного заряда 15 глины, Результаты сравнительных лабора торных испытаний изнестного и предлагаемого способов обработки бурового раствора приведены в табл. 1. 20
Для испытаний приготовляют глинис.тые растворы, содержащие, вес.%:
:;МЦ 3, глину 10, КС1 3-6, KOH 0-5, стальное - вода, со следующими по.-азателями фильтратов: 25
Концентрация КС1, вес.%. рН образец Р 1 3 7,5 образец Р 2 3 9,0 (прототип) образец Р 3 3 10,5 образец Р 4 3 12 образец Р 5 3 12,6 образец Р 6 3 13,7
Для определения механической устойчивости (О) .глинистых образцов н растворах приготовляют цилиндры З5 (30 30 вм) иэ глинистого керна. Цилиндрические образцы после выдерживания в растворах испытывают на одноосное сжатие на прессе.
Для определения объемного набухаНия глины пользуются прибором ЖигачаЯрова.
Определения производились через двое суток после выдерживания образ- 45 цон в приготовленных растворах (б, К ) и после замены раствора водой (Q, К ).
На фиг. 1 йокаэаны кривые эаниси0 мости коЭффициента набухания глинистого образца от величины рН калиеного раствора (кривая 1 соответствует коэффициенту набухания в растворе(К ), а кривая 2 — коэффициенту набухания глины после замены раствора на воду (1 ), на фиг. 2 — кривые зависимости прочности глинистых образцов от рН калиевого раствора (кривая 1 соответствует прочности образца, выдержанного н растворе (б„ ), а кривая 2 — прочности образца, снача- 6() ла выдержанного в растворе, а затем в воде (б. ) .
Вода, действующая на глинистые образцы, (фиг.. 1 и 2), выдержанные в калиевых растворах с рН ло 12,5, 65 вызывает их набухание (фиг. 1, к: иная 2) и раэупрочнение (фиг. 2, рп— вая 2). Образцы, ныдержанпые в калиевых растворах с рН более 12,5, под действием воды уже не набухают (фиг. 1) и сохраняют свою прочность (фиг. 2).
Иначе говоря, в калиевых растворах с рН 12,5 происходит необратимая гидрофобизация глины. Так как черезмерное увеличение рН более 13 может привести к некоторому снижению прочности глинистого образца (фиг.2) и. некоторому ухудшению реологических свойств буровых растворов, то оптимальной величиной рН. калиевых буровых растворов, обеспечивающих необратимую гидрофобиэацию глины, можно считать предел 12,5-13.
В табл. 2 приведено доказательство оптимальности выбранных граничных значений содержания едкого кали в калиевом буровом растворе, обеспечивающего необратимую гидрофобизацию глины в буровом растворе по постоянству значений коэффициента набухания (К) и прочности глинистых образцов (6 ), провэаимодействованших с буровыми растворами, а затем с водой.
Как видно из таблицы 2, глинистые образцы, провэаимодейстнонавшие с раствором известного состава (0,1
1% KOH ), при последующем взаимодействии с водой набухают и раэупрочняются, тогда как глинистые образцы провзаимодействовавшие с растворами, обработанными по предлагаемому способу (2-3% КОН), при последующем взаимодействии с водой уже не набухают (ЬК О) и не разупрочняются (Д6 0 ), что свидетельствует об их высокой ингибирующей способности, обуслонленной необратимой гидрофобиэацией глинистых образцов.
Параметры калиевых растворов, обработанных по предлагаемому способу, табл. 1, образцы Р 5 и Р 6, не отличаются существенно от параметров известных калиевых растворов, обладая при этом повышенными ингибирующими свойствами, что свидетельствует о возможности широкого и весьма эффективного использования предлагаемого способа обработки буровых растворов.
Использование предлагаемого способа обработки калиевого бурового раствора обеспечивает по сравнению с известным необратимую гидрофобиэацию глины, что исключает необходимость постоянного поддержания оптимальной концентрации КСI; добавления ингибиторон гидратации глины
B: растворы, используемые при цементировании обсадных колонн, перфорации и освоении .скважин, что дает эконо977470 мию расхода химических реагентов почти в 1,5-2 раза.
Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает повышение механической прочности глинистых пород на стенках скважины почти в 2 раза (табл.1 сохранность проницаемости продуктивных горизонтов,. снижение поверхностного натяжения на границе нефть фильтрат бурового раствора; высокую сероводородную и коррозионную устойчивость бурового оборудования (за
), счет высокого рН ).
977470
I 1
»1
t
iу I
Ю
ГЧ м
%-» ай и о
1 I
\{. )»
»»{
I
I
1
1
»О 1 омл а 1
{{to о а ." о{»!
{ло!
1 О»
ОО»
»»{ t I аo t
СЧ
М
aD (Ч с м
%-»
»»! а
»о о
I (1
1
Ю с{ I сч
М
Я о о о
{» и
1 Л »
CO
Ю
CV
Я-»
aD м
%»
О1
C) й
ЧР
aD
СО
СЧ
%-»
%»
СО
Ю
C) СЧ
;»
01
Ю а с
»»» I с
Cl (Ъ аА »
»Л Ю м (»
I -»
Ю
СЧ
%-» х
Х х
Н»{» о о х а ао
Э {»I
Н {.»
x o
»»{
an а{
4
»tI
М»» с и
++4 с
{«
Е о л
Х с
В,1
1
1
1
I
I
1
1
1
I
1
I о х
1-» о
{II Х
0) Х х {-» о о о
»»{ ос а о а и
1
I I
1 .) м 1
1
I
1
I 1
I (Ч I
I I
1 % I
I I
I 1
1 Е
I 1
l 1
1 I
I 1
I
1 т-» I
{ .й I
I I
l,о
I 4
I с >
I a{t (- о о х
1 Е(о
5
Ю м и о
I»I Х
Я О)
»%1 к И {»» хо о
g с f»I ъ ад х
IIt
{» о
Ц»» х и е
»D н
Л»О Ф CO м Ъ ° 1 с
Е аО Ю Ю
О1 с с
%-»
»{» Ю
Ф м сч 00
ГЧ с i с с
M а-»
%-»
Ch
%-» г4»М »О т-» ° с-»
01 Ю
«-» с»Д -» с СО
Ю ID
СО ч-» сй
М
1
ы м х»»{ а
Д с"»
»»I c хе о
m E
{tI
О »{О
> !»Ж охи х
Фф a хо
»»I Ф
ff хю о х-»
97747Р
Ь
Н
Ь
Ь
1
2 I
Х П!(1
3 I!I W I я 0юЦ 1 о,о
Cl P3 II
vvs оюх ха (Ч РЪ с М л
ГЪ а
% М л
Ю rj
1
1 !
Е о е т ооЯ а Q I ьН . ° 1
О О
Ф 1 ц. а
РЪ Г Ъ с Ь
Л 1 о о
I М
М ID
< Ъ !!Ъ
1Р
1 ,1
1
I
1
1
1. л щ Ф с1 с, с о о
ГЧ о о
% % о о
Ю Ю
Ъ о о
З! ! 1
CO O
Е4
% \ а-4
<ч ф CO с с о о о а
CO 00
М ъ о о сЧ (!
СО CO
М с о о о о
СО CO с с о о о (О
Cl м
М о ое с а оо !!Ъ ICI
О 1
Ж 0 V
С4 > С
О а
Ю со о
1Я 1 Ъ
%4 % Ч
° з ю
М \ еЧ СЧ
° еЧ н
Г Ъ
%!
Cl
ОЪ
I
I г1 с о
I ф х о
Д 1ф с<ф
mom
ОМНО оцеэ C(CI Х !Ъ! сч !
Ф 1
«Е 1
Х I
Ц 1
l0 1.
I й3 . I
J I
Е»
1 с
1
Ф о
m (CI I .
0 I
О 1 о
1 х
Я I
Н Ф!
U Wl и Kl»
Х I
1 I
1
М 1
Н
v о х
I о а 1
1
1 2 1
I ХЭ.
IC I Х х .! ющ с4
Ф I m О,:, 1 х о х0II ЭЩ с
О I Ц 1-<,"ь, эс vugg ойдо
vl иа,д
1 — - — 2 х ч I
ЭХ! Я " 1 ! оэ
1OO
ayl m0, ЕХ! 0g & >ь Н Х 1
mI1Оо о 4 я а I
I о а + о о о с с с ъ с о о о о а-! СЧ С Ъ чф
977470
Формула изобретения см р
Ц7иг. /
, 7с
f1 /г л jg ph
7 В
Составитель В.Ягодин
Редактор A.Ôðoëoâà Техред A.Áàáèíåö Корректор О.Билак
Эакаэ 9113/31 Тираж бб1 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
Способ обработки бурового раствора едким кали и хлористым калием, о т л и ч а ю щ и й. сятем,,что, с целью обеспечения необратимой гидрофобизации .раэбуриваемых глинистых пород, обработку ведут до достижения рН фильтрата бурового раствора 12,513.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов.. М., "Недра", 1972, с. 335-350.
2. Новиков В.С. и др. Результаты промышленных испытаний калиевых растворов, РНТС ВНИИОЭНГ, серия "Бурение", б, 1977, с. 32-36 (прототип).
