БУРОВОЙ РАСТВОР Российский патент 1995 года по МПК C09K7/06 

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано при проходке неустойчивых глин, аргиллитов, солей, а также при проходке в зонах аномально-высоких пластовых давлений (АВПД) для предупреждения прихвато- и сальникообразования.

Известен буровой раствор, содержащий пресную или минерализованную воду, глину, нефть, реагенты, регуляторы вязкости, водоотдачи и СНС, а также утяжелитель.

Недостатками этого раствора являются высокая стимуляция к сальнико- и прихватообразованию, выражающаяся в высокой липкости глинистой корки, большой величине деформации кернов и большому значению расклинивающего давления, возникающих при набухании кернов, а также большая водоотдача, высокая вязкость и высокая прочность структуры.

Наиболее близким к заявленному по составу является буровой раствор, содержащий пресную воду, электролиты (КСl, CaCl₂, MgCl₂, NaCl и др.), бентонитовую или аскангелевую глину, реагенты - регуляторы вязкости, СНС и водоотдачи (КМЦ, крахмал, КССБ, УЩР, ФХЛС, хромпик и др.), нефть или смазывающую добавку (СМАД), а также утяжелитель - барит). Этот состав принят за прототип.

Недостатком этого раствора также является высокая стимуляция к прихвато- и сальникообразованию вследствие разупрочнения глин, аргиллитов, солей, а также высокая вязкость, большая водоотдача, липкость корки и большая величина СНС.

Целью изобретения является придание раствору антисальниковых и антиприхватных свойств путем уменьшения липкости глинистой корки, при набухании глин и аргиллитов в среде раствора, а также уменьшение вязкости, статического напряжения сдвига и водоотдачи.

С целью повышения устойчивости пород на стенках скважин, уменьшения сальнико- и прихватообразования, вследствие снижения липкости глинистой корки, уменьшения величины деформации и расклинивающего давления горной породы при набухании ее в растворе, а также уменьшения вязкости, статического напряжения сдвига и водоотдачи в состав раствора вместо нефти или смазывающей добавки (СМАД) вводится маслосодержащая присадка ЯМР-1 при следующем соотношении компонентов в растворе, мас.%:
Вода 61,0-39
Электролиты (КСl, CaCl₂,
MgCl₂, NaOH,
хромпик и др.) 6,0-2,2
Бентонитовая или
аскангелевая глина 27,0-7,0
Реагенты-регуляторы
вязкости, СНС и
водоотдачи (КМЦ,
крахмал, КССБ,
УЩР, ФХЛС) 4,9-0,8
Маслосодержащая
присадка
ЯМР-1 1,0-5,0
Барит 0,1-46
В табл. 1 представлен химический состав присадки ЯМР-1.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что данный раствор отличается от известного заменой нефти или смазывающей добавки (СМАД) новым компонентом, а именно присадкой ЯМР-1. В результате введения присадки ЯМР-1 липкость глинистой корки снижается в 2,25 раза (0,533 и 0,237), деформация горной породы (аргиллита) в среде раствора уменьшается в 10,6 раза (2,75 и 0,26), расклинивающее давление уменьшается в 1,77 раза (0,62 и 0,35 МПа), вязкость снижается в 1,18 раза (120 и 85 с), статическое напряжение сдвига уменьшается в 2 раза (24 и 12 ДПа), водоотдача снижается на 14% (5,0 и 4,3 мл).

Таким образом, заявляемое техническое решение является "новым".

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

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

Раствор готовится следующим образом.

В водной фазе диспергируется глинопорошок и растворяется электролит. Затем раствор обрабатывается реагентами - стабилизаторами и регуляторами вязкости. После ввода утяжелителя до требуемой плотности в растворе эмульгируется маслосодержащая присадка ЯМР-1 в количестве 5 об.%. После эмульгирования присадки раствор готов к применению. Указанным способом было приготовлено семь образцов бурового раствора с различным (об.%) содержанием присадки ЯМР-1.

В табл. 2 приведены физические свойства растворов.

Из приведенных данных следует, что замена нефти или смазывающей добавки (СМАД) на маслорастворимую присадку позволяет:
1) в 2,25 раза уменьшить липкость глинистой корки;
2) в 10,6 раза уменьшить набухаемость аргиллита в растворе;
3) в 1,77 раза снизить расклинивающее давление в аргиллите, находящемся в растворе;
4) в 1,2 раза уменьшить вязкость раствора;
5) в 2 раза снизить статическое напряжение сдвига;
6) на 14% уменьшить водоотдачу раствора.

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 255-360^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%.

Буровой раствор на водной основе используют для проходки неустойчивых глин, аргиллитов, солей, а также при проходке в зонах аномальновысоких пластовых давлений (АВПД). С целью повышения устойчивости пород на стенках скважины, уменьшения сальнико- и прихватообразования, снижения липкости глинистой корки, уменьшения величины деформации и расклинивающегося давления горной породы при набухании ее в растворе, а также уменьшения вязкости, статического напряжения сдвига и водоотдачи в состав раствора вместо нефти или смазывающей добавки (СМАД) вводится вода 61,0 - 39 мас.%; электролиты (KCl, CACl₂, MgCl₂,, NaCL, NaOH, Ca(OH)₂, хромпик и др. 6,0 - 2,2 мас.%; бентонитовая или аскангелевая глина 27,0 - 7,0 мас.%; реагенты - регуляторы вязкости, СНС и водоотдачи (КМЦ, крахмал, КССБ, УЩР, ФХЛС, нитролигнин, талловый пек и др.) 4,9 - 0,8 мас.%; маслосодержащая присадка ЯМР-1 1,0 - 5,0 мас.%; барит 0,1 - 46,0 мас.%. В результате введения присадки ЯМР-1 липкость глинистой корки снижается в 2,25 раза (0,533 и 0,237), деформация горной породы (аргиллита) в среде раствора уменьшается в 10,6 раза (2,75 и 0,26), расклинивающее давление уменьшается в 1,77 раза (0,62 и 0,35 МПа), вязкость снижается в 1,18 раза (120 и 85 с), статическое напряжение сдвига уменьшается в 2 раза (24 и 12 МПа), водоотдача уменьшается на 14 % (5 и 4,3 мл). 3 табл.

БУРОВОЙ РАСТВОР для предупреждения прихвато- и сальникообразования, содержащий электролиты, бентонитовую или аскангелевую глину, регуляторы вязкости, смазывающую добавку, барит и воду, отличающийся тем, что в качестве смазывающей добавки он содержит маслосодержащую присадку ЯМР-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бентонитовая или аскангелевая глина - 27,0 - 7,0
Электролиты - 6,0 - 2,2
Регуляторы вязкости - 4,9 - 0,8
Маслосодержащая присадка ЯМР-1 - 1,0 - 5,0
Барит - 0,1 - 46
Вода - Остальное