БУРОВОЙ РАСТВОР Российский патент 1994 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к промывке ствола скважин.

Известен буровой раствор [1] , содержащий следующие компоненты, мас. % : Глина 3,0-30,0 Карбофен 1,0-3,0 Хлорид натрия 22,0-26,0
Смесь хлоридов кальция и магния 0,25-0,5 Вода Остальное
Состав работоспособен в минерализованных средах с содержанием хлорида натрия до 24 мас. % и хлоридов кальция и магния до 0,3 мас. % при 180-200^оС и времени гидротермального воздействия 4-6 ч.

Недостатком бурового раствора является пониженная солеустойчивость при длительном гидротермальном воздействии в условиях повышенных концентраций хлоридов кальция и магния.

Известен буровой раствор [2] следующего состава, мас. % : Глина 14,0
Натрий карбокси-
метилцеллюлоза,
модифицированная
алюминием (Na, Al - КМЦ) 2,0-3,0 Гидроксид натрия 1,0 Вода Остальное
Указанный состав бурового раствора солеустойчив в агрессивных средах с содержанием хлорида натрия до 30 мас. % , хлоридов кальция и магния до 0,5 мас. % при температурах до 150^оС и времени гидротермального воздействия 2-4 ч.

Недостатком бурового раствора является пониженная солеустойчивость при длительном гидротермальном воздействии в условиях повышенных концентраций хлоридов кальция и магния, обусловленная частичным катионным обменом, происхо- дящим по отдельным незаблокированным карбоксиметильным группам, вызывающая осаждение нерастворимых солей КМЦ с катионами кальция и магния.

Целью изобретения является повышение солеустойчивости бурового раствора в минерализованных средах с содержанием хлорида натрия до 30 мас. % , хлорида кальция и магния до 2,0 мас. % при длительном гидротермальном воздействии.

Указанная цель достигается известным составом бурового раствора, содержащим глину, модифицированную карбоксиметилцеллюлозу, гидроксид натрия и воду, в качестве модифицированной карбоксиме- тилцеллюлозы используют натриевую карбоксиметилцеллюлозу, модифицированную алюминием и лапролом - продуктом поликонденсации окиси этилена с сернистокислым натрием (Na, Al, лапрол КМЦ), при следующем соотношении компонентов, мас. % : Глина 3-10
Натриевая карбо-
ксиметилцеллюлоза,
модифицированная
алюминием и ла-
пролом - продуктом
поликонденсации
окиси этилена с сер- нистокислым натрием 1,5-2,5 Гидроксид натрия 0,9-1,1 Вода Остальное
Буровой раствор содержит глину по ОСТ 39-202-85. Гидроксид натрия использован по ГОСТ 4328-77. Экспериментальные образцы модифицированной алюминием и лапролом натриевой КМЦ наработаны в НПО "Полимерсинтез".

Лапрол взаимодействует со щелочной целлюлозой в процессе синтеза Na, Al - КМЦ с образованием простого эфира.

Цел - О-СН₂-СН₂-(О-СН₂-СН₂)_n-СН₂-SO₃Na где n= 6,7.

Наличие гидрофильных неионогенных полиэтиленоксидных групп с концевыми сульфогруппами повышает устойчивость к поливалентным катионам, понижая относительную долю критичных к кальцию и магнию карбоксиметильных анионов во всей полианионной молекуле и повышая гидрофильность макромолекулы за счет этиленоксидных фрагментов неионогенной природы. Кроме того, наличие простых эфирных связей в этоксидных группах обеспечивает гидролитическую, термическую и окисли- тельную устойчивость, физико-химическую активность и хорошую адсорбцию на глинистых частицах.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. В глиномешалку наливают воды в количестве 946 мл (94,6 мас. % ), добавляют 30 г (3 мас. % ) глины и перемешивают систему в течение 2 ч. В полученную глинистую суспензию вводят при перемешивании 15 г (1,5 мас. % ) Na, Al, лапрол-КМЦ (партия N 140) и 9 г (0,9 мас. % ) гидроксида натрия. Далее к образованной системе добавляют следующие соли: хлорид натрия (ГОСТ 4233-77) в количестве 30% от массы бурового раствора, хлорид магния (ГОСТ 4209) в количестве 2,0% от массы бурового раствора, хлорид кальция (ГОСТ 450-77) в количестве 2,0% от массы бурового раствора.

Водоотдача бурового раствора после 8 ч гидротермального воздействия при 70^оС составляет 5 см³.

П р и м е р 2. Проводят все операции так, как указано в примере 1, и получают следующий состав бурового раствора, г/мас. % : Глина 100/10
Na, Al, лапрол-КМЦ (партия N 139) 25/2,5 Гидроксид натрия 11/1,1 Вода 864/86,4
Испытания проводят в агрессивной среде, состав которой, а также температура и время гидротермального воздействия указаны в примере 1. Водоотдача бурового раствора - 2,4 см³.

П р и м е р 3. Все операции проводят так, как указано в примере 1, и получают следующий состав бурового раствора, г/мас. % : Глина 70/7,0
Na, Al, лапрол-КМЦ (партия N 141) 20/2,0 Гидроксид натрия 10/1,0 Вода 900/90,0
Испытания проводят в агрессивной среде, состав которой, а также температура и время гидротермального воздействия указаны в примере 1. Водоотдача бурового раствора составляет 0,5 см³.

Для удобства данные по примерам сведены в табл. 1 и 2. Испытания составов буровых растворов проведены при различных режимах гидротермального воздействия.

Использование в составах буровых растворов синтезированного полимерного реагента Na, Al, лапрол-КМЦ в предлагаемых количествах позволяет увеличить солестойкость ≈ в 3-5 раза при времени гидротермального воздействия, повышенном по сравнению с известным в 4-8 раз, и получить работоспособную глинистую систему с удовлетворительными технологическими показателями в агрессивных средах.

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: буровой раствор содержит, мас. % : глина 3 - 10, натриевая соль модифицированной карбоксиметилцеллюлозы 1,5 - 2,5; гидроксид натрия 0,9 - 1,1; вода остальное. В качестве модифицированной карбоксиметилцеллюлозы он содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, модифицированной алюминием и лапролом. Лапрол представляет собой продукт поликонденсации окиси этилена с сернистокислым натрием. 2 табл.

БУРОВОЙ РАСТВОР, содержащий глину, модифицированную карбоксиметилцеллюлозу, гидроксид натрия и воду, отличающийся тем, что в качестве модифицированной карбоксиметилцеллюлозы он содержит натриевую карбоксиметилцеллюлозу, модифицированную алюминием и лапролом - продуктом конденсации окиси этилена с сернокислым натрием при следующем соотношении ингредиентов, мас. % :
Глина 3 - 10
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, модифицированной алюминием и лапролом - продуктом поликонденсации окиси этилена с сернокислым натрием 1,5 - 2,5
Гидроксид натрия 0,9 - 1,1
Вода Остальное