Буровой раствор и способ его получения

 

О П И С А Н И Е ()981339

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистических

Респубпии (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 06.08.80 (21) 296919у23-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5I)M. Кл.

С 09 K 1/02

9крдвраткнный квинтет

СССР ав делам нзобрвтвннй н открытнй (опубликовано 15. 12, 82, Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 15-.12.82 (53) УДК622.243.

444(088 8) Л. П. Вахрушев, В. М. Мичник, А. С. Б и В.А.Шишов (72) Авторы изобретения

r ° 1

Всесоюзный научно-исследовательский " йнетихут по креплению скважин и буровым растворам (71) Заявитель (54) БУРОВОД РАСТВОР И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

5 — 8

Глина

Карбоксиметилцеллюлоза

1 5

Изобретение относится к приготовлению буровых растворов, применяемых при бурении скважин в условиях полиминеральной агрессии. . Известен буровой раствор, содержащий глину, стабилизатор - реагент карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) и защитный коллоид поливиниловый спирт (ПВС) и воду, который готовится введением реагента-стабилизатора в глинистый раствор. Такое комбинирование ю

КМЦ с раствором другого полимераПВС обеспечивает устойчивость соленых буровых растворов к хлоркальцие" вой агрессии (1 3.

Недостатками бурового раствора и способа его обработки RBJIRIOTcR неработоспособность бурового раствора при больших концентрациях солей и трудность регулирования его структурно-механических свойств.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является буровой раствор, содержащий глину, карбокси2 метилцеллюлозу, реагент-присадку, воду, и способ его получения, включающий приготовление глинистой суспензии и введение в нее карбоксиметилцеллюлозы суспензии и реагента-присадки (21.

Известный буровой раствор, полученный известным способом, имеет недостаточно низкую водоотдачу и высокую удерживающую способность.

Цель изобретения — понижение водоотдачи и повышение статического напряжения сдвига раствора.

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор, содержащий глину, карбоксиметилцеллюлозу, реагент-присадку и воду, в качестве реагента-присадки содержит оксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов,мас.4:

Табл йца 1

Состав минерализованной среды: 204 NaС7.; 1О : СаСР>

92 20 н/т

15 1,5

135 2,5

108 2,5

150 21

92 20 н/т

120 147 2,5

127 159 3,0

2,0 1,0

2 5

150 34

3 5

92 20 . кап..

0 4,0

0 5 3

150 19

Состав минерализованной среды: 26/ NaC7; 10".: СаС2

1,5 1,5 92 20 н/т

121 131 6 ь5

4 5

87 9,5

150 кап. н/из. 10,0

156 222 12,0

92 20 н/т

2,0 1,0.

5 5

150 кап.

92 20 н/т

0 12,0

0 16,5

6 5

150 38

3 . 98133

Оксиэтилцеллюлоза 1,0 - 1,5

Вода Ост аль ное

Способ получения бурового -раствора включает приготовление глинистой суспензии и введение в нее карбоксиметилцеллюлозы и реагента-присадки, причем перед введением реагента-присадки (оксиэтилцеллюлозы) вводят карбоксиметилцеллюлозу. 1в

Такое совместное использование реагентов КМЦ и ОЭЦ обеспечивает полную растворимость и коллоидную устойчивость растворов против агрессивного действия поливалентных солей. I5

КИЦ является высокогидрофильным полимером и способна связывать значительное количество воды, присутствующее в растворе (число гидратации 8 ) за счет наличия карбоксильных групп. щ

Поэтому при совместном использовании предлагаемых реагентов и при соблюдении последовательности ввода, суммарное связывание воды в несколько I:

9 ф раз выше, чем при использовании только одного реагента .ОЭЦ - неионогенного эфира целлюлозы. Это проявляется на значениях фильтрации буровых растворов, которая значительно меньше при совместном использовании стабилизатора КМЦ и ОЭЦ. Способ обработки бурового раствора заключается во введении при перемешивании в глинистую суспензию расчетного количества сначала стабилизатора КМЦ, затем ОЭЦ при перемешивании до их полного растворения. К готовому буровому раствору добавляют соли одновалентных и двухвалентных металлов (до насыщения хлористого натрия с добавками различных количеств хлористого кальция} для создания,полиминеральной среды. Для регулирования рН раствора вводят щелочь.

Стабилизирующие свойства бурового раствора оценивают по фильтрационным и структурно-механическим свойствам (табл. 1) .

5 9813

В таблице приведены технологические показатели буровых растворов, содержащих 5 мас.4 бентонита; 33 реагента (суммарное количество реагентов КИЦ с ОЭЦ и КИОЗЦ), 20 и 264 хло- S ристого кальция, прогретых при 150 С в течение 6 ч. Водоотдачу определяют на приборе BM-6 после охлаждения

; раствора до 20 С. э о

Растворы, обработанные совместно реагентами КИЦи ОЭЦ, имеют водоотдачи ниже,чем растворы, обработанные КИОЭЦ, 39 б

При:стабилизации насыщенного хлористым натрием бурового раствора, содержащего до 103 хлористого кальция, при 150 С водоотдача раствора, обработанного КИОЭЦ, в 1,5. раза вы- ше, чем у бурового раствора, обработанного совместно реагентами КИЦ ,и ОЭЦ.

В табл.2 приведена стабилизация соленых глинистых растворов реагентами КМЦ и ОЭЦ.

98,1339

)S

Х

1(g а

<О

)

Ъ

1 Щ а

)

О

6; а

)

О

C<: а

С=

in

СЧ!

Э

X K

-4 0 r. в сЧ сЛ

CD Ln л со,Ч м

) ° Ю м в

<<<

m o о

СЧ М

О!

СЧ

Ln O

СЧ ц о л с» о о л о Со

I со Ln л с» л

ОЭ <-с) л

C) СО л

C) л

C) . CD л

Ю м ц\ л м м е о л

«.О

° . Ю

Ln -З.

Ю О о о

Ln л с» с0 м м ц л о

CV СЧ о о

СЧ СЧ

CD

СЧ

СЧ л

Ю

СЧ

СЧ л о о

СЧ СЧ л л

Ю

СЧ

CD

СЧ

Ю

СЧ о о

СЧ СЧ

Ю Ю

СЧ

C I

<<< сО х

I1!

<лт Z

C) lO х

1 в л

i0 OO

CD

СЧ

CD

СЧ о ю сЧ Ц1

CD

СЧ

С) а о

СЧ с»

С7 ц1 о

СЧ о

СЧ

CD

СЧ

Ю сЧ

Ln л

СЧ с

Ln

1

СЧ, ф . 1

1 о щ х

1 о х I

1 С{ С<< <<< 1

I C с{ -, 1 а.о е

О ф <<< I с ф а

<О I I a " 1

1 .1 О с-»)С< 1

< о

C0V О1

I 1

1 I I

1 1 I

1 1 о

I I 1

I I I

1 о лт а

О 1. .! ф I C I

С о

1 ф с" . 1 а< <

1 1 1 S о — — — т о

1 1 I I Л о х

1 ф I a 1 С<<, о ь-- — — — «, х" а 1 (с)

ЛI «й 10;

<О 1 СО О

I I О

1 2 1 1 а о

<9<сч < s !a

X О е 1 O

aI a< о<Х

1 m 1 r- 1 т

I C: 1 X < — <оМ ! 1 1 Z <СЧ

1 1 " 1 S 1 о

1 л

1 1 С.Э 1 - 1 та

1. \ — «S

I I I

I 1 I IС!1 к и

1 I 1 О

1 I I

1 О т !

b 1O

1 1 1 S

I 1 1 а т-ч — — т о

< I 1 1

1 1 X о

I 1 0 IФ т

<- О СЧ

1 I с{

1 I I Э

1 1 )<< С<< а

X аао <о

1 Ф Ф ЛО 1

I 1= I- 1)К

1 О х

1 1 .6 I Х

1 .I 1 Cf, .1 ф

0 m о m r 0

I Ф 1 ° 1 ф

I CL Е

1 1

1 О <::У 1 ))

1 L 1 Щ 1 а

О I Ю 1 4)

1 m 1 1 X

О. 1 S а г )

I Л I 1

1 IQ I Þ I m

1 дР< E 1 <<<

m < Y 111 т)) ° < О

Ь «<1 . < О

o a! <с)

О от — — -т

I СЭ ф! CO 1 х. !

, I S 1 с

1 . 1 I 1 т ц1 сО CD сч м

Ю l О

OO Ю

Ю 0

10

333

CL

33:> ь

> о

К

>S о

К о. г

I 3

К о

3Э кл

Х LA л м

Сч

LA о

СЧ

СЧ кл >, 3

Э

X О С3 м

IL

LI

3- -

Q СЧ

I3: х

К

S т л

f0 х

СЧ л

Ю л Ю

Ю л

Ю

Ю л в

° л

- О

Ю

СО

CD л -й

Ю л

-з.

CD

CD

Ю л

-Ф

LA CV

Ю л»

0%0

LA л

f3:

S о.

3fQ

СЧ

Сл

СЧ

СЧ. О Ч;3 м м

СЧ

CD

СЧ

СЧ л

СЧ

СЧ л

СЧ л

СЧ л

Сч СЧ

° л

О,О

LA.

СЧ

C ф

Y с

° fg

СЧ 2С

C х

3х.»

СЕ

Э

CL о

Ю

СЧ

CD

СЧ

Ю

LA Ю

Сч

CD

Сч

Ю

СЧ

CD

fD

Сч

Ю

СЧ

Ю

Сч

>.СЪ л

fII

Iо о

С ) LA л

>

С

3О

fQ

IЭ

X

Э

С о

«Х о о.

С:

Сч

СЧ CD л

00 Ч:> СЧ м м а СЧ л л о с> л с о м м о

СЧ СЧ л с с, Щ >33

Y Y

Ю CD

Сч 1,Г> в о

L о

3и

Х о

C х о о

3v

О. о с х

>S о

z

Ц

Э

Cl

Э х

981339

Я M в о: л о

I

Э

X

Ю Э О

Zl

l>33

Cl

3О

С>

981339

>Я о

Е

tL а

)X о

tL

CL

С:

1 л сс»

О сЧ

LA

OO сЧ а л л

Э

К

I63 М С<

<3; Ч» - »

z сч

3 LA ф

CA CV O сч cv сч л л

CD сЧ

Э

Е

6)

tL

<- сч

С<< Ч» LA

К

<3:

:Г с„

<<3 х.

CD

С»

М л л о

L .о

i Iо

X а о о л

LA л

LA л л а <о а i

1 ОФ 3

I 1- I

1 0 1

1 tg 1 <с< I

CL 3

CCI 0

1 О 1

\ 1 3 1

1 О

1 6 1 1 Х I

О I Ol а< х

1 e l N I О, 1»л3

I I l» 1 л I

X 1- — а 1

1 1» ° < Я I

3 Ф I С.Э I 3 I ! 3 X 1

< щ — С

< а л — — --з а

I tg 1 I

3 3: 1 1

l 1 tt3 I 3 1 ° 1

1 1 0 <СЧ

I I < сЧ

1 1 L I

1 < $

Г. 1

1

О LA л

ОЪ ОЪ а л о сч

LA л

Ч»

Ю л

ОХо

X

Ф

OO

0l CV сч

CV о

° — СО

Ф

X а

3-.

Ф

Ю м

Ю л м

Я

z о о

Iи

X а о

Ц х о

Ч»

О О м м сЧ

-э. сч

-Ф сЧ сч

CV сЧ сЧ л сч л л л

Ct!

X л

1 о

3>-0!

I C

1 tg

1 Y

C C

tg tg

М Y

C C

tg Ф

Y Y

Y

° °

Б

Ф

CL

tg

tg

C

Щ

О сЧ

I л I ф Ф, I а n.o э >lit» 1 CD

C I- I СЧ

>Х о

z

tg

tg о

Ц

tg а

tI3

X

X ь о сч an

О О

CV LA ь сЧ.

CD сч

С»

1 1

1 I

3 Ф 1;

Ф,о а

1 I! «у 1

1 с<» I

I о 1.

Ф Ю

1 ° 1

1, 1

1 1

1 1

1 ф! о л сч сл л

I ф лъ сч с

° 1

<о l

tg 1

1 1

I р 1 у I

Cg 3 ц 1

О,<

3,1 о < а 3

1 1

1 !

1

Ф 1 о 1

1» . 1 о х

Of tg Q

К Ц 1 I аotg

О tg.tll

C Ф CL 3 а Ос< с<

I 1!

1 I

I I

I I

I 1

I с» 3

1 р <

1 <Л

1 l

I Ф а о

1 Ф!

» о

1 tg

I CL

I о! L

О <Е

1 Ф о .

1 Ъ3

1 Ц) 1

1 (й

1 tg о со an о с» л л л о л л о со

1

I

1

1

f с о.

Z (Щ а

>Я х

4)!I

CL

)о

Ф о

4z

Э

CII

Э

У о

С)(К а о

С: с (О

I9

ICII с(Э

Э

Ц о о

CL

С:

I !

l

1

* .з

I

1;

I

I

I

I

1 ь

СМ л (лл л

1

I

I (l

I

I

1

1 .1

1

1.

I

) а (I1

Cl о

Ьо

Щ а о

l о

Ф о

Q. л

IO

З а

4Э

X а а ь л

lA ь

LA ь

1 С)Ъ

X о

$a с (0 (Ш

Y СV М.о о о

Щ

Y щ ао лО

I(Ф

CL

Э с

CD

СЧ

CD

ССЪ ь

I

1 о

1 Ф

I

I С)Ъ

Ю

I л

Щ

Q. о

III

I» о

t5 а о

I о

)II. о

CL л

I»

v о а с

О(С)

О

m .(- о

)СЪ л

СС) V

) ! X

1Ф4 I X

I о о

X

1 Z

1 X

X

О l

LA (ъ, I СЧ ь а

N. CV

Ь С) л ь л

LA Ь л с1 м м м о м м м

С4 ь

О С(CV

О м cv

981339

I

1

1

I

1

I

1

I

I

1

I !

I !

t

1

1

I

4

I

4 !

I !

1

I !

l

1

1 !

l

15 981339

Прямой порядок ввода реагентоа предпочтителен, как обеспечивающий больший защитный эффект бурового раствора от агрессивного действия солей полиминерального состава (табл.2 ).

Первоначальный ввод КМЦ, а затем

ОЭЦ (прямой порядок ) благодаря водородной связи обеспечивает создание вокруг молекул КМЦ, адсорбированных на глинистых частицах, защитной оболочки из индиферентных к полиминеральной агрессии молекул ОЭЦ. Защит"

Г ная оболочка предотвращает дезактивацию КМЦ - образование недиссоциирующих солей с катионами двухвалентных металлов (например, с кальцием ).

При обратном порядке ввода реагентов адсорбцированная йа глинистых частицах ОЭЦ уже не способна выполнять функции "защиты" от двухвалентных солей; и в этом случае эффективность совместной обработки бурового раствора данными реагентами становится меньше. Это отчетливо заметно по величине фильтрации растворов при высокой температуре и перепаде давления.

Обработка бурового раствора реагентами (прямой .порядок ввода ) обеспечивает малую величину водоотдачи буровых растворов, содержащих большое количество одйо- и поливалент ных катионов (253 хлористого натрия и до 104 хлористого кальция ) после

2-х часового прогрева при температуре до 150 С (табл.2 ).

Совместное использование в буровых растворах, КМЦ и ОЭЦ позволяет снизить горячую водоотдачу при температурах до 150 С в условиях полиминеральной агрессии (253 хлористого натрия и 10 хлористого кальция).

Способ обработки технологически

16 прост, не требует дополнительных затрат. Совместное использование позволяет снизить расход дорогостоящего ОЭЦ по сравнения с прототипом.

Предлагаемый буровой раствор может быть использован при бурении легконабухающих и размокающих пород, что обеспечивает безаварийность проходки.

Экономический эффект от применения и! предлагаемого способа обработки составляет 14452,5 руб. формула изобретения!

З 1. Буровой раствор, содержащий глину, карбоксиметилцеллюлозу,реа-,„ гент-присадку и воду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения статического напряжения сдви20 га и понижения водоотдачи, он в качестве реагента-присадки содержит оксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.4:

Глина 5,0 - 8,0

25 Карбоксиметилцеллюлоза 1,5 - 2,0

Оксиэтилцеллюлоза 1,0 — 1,5

Вода Остальное

2. Способ получения бурового

30 раствора, включающий приготовление глинистой суспензии и. введение в нее карбоксиметилцеллюлозы и реагентаприсадки, отличающийся тем, что перед введение реагентаприсадки (оксиэтилцеллюлозы ) вводят

Фарбоксиметилцеллюлозу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кистер Э.Г. Химическая обраg!! ботка буровых растворов. M., "Недра", 1972, с. 166.

2. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. M., "Недра", 1972, с. 170-171.

Заказ 9630/36 Тираж 6Р1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A.Áàëóåâà

Редактор Т,Парфенова Техред О. Н.це Корректор С.йекмар