БУРОВОЙ РАСТВОР НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ Российский патент 1995 года по МПК C09K7/06 

Изобретение относится к геологоразведочной, нефтяной и газовой промышленности, а именно к промывочным растворам на углеводородной основе, применяемым в бурении нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин.

Изобретение может быть использовано при проходке неустойчивых глин, аргиллитов, солей, а также при проходке в зонах аномальновысоких пластовых давлений (АВПД), содержащих СО, СО₂ и Н₂S. Известен буровой раствор на углеводородной основе, содержащий нефть или ее дистилляты, регулятор фильтрации, структурообразователь, утяжелитель, воду, гидрофобизатор и регулятор вязкости - поверхностно-активное вещество.

Недостатками этого раствора являются низкая баритоемкость, высокие фильтрационные потери, а также сильное загущение раствора при увеличении его плотности.

Наиболее близким к заявленному по составу является буровой раствор (ИБР-2), содержащий дизельное топливо, битум высокоокисленный, негашенную известь, воду, сульфонол, флотационный барит, бентонит, СМАД-1, эмультал и нейтрализатор сероводорода ЖС-7. Этот раствор принят за прототип.

Недостатками этого раствора также являются низкая баритоемкость, высокая вязкость, большая прочность структуры и большие фильтрационные потери. С увеличением плотности раствор сильно загущается и не прокачивается через скважину из-за больших гидравлических сопротивлений, превышающих гидравлическую мощность буровых насосов. Раствор не допускает применение в качестве утяжеляющего материала барита, имеющего гидрофильную поверхность (барита, модифицированного триполифосфатом натрия).

Целью изобретения является повышение баритоемкости (плотности), уменьшение вязкости и прочности структуры бурового раствора на углеводородной основе.

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор на углеводородной основе, включающий дизельное топливо или нефть, негашенную известь, воду, регулятор фильтрации - высокоокисленный битум, сульфонол НП-3 и утяжелитель - барит, дополнительно содержит в качестве добавки, повышающей баритоемкость, уменьшающей фильтрационные потери, уменьшающей вязкость и прочность структуры бурового раствора на углеводородной основе, маслосодержащую присадку ЯМР-1, а барит модифицирован триполифосфатом натрия, причем компоненты берут в следующих соотношениях, мас.%:
Высокоокисленный битум 9,411-1,218
Негашенная известь 18,98-1,336
Вода 0,75-0,03
Сульфонол НП-3 0,22-0,183
Маслосодержащая
присадка ЯМР-1 0,30-0,224
Барит модифицированный
триполифосфатом натрия 21,48-82,55
Дизельное топливо
или нефть Остальное
В табл. 1 представлен химический состав присадки ЯМР-1.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что данный раствор отличается от известного введением новых компонентов, а именно присадки ЯМР-1 и барита, модифицированного триполифосфатом натрия. В результате введения присадки ЯМР-1 баритоемкость раствора увеличивается с 39,21 до 50 об.%, вследствие чего его плотность поднимается с 2200 до 2500 кг/м³, условная вязкость уменьшается в 2,3 раза (70 и 30 с), статическое напряжение сдвига уменьшается в 23,5 раза (СНС₁=141 и 6), фильтрационные потери при 80^оС снижаются в 11,40 раза (25 и 2,2 мл.). Таким образом, заявляемое техническое решение является новым.

Анализ известных составов буровых растворов на углеводородной основе и эмульсий, применяемых в бурении скважин, показал, что введение присадки ЯМР-1 в состав раствора неизвестно.

Таким образом данный состав компонентов придает буровому раствору на углеводородной основе новые свойства, что позволяет сделать вывод о наличии изобретательского уровня.

Раствор готовится следующим образом.

В углеводородной основе - дизельном топливе или нефти гасится оксид кальция путем ввода расчетного количества воды. После гашения извести в раствор вводится сульфонол и высокоокисленный битум. После перемешивания смеси в течение 1 ч в ее состав добавляются присадка ЯМР-1 и барит, модифицированный триполифосфатом натрия.

По изобретательскому замыслу может быть использован гидрофобный барит (табл. 2, п.13-14). Применяются нефти с температурой застывания не ниже -20^оС. После 1 ч перемешивания раствор готов к применению.

Указанным способом было приготовлено четырнадцать образцов бурового раствора ИБР-ЯСМ-П1/25 с различным (мас.%) содержанием присадка ЯМР-1.

Плотность приготовленных образцов изменялась от 1200 до 2520 кг/м³.

В табл. 2 приведены физические свойства растворов, в табл. 3 - баритоемкость раствора. Из приведенных данных следует:
баритоемкость раствора возросла почти в 1,3 раза (39,21 и 50% (об.), вследствие чего его плотность увеличилась с 2200 до 2520 кг/м³;
условная вязкость уменьшилась в 2,3 раза (70 и 30 с);
статическое напряжение сдвига (СНС₁) уменьшилось в 23,5 раза (141 и 6 ДПа);
фильтрационные потери при 80^оС снизились в 11,4 раза (25 и 2,2 мл).

Маслосодержащая присадка ЯМР-1 представляет собой смесь, состоящую из экстракта смолки селективной очистки масел (ЭССОМ), депрессатора АФК и дизельных фракций нефти с температурой выкипания 255-360^оС.

Экстракт смолки селективной очистки масел (ЭССОМ) является побочным продуктом селективной очистки остаточных масел М-10В, МТ-16, МС-14. Применяется в качестве пластификатора резинобитумных вяжущих, а также для производства порозизоля и фольгонзоля.

Состав экстракта смолки селективной очистки масел, мас.%:
Моноароматические
углеводороды 69,8
Полиароматические
углеводороды 13,2
Смолы 17,0
Дизельные фракции нефти с температурой выкипания 225-360^оС представляют собой дизельные топлива марок Л, З, А (летнее, зимнее и арктическое), ДТУ (дизельное топливо утяжеленного фракционного состава), ДЛЭ и ДЗЭ (дизельное топливо летнее экспортное и дизельное топливо зимнее экспортное).

Депрессор АФК (ДАФК) - продукт взаимодействия сульфида алкилфенола с гидроксидом кальция. Добавляют в качестве депрессорной присадки к моторным и трансмиссионным маслам в концентрации 1%.

Раствор используют при бурении скважин на углеводородной основе, в чстности для проходки неустойчивых глин, аргиллитов, солей, а также при проходке в зонах аномально-высоких пластовых давлений (АВПД), содержащих CO, CO₂ и H₂. Увеличения баритоемкости (плотности) раствора, уменьшения его вязкости, прочности структуры и снижения фильтрационных потерь в состав раствора вводится дизельное топливо с температурой выкипания 255 - 360°С или нефть 48,84 - 14,46 мас.%, высокоокисленный битум (9,411 - 1,218), негащенная известь (18,99 - 1,365% мас.), вода 0,75 - 0,01, сульфонол НП-3 0,22 - 0,183, маслосодержащая присадка ЯМР-1 (0,30 - 0,224), барит, модифицированный триполифосфатом натрия (21,48 - 82,55). В результате введения присадки ЯМР-1 баритоемкость раствора увеличивается в 1,3 раза (39,21 и 60 об.%), вследствие чего его плотность возрастает с 2200 до 2520 кг/м³, условная вязкость уменьшается в 2,3 раза (70 и 30 с), статическое напряжение сдвига уменьшается в 23,5 раза (141 и 6 дПа), фильтрационные потери уменьшаются в 11,4 раза (25 и 2,2 мл). 5 табл.

БУРОВОЙ РАСТВОР НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ, содержащий дизельное топливо или нефть, негашеную известь, воду, высокоокисленный битум, сульфонол НП-3 и утяжелитель, отличающийся тем, что, с целью увеличения его баритоемкости, уменьшения вязкости, уменьшения фильтрационных потерь и снижения прочности структуры, раствор содержит дополнительно маслосодержащую присадку ЯМР-1, в качестве утяжелителя использован модифицированный триполифосфатом натрия барит при следующем соотношении компонентов в растворе, мас.%:
Высокоокисленный битум - 9,411 - 1,218
Негашеная известь - 18,98 - 1,336
Вода - 0,75 - 0,01
Сульфонол НП-3 - 0,22 - 0,183
Маслосодержащая присадка ЯМР-1 - 0,30 - 0,244
Барит - 21,48 - 82,55
Дизельное топливо или нефть - Остальное