КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕЗГЛИНИСТОГО БУРОГО РАСТВОРА Российский патент 1994 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к технологии бурения скважин, в частности к буровым растворам и материалам для их приготовления.

Известны реагенты и их композиции для приготовления безглинистых буровых растворов различного состава на водно-полимерной основе [1], практическое использование которых ограничено нехваткой и высокой стоимостью необходимых материалов, а также недостатками технологии их получения и применения. Из композиций реагентов для приготовления безглинистых буровых растворов наиболее близка к заявленной композиция [2] следующего состава, мас.%:
Лигносульфатный реагент (КССБ-2) 2,5-5
Полидиметилдиал-
лиламмоний хлорид (ПДМДААХ) 0,5-1,0
Минерализованная вода
с содержанием солей
не менее 170 г/л, или
15%, и плотностью не ниже 1,14 г/см³ 94-97
В пересчете на сухое вещество (при минимальном содержании минеральных солей) эта композиция имеет состав, мас.%: КССБ-2 14-24 ПДМДААХ 3-5 Минеральные соли 71-82
Для получения безглинистого бурового раствора композицию указанного состава (2) в количестве 10-20 мас.% вводят в пресную или минерализованную воду. При этом содержание компонентов в растворе находится в пределах, мас. % : КССБ-2 0,25-1,0 ПДМДААХ 0,05-0,2 Вода (c растворенными в ней минеральными солями) Остальное
В табл. 1 приведены состав и свойства ряда буровых растворов, полученных таким образом.

Недостатки композиции-прототипа: во-первых, обязательное наличие в ее составе в качестве дополнительного ингредиента значительных количеств (более 70% в сухом остатке) минеральных солей, что не всегда приемлемо по экологическим и технологическим причинам; во-вторых, буровой раствор, полученный на ее основе, имеет неудовлетворительные фильтрационные свойства, если его плотность обусловленная растворенными солями, ниже 1,12-1,15 г/cм³, то есть минерализация ниже 150-185 г/л; кроме того, он имеет недостаточную агрегативную и седиментационную устойчивость, проявляющуюся в расслоении системы, оставленной в покое.

Цель изобретения - улучшение фильтрационных свойств и повышение устойчивости бурового раствора при сохранении его низкой плотности. Цель достигается тем, что композиция реагентов, содержащая лигносульфонатный реагент, полидиметилдиаллиаммоний хлорид и дополнительный ингредиент, в качестве последнего содержит гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении ингредиентов, мас. % : Лигносульфонатный реагент 80-90 Полидиметилдиал- лиламмоний хлорид 3-10 Гидроксиэтилцеллюлоза 5-12
Отсутствие или наличие в композиции пресной или минерализованной воды не имеет существенного значения.

При разбавлении композиции указанного состава пресной или минерализованной водой образуется буровой раствор, представляющий собой устойчивую коллоидно-дисперсную систему. В этой системе лигносульфонаты играют роль дисперсной фазы, ПДМДААХ - флокулянта и структурообразования, а гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) стабилизатора. При этом растворимые компоненты смеси, взаимодействуя между собой, образуют межмолекулярные комплексы адсорбционные свойства которых обеспечивают достаточно высокий стабилизационный эффект при оптимальной структуре адгезионно-адсорбционного слоя фильтрующей поверхностной корки. Ни одно сочетание из трех компонентов по два не дает необходимого эффекта. Материалы и реагенты, использованные в экспериментальном исследовании свойств предложенной композиции:
Лигносульфонатный реагент, (КССБ-2), ТУ 39-094-75, промышленный образец;
полидиметилдиаллиламмоний хлорид (полиэлектролит ВПК-402), промышленный образец;
гидроксиэтилцеллюлоза (тилоза ЕНМ), стандартный продукт германской фирмы "Хехст", промышленный образец
Заявленную композицию и растворы на ее основе можно готовить разными способами;
1. В заданном объеме воды последовательно растворяют рецептурные количества ГЭЦ, ПДМДААХ и КССБ-2. Например, в стеклянный стакан или фарфоровую кружку вместимостью 500 мл вносят 361 г воды и при перемешивании лопастной мешалкой с частотой вращения 750 об/мин растворяют в ней 2 г порошкообразной ГЭЦ. Затем медленно при перемешивании в раствор ГЭЦ вводят 20 г 5%-ного раствора ПДМДААХ. Через 10-15 мин перемешивания в смесь медленно всыпают 17 г порошка КССБ-2 и продолжают перемешивать в течение 30 мин. до полной гомогенизации системы. Полученный таким образом в количестве 400 г буровой раствор содержит 95 мас.% воды и 5 мас.%. композиции реагентов, в которой соотношение по массе ингредиентов КССБ - ПДМДААХ - ГЭЦ равно соответственно 85:5:10.

Так же приготавливают буровые растворы с иными соотношениями ингредиентов.

2. В заданном соотношении последовательно смешивают концентрированные растворы ГЭЦ, ПДМДААХ и пасту (или суспензию) КССБ-2. После гомогенизации вязкотекучую пасту из 3-х ингредиентов разбавляют до рабочей концентрации бурового раствора. Например, к 100 г заранее приготовленного 2%-ного раствора ГЭЦ добавляют при перемешивании 4 г 25%-ного раствора ПДМДААХ. После того, как смесь растворов станет однородной, в нее при перемешивании вводят 96 г 17,7%-ной суспензии КССБ-2. 200 г полученного концентрата выдерживают в течение 18-24 часов и при перемешивании разбавляют вдвое водой, доводя массу полученного таким образом бурового раствора до 400 г. Его состав такой же, как состав раствора, полученного по первому способу.

3. Пастообразную смесь растворов ГЭЦ и ПДМДААХ и сухого КССБ-2 высушивают до твердообразного состояния, после чего ее разбавляют водой до рабочей концентрации бурового раствора. Например, смешивают концентрированные растворы ГЭЦ и ПДМДААХ, как указано во втором способе приготовления композиции, и добавляют 17 г сухого КССБ-2. Смесь тщательно растирают в фарфоровой ступе. Полученную пасту тонким слоем распределяют на противнях и сушат при температуре 25-40^оС до твердообразного (пластичнохрупкого) состояния. Далее концентрат "распускают" в воде, доводя массу бурового раствора до 400 г; его состав такой же, как состав растворов, полученных по обоим описанным выше способам.

Рецептурный состав испытанных композиций (в расчете на сухое вещество) приведен в табл. 2; состав и свойства буровых растворов, полученных из этих композиций разбавлением водой, приведены в табл. 3. Из приведенных в табл. 1-3 данных видны преимущества предложенной композиции реагентов перед композицией-прототипом; видно также, что способ получения композиции (непосредственно в процессе приготовления рабочего бурового раствора или через промежуточную стадию приготовления концентрата с последующим разбавлением последнего) не имеет существенного значения, если соблюдается рекомендуемая последовательность смешивания ингредиентов.

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: композиция для приготовления безглинистого бурового раствора содержит, мас.%: конденсированная сульфит-спиртовая барда 80 - 99, полидиметилдиаллиламмоний хлорид 3 - 10 и гидроксиэтилцеллюлоза 5 - 12. 3 табл.

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕЗГЛИНИСТОГО БУРОГО РАСТВОРА, содержащая конденсированную сульфитспиртовую барду, полидиметилдиаллиламмоний хлорид и добавку, отличающаяся тем, что в качестве добавки она содержит гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Конденсированная сульфитспиртовая барда 80 - 90
Полидиметилдиаллиламмоний хлорид 3 - 10
Гидроксиэтилцеллюлоза 5 - 12