СОСТАВ ВАННЫ ДЛЯ ОСВОБОЖДЕНИЯ ПРИХВАЧЕННЫХ В СКВАЖИНЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ Российский патент 1995 года по МПК E21B23/00 

Изобретение относится к бурению скважины, в частности к составам ванн для освобождения прихваченных бурильных труб.

Известны составы ванн: водяной, кислотной, нефтяной [1] Они недостаточно эффективны по разным причинам: небольшая смазочная или проникающая способность, неудовлетворительные структурно-реологические характеристики и т.д.

Известно применение ПАВ в составе ванн для освобождения прихваченных в скважине труб (ОП-7, ОП-10, дисольван, декстрин, сульфонол и др.), которые способствуют снижению времени действия ванны и повышают ее эффективность [1] Но использование только раствора ПАВ не обеспечивает достаточной эффективности ванны и требует дополнительного применения других реагентов (полимеров, неорганических солей, смолистых веществ и др.).

Наиболее близким к заявляемому является состав ванны для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб, содержащий сульфонол в количестве 0,5-1,0 мас. растворенный в нефти. Этот состав ванны наиболее широко применяется в условиях бурения Западной Сибири. Сульфонол способствует лучшему смачиванию нефтью частиц породы и фильтрационной корки, что ускоряет ослабление когезионных связей между ними, ускоряет время действия ванны. Нефтяная ванна удобна в приготовлении, особенно в условиях низких зимних температур, однако она недостаточно эффективна и имеет следующие недостатки: большие давления, возникающие при закачке ее в скважину, и сравнительно низкая эффективность из-за малого вытеснения промывочного раствора нефтью, обусловленного резким отличием ее структурно-механических свойств от вытесняемого раствора, потеря значительного количества ценного продукта нефти, а также повышение опасности с точки зрения охраны окружающей среды, поскольку жидкость ванны после использования сбрасывается в шламовый амбар. Даже если нефть ванны для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб после выполнения своей функции эмульгируется в буровом растворе в качестве смазки, она попадает в шламовый амбар вместе с буровым раствором по окончании бурения скважины.

Цель изобретения повышение эффективности действия ванны для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб.

Цель достигается тем, что в составе ванны, содержащей сульфонол, растворенный в жидкой среде, в качестве жидкой среды используют водный раствор гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-10 (ГКЖ-11) при следующем соотношении ингредиентов, мас. ГКЖ-10 (ГКЖ-11) 0,6-1,0 Сульфонол НП-1 0,1-0,2 Вода Остальное.

ГКЖ-10 (ГКЖ-11) выпускается промышленностью в соответствии с ТУ 6-02-696-76, а сульфонол НП-1-ТУ 6-01-1816-75.

Сопоставление заявляемого состава с прототипом позволяет сделать вывод о том, что он отличается от известного введением компонента: ГКЖ-10 (ГКЖ-11). Анализ известных составов ванн для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб показал, что ГКЖ не использовалась ранее с этой целью. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна". ГКЖ-10 (ГКЖ-11) известный реагент для обработки бурового раствора, применяемый с целью регулирования его структурно-реологических и смазочных свойств. Применение ГКЖ-10 (ГКЖ-11) в составе ванны обеспечивает ей хорошие смазочные свойства, гидрофобизацию глинистого материала, за счет чего повышенную проникающую способность. Но эффективность действия предлагаемого состава ванны достигается благодаря выявленному синергетическому эффекту совместного действия ГКЖ-10 (ГКЖ-11) и сульфонола, взаимно усиливающих их положительное действие.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 4 состава ванны с различным соотношением ингредиентов (табл.1). Каждый состав был приготовлен следующим образом. Например, для получения 100 г водного состава, содержащего 1,0 мас. ГКЖ-10 (ГКЖ-11) и 0,3 мас. сульфонола НП-1, берут 98,8 г воды в стеклянном стакане, растворяют в ней 1 г ГКЖ-10 (ГКЖ-11) и добавляют 0,2 г сульфонола НП-1 при перемешивании стеклянной палочкой. Испытание составов проводилось с использованием модификации прибора ФСК-2, позволяющего замерять страгивающее усилие, прилагаемое к цилиндру, помещенному на глинистую фильтрационную корку (условный коэффициент трения К_тр) по следующей методике. Глинистую корку формируют в течение 30 мин на приборе ВМ-6 из необработанного раствора плотностью 1,075 г/см³, приготовленного из Кировобадского глинопорошка. Затем корку помещают в ванночку прибора, а на нее рабочий цилиндр. Время выдержки цилиндра на корке составляет 1 ч, после чего в ванночку прибора заливают испытуемый состав и выдерживают еще 1 ч, затем замеряют К_тр. Значения параметров установлены экспериментально.

Как показали данные проведенных испытаний, заявляемых состав обеспечивает снижение коэффициента трения примерно в два раза по сравнению с прототипом. Выбор граничных значений параметров обусловлен тем, что если снизить содержание в составе ГКЖ-10 (ГКЖ-11) менее 0,5 мас. и сульфонола НП-1 менее 0,1 мас. то это снижает эффективность действия ванны, а если увеличивать содержание ГКЖ-10 (ГКЖ-11) более 1,0 мас. и сульфонола НП-1 более 0,2 мас. то это не приводит к дополнительному снижению К_тр, а значит, нерационально.

Эффективность заявляемого состава ванны объясняется не просто дополнительным использованием ГКЖ-10 (ГКЖ-11) в сочетании с сульфонолом, но синергетическим их действием, для демонстрации которого приготовлены составы с каждым из компонентов (табл.2).

Анализ табл. 2 показывает, что синергетический эффект совместного действия компонентов достигается в указанных концентрационных пределах. Механизм синергетического действия ГКЖ и сульфонола можно объяснять следующим образом: ГКЖ-10 (ГКЖ-11), адсорбируясь на глинистых частицах корки, активно гидрофобизирует их, что облегчает проникновение раствора сульфонола в поры между коркой и цилиндром, что в сочетании со смазочным действием ГКЖ-10 (ГКЖ-11) приводит к резкому снижению К_тр.

Технология практического применения заключается в следующем. На буровой заранее должно быть приготовлено 10-15 м³ жидкости ванны. Для этого на 10 м³ требуется 60-100 кг ГКЖ-10 (ГКЖ-11) и 10-20г кг сульфонола НП-1. Приготовление осуществляется с использованием глиномешалки МГ2-4, входящей в комплект оборудования для приготовления и очистки бурового раствора. Жидкость ванны хранится в отдельной емкости. При возникновении прихвата жидкость ванны нужно закачать как можно скорее в зону прихвата через прихваченную колонну с помощью бурового насоса. Объем ванны рассчитывают исходя из заданного уменьшения гидростатического давления в скважине в зоне прихвата ( ΔР), которое определяют по техническому регламенту на ведение буровых работ и исходя из вместимости кольцевого пространства. Предварительно закачивают буферную жидкость (вода) 2 м³, затем жидкость ванны (рассчитанный объем), опять буферную жидкость 2 м³, затем продавочную жидкость (буровой раствор). После закачки жидкость ванны оставляют в зоне прихвата на 2-3 ч, при этом осуществляют расхаживание колонны труб.

Использование предлагаемого состава ванны для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб позволит снизить затраты времени на ликвидацию прихвата в 1,5-2 раза сравнительно с прототипом, сохранить значительное количество нефти для целей ее переработки, снизить расход сульфонола примерно в 5 раз. Заявляемое изобретение представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволяет снизить экологическую опасность применения ванн за счет замены нефти водным раствором ГКЖ-10. Известно, что предельно-допустимая концентрация (ПДК) нефти в воде рыбохозяйственных водоемов составляет 0,05 мг/л, в количественном отношении нефть в составе ванны прототипа составляет 99-99,5% В заявляемом составе ГКЖ-10 (ГКЖ-11) содержится до 1,0% при ПДК его 1,0 мг/л.

Повышение эффективности действия ванны достигают растворением сульфонола в водном растворе ГКЖ-10 (ГКЖ-11), что позволяет снизить коэффициент трения. 2 табл.

СОСТАВ ВАННЫ ДЛЯ ОСВОБОЖДЕНИЯ ПРИХВАЧЕННЫХ В СКВАЖИНЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ, содержащий сульфонол, растворенный в жидкой среде, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды используют водный раствор ГКЖ 10 (ГКЖ 11) при следующем соотношении ингредиентов, мас.

ГКЖ-10 (ГКЖ 11) 0,6 1,0
Сульфонол НП-1 0,1 0,2
Вода Остальное