УТЯЖЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1997 года по МПК C09K7/00 

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в качестве утяжелителя буровых растворов, применяемых при бурении и освоении скважин.

Известен утяжелитель буровых растворов [1] состоящий из целестина, также включающий щелочной сток производства капролактама и воду, а в качестве целестина целестиновый концентрат, полученный при обогащении целестиновой руды при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч:
Вода 100
Целестиновый концентрат, полученный при обогащении целестиновой руды - 100-300
Щелочной сток производства капролактама (в пересчете на сухое вещество)
2 6
В результате анализа данного технического решения необходимо отметить, что оно характеризуется невысокими показателями экологической чистоты, обладает невысокой стабильностью, утяжеляющая его способность низка.

Известен глинопорошок для бурового раствора, содержащий следующие ингредиенты при соотношении, мас.

Глина 93,1 98,8
Окись магния 0,5 3,0
Сополимер метакриловой кислоты и метакриламида метаса или высоковязкая карбоксилметилцеллюлоза 0,2 0,9
Карбонат натрия 0,5 3,0
Для приготовления состава глину размалывают в шаровой мельнице и затем вводят в нее реагент метас. Затем производят тонкий помол глины с реагентом и последующей добавкой остальных ингредиентов [2]
В результате анализа состава необходимо отметить, что он имеет высокую стоимость ввиду большого содержания глины. Раствор приготовленный на основе данного состава нестабилен, его утяжеляющая способность низка, а область применения крайне ограничена.

Задача изобретения создание стабильного во времени, экологически чистого, недорогого раствора с относительно высоким утяжелением, совместимого со всеми поверхностно-активными веществами, реагентами и солями.

Поставленная задача решается тем, что состав, содержащий бентонит, кальцинированную соду, карбоксилметилцеллюлозу, дополнительно содержит применяемый в качестве утяжелителя порошок доломита, пластификатор и воду, причем ингредиенты берут в следующем соотношении, мас. ч.

Вода 100
Доломит 20 103,1
Бентонит 4,32 7,0
Сода 0,02 0,04
Пластификатор 0,49 3,8
Карбоксилметилцеллюлоза 0,02 0,04
Приготовление раствора с доломитом осуществляют следующим образом.

Первоначально в воду вводят кальцинированную соду (Na₂CO₃). Введение соды снижает жесткость воды. Затем в раствор добавляют бентонитовый порошок при тщательном перемешивании ингредиентов, после чего по заданной плотности раствора определяют необходимое количество доломита, который в виде порошка подается в раствор. Измельчение доломита осуществляется по известной технологии. Величина зерна измельченного доломита (порошка) колеблется в пределах 0,08 0,04 мкм. При исследовании влияния доломита на утяжеление буровых растворов в качестве опытных образцов брался доломит Ликинского и Храповицкого месторождений. После этого добавляют пластификатор и карбоксилметилцеллюлозу, в качестве пластификатора может выступать, например, гуматокалиевый реагент или феррохромлигносульфат.

Возможен также вариант приготовления раствора, при котором первоначально ингредиенты перемешиваются, а затем добавляется вода.

Применение доломита в растворе позволяет создавать коллоидные растворы при значительной экономии дорогостоящих бентонитовых глин.

Расход бентонитовых глин при приготовлении обычного утяжелителя буровых растворов приведен в табл. 1.

Во всех случаях приготовления утяжеляющего раствора создание коллоидной системы осуществляется за счет растворения в воде бентонитовой составляющей. Как это показано в табл. 1, расход бентонитового порошка колеблется в пределах 6,7 16,7 кг на 1 м³ раствора, что весьма дорого ввиду ограниченности запасов бентонита.

Применение утяжелителя на основе доломита позволяет сократить расход бентонита примерно в 2 раза.

Буровой раствор, приготовленный с применением доломита, превращается в спокойном состоянии в гель, удерживает крупные частицы шлама, то есть предотвращает его выпадание в случае прекращения циркуляции, а следовательно, позволяет исключить прихват бурильного инструмента в скважине.

Основные свойства утяжелителя в зависимости от содержания его ингредиентов, приведены в табл. 2.

Обозначения, принятые в табл. 2:
Т вязкость, с;
Ф водоотдача, см³ за 30 мин;
У плотность, г/см³;
K корка, мм;
CHC статическое напряжение сдвига (мгс/см² числитель через 1 мин, знаменатель через 10 мин);
С стабильность,
О отстой,
Утяжеленный раствор с доломитовым порошком приготавливается в машинах типа глиномешалки, фрезерно-струйной машины и т. п. Приготовленный раствор сливается в резервуар, емкостью примерно 100 м³ и более, после чего подается в скважину буровым насосом. Обратный поток раствора через затрубное пространство подается снова в резервуар. Утяжеленный раствор обеспечивает также охлаждение бурового инструмента, вынос разбуренной породы на поверхность, создание противодавления на напорные газонефтяные горизонты, пластовые воды, а также обеспечивает давление на неустойчивые породы, предотвращая их обвалы.

Использование: в бурении скважин для приготовления буровых растворов. Сущность: утяжелитель для буровых растворов содержит, мас. ч.: воду 100; доломит 20 - 103,1; бентонит 4,32 - 7,0; соду кальцинированную 0,02 - 0,04; пластификатор 0,49 - 3,8; карбоксиметилцеллюлозу 0,02 - 0,04. 2 табл.

Утяжелитель для буровых растворов, содержащий утяжеляющий реагент, бентонит, кальцинированную соду и карбоксиметилцеллюлозу, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пластификатор и воду, а в качестве утяжеляющего реагента доломит при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.

Вода 100
Доломит 20,0 103,1
Кальцинированная сода 0,02 0,04
Бентонит 4,32 7,0
Пластификатор 0,49 3,8
Карбоксиметилцеллюлоза 0,02 0,04о