БУРОВОЙ РАСТВОР Российский патент 1995 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к буровым растворам для бурения и глушения скважин, содержащих щелочные и щелочноземельные металлы.

Известно применение в качестве компонентов буровых растворов калиевых и натриевых солей ортофосфорной кислоты для глушения скважин. Регулируя концентрацию солевых растворов, получают водные растворы этих солей высокой плотности (Зарипов С.З. и др. Исследования и испытания жидкостей для глушения скважин при подземных ремонтах. - Нефтяное хозяйство, 1973, N 6, с. 38-41).

Однако для получения насыщенных растворов солей требуется значительное количество тепла, следовательно, использование этих растворов пpи низких температурах связано с дополнительными трудностями.

Известна жидкость для закачивания и ремонта скважин, содержащая хлорид натрия, карбоксиметилцеллюлозу, щелочь, сульфанол, воду (авт.св. N 1074887, 1982).

Однако данная буровая жидкость не стабильна при хранении и не обеспечивает полную кольматацию пласта.

Для повышения стабильности бурового раствора был предложен состав по авт. св. N 1214708, имеющий сравнительно низкие структурно-механические свойства. При закачке в скважину он может образовывать пробки.

Также известны буровые растворы, включающие в свой состав щелочные сульфокарбоновые отходы (авт. св. N 1273372, 1984), отходы производства металлического натрия с волокном "нитрон" (авт.св. N 1261278, 1984).

Хотя данные буровые растворы и имеют сравнительно низкую себестоимость из-за использования отходов производства, но сложны в приготовлении, а готовые буровые растворы также могут образовывать пробки.

Также известны буровые растворы, где в качестве реагентов используются соли щелочных и щелочноземельных металлов с асбестом (авт.св. N 1527886, 1986), ПАВ (патент Японии N 61-28711, 1983), лигин (ЕПВ.0293191, 1988), карбоксиметилцеллюлоза (авт.св. N 1470757, 1987; N 1406139, 1985).

Однако эти составы имеют те же недостатки, что и вышеуказанные, особенно невозможность их использования в районах с низкими температурами (например, район крайнего Севера), так как растворы получают сравнительно высокой вязкости с высокой степенью тиксотропии и сравнительно низкими кольматационными свойствами.

Наиболее близким к предлагаемому является буровой раствор, включающий карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), щелочи, хлориды щелочноземельного металла и сульфат Al (авт.св. N 1239143, 1983).

Такой буровой раствоp характеризуется хотя и высокими технологическими свойствами, но все же имеет сравнительно низкий показатель по кольматации, и, кроме того, приготовление раствора вызывает трудность, особенно в полевых условиях, где требуется при приготовлении раствора соблюдать строгую дозировку компонентов.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно: повышение кольматационных свойств и упрощение приготовления раствора.

Для этого в качестве солей щелочных и щелочноземельных металлов используют отход производства кальцинированной соды стадии дистилляции (ДС) следующего состава, мас.%: CaCl₂ 62-72 NaCl 27-37 CaSO₄ 0,6-0,9 Ca(OH)₂ 01, -0,4 при следующем соотношении компонентов бурового раствора, мас.%: Отход производства кальцинированной соды 5,0-20,0 Карбоксиметил- целлюлоза 0,1-2,0 Вода Остальное.

Отход производства кальцинированной соды (ОКС) стадии дистилляции практически имеет постоянный состав.

Для приготовления щелочного компонента ОКС упаривают до содержания растворенных в ней солей 23-27 мас.%, после чего на барабанах чешуирования или распылительной сушилке высушивают до остаточной влажности 2-5%. Высушенная смесь представляет собой порошок светло-серого цвета с насыпным весом 800 кг/м³, который не смерзается при влажности 1,0-25,0% в интервале температур (+10)-(-40)^оС и не слеживается.

Буровой раствоp готовят следующим образом.

В емкость с мешалкой заливают воду и при перемешивании добавляют расчетное количество карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) 0,1-2,0 мас.%.

После растворения КМЦ (при 50-60^оС в течение 50-60 мин) загружают расчетное количество предварительно подготовленного порошка ОКС. Перемешивание продолжают еще 20-25 мин. При необходимости проводят экспресс-анализ готового раствора на плотность, рН и вязкость.

П р и м е р 1. В 900 л воды при t=50^оС и перемешивании вводят 4,9 кг карбоксиметилцеллюлозы, перемешивают 1 ч, добавляют 100 кг солевой смеси (ОКС) и перемешивают еще 20 мин. Получают 950 л бурового раствора плотностью 1110 кг/м³, рН 9,7 с вязкостью 68 с^-1, давление гидропрорыва - 0,96 МПа.

П р и м е р 2. В 900 л воды, нагретой до t = 60^оС, при перемешивании добавляют 20 кг КМЦ и перемешивают в течение 90 мин, после чего загружают 150 кг ОКС и перемешивают еще 25 мин. Получают 1000 л раствора плотностью 1178 кг/м³, рН 10,42 и вязкостью 143 с^-1 давление гидропрорыва - 1,4 МПа.

Растворы при стоянии не расслаиваются, так как являются истинными, не реагируют с атмосферой из-за пониженной самодиффузии. Как и все растворы гидрофильных полимеров обладают тиксотропией.

Опыты, показывающие сущность изобретения, представлены в таблицах 1 и 2.

На основании представленных данных видно, что используемый отход производства кальцинированной соды позволит заменить чистые соли щелочных и щелочноземельных металлов, упростить приготовление растворов, связанное с дозировкой компонентов, т.е. найти практическое применение.

При введении в состав бурового раствора ОКС меньше 5 мас.% кольматационные свойства будут на уровне прототипа, а больше 20 мас.% будет происходить пересыщение бурового раствора щелочными агентами и образование пробок в транспортных каналах.

Раствор используют для бурения и глушения скважин. Упрощение изготовления дешевых буровых растворов с улучшенными кольматационными свойствами достигается тем, что в качестве солевого компонента бурового раствора используется отход производства кальцинированной соды состава, мас.%: CaCl₂ 62 -72; NaCl 27 - 37; CaSO₄ 0,6 - 0,9; Ca(OH)₂ 0,1 - 0,4, при следующем соотношении компонентов бурового раствора, мас.%: каброксиметилцеллюлоза 0,1 - 2,0; отход производства кальцинированной соды со стадии дистилляции 5,0 - 20,0; вода остальное. 2 табл.

БУРОВОЙ РАСТВОР для бурения и глушения скважин, включающий карбоксиметилцеллюлозу, соли щелочно-щелочноземельных металлов и воду, отличающийся тем, что в качестве щелочно-щелочноземельных металлов он содержит отход производства кальцинированной соды со стадии дистилляции, имеющей следующий состав, мас.%:
CaCl₂ - 62 - 72
NaCl - 27 - 37
CaSO₄ - 0,6 - 0,9
Ca(OH)₂ - 0,1 - 0,4
при следующем соотношении компонентов бурового раствора, мас.%:
Карбоксиметилцеллюлоза - 0,1 - 2,0
Отход производства кальцинированной соды со стадии дистилляции - 5 - 20
Вода - Остальное