БУРОВОЙ РАСТВОР Российский патент 1998 года по МПК C09K7/00 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в условиях аномально высоких пластичных давлений, разбуривания соленосных осложнений, первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов, глушения скважин и выполнения различных видов специальных работ при их ремонте.

Известны безглинистые буровые растворы, применяемые для бурения нефтяных и газовых скважин, в которых стабильность и инертность к действию сероводорода (при газопроявлениях и др.) достигается за счет их солегазовой конденсированной основы. Указанные растворы приготавливаются из жидкого рассола неорганических солей Na(K)Cl/MgCl₂ или CaCl₂/MgCl₂ при обработке его растворами концентрированных щелочей NaOH, KOH или Ca(OH)₂. Затем в них вводятся традиционные химреагенты и утяжелители.

Таковым является безглинистый солегелевой буровой раствор, описанный в автореферате докторской диссертации Ангелопуло О.К. Минерализованные буровые растворы с конденсированной твердой фазой. - М. , 1981. Специальность 05.15.10. Бурение нефтяных и газовых скважин.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является безглинистый буровой раствор, применяемый для бурения нефтяных и газовых скважин, первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов, а также ряда специальных ремонтных работ. В указанном минерализованном растворе необходимая стабильность достигается наличием конденсированной твердой фазы на основе гидрогеля магния: 5MgO • MgCl₂ • H₂O.

Таковым является безглинистый буровой раствор (С.А.Рябоконь, А.С.Нечаев и др. Буферная жидкость для разделения бурового раствора и рассола, используемого при перфорации скважин. Экспресс-информация. Серия: Техника и технология бурения скважин, N 2, Отечественный опыт. - М., 1988, с. 19-22), содержащий следующие компоненты:
неорганическая соль - хлорид магния,
щелочь (гидроокись натрия);
защитные реагенты - ТС и др.

карбоксиметилцеллюлоза
утяжелитель - модифицированный барит, магнетит.

Способ приготовления данных буровых растворов состоит в обработке рассола хлорида магния концентрированным рассолом щелочи (40%-ным раствором NaOH или 60%-ным раствором KOH) для образования гидрогелей конденсированной фазы указанного состава с последующим введением защитных реагентов для приостановления ее роста. После введения защитного реагента получается исходный раствор, который при необходимости утяжеляется традиционным методом. Незначительная поглотительная способность к H₂S может наблюдаться при использовании в качестве утяжелителя магнетита (СНУД). Недостатком указанного бурового раствора является нарушение стабильности и других технологических свойств при действии значительной концентрации H₂S, которое может происходить при вскрытии продуктивного пласта, газопроявлениях и др. Сравнительно невысокая плотность исходного раствора (1,2-1,3 г/см³) не обеспечивает необходимой ее величины после утяжеления, поэтому он мало пригоден в условиях АВПД. Указанные недостатки значительно сужают область применения этого бурового раствора.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей использования бурового раствора в результате повышения стабильности и поглотительной способности к сероводороду бурового раствора в условиях АВПД.

Цель достигается использованием бурового раствора, содержащего хлорид магния, щелочь, защитный реагент, карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), утяжелитель - магнетит и воду, отличающегося тем, что он дополнительно содержит первичный и вторичный фосфаты калия, а в качестве защитного реагента - конденсированную сульфит-спиртовую барду (КССБ-4) или окзил, или феррохлорлигносульфонат (ФХЛС) при следующем содержании компонентов, мас.%:
Хлорид магния - 3,0-3,7,
Щелочь - 0,7-0,85,
КМЦ - 0,18-0,25,
Первичный фосфат калия - 4,5-6,0,
Вторичный фосфат калия - 37-45,
Защитный реагент (КССБ-4, окзил, ФХЛС) - 3,5-4,5,
Магнетит - 9,5-26,5,
Вода - Остальное
Стабильность заявленного бурового раствора значительно выше в сравнении с прототипом. Высокая поглотительная способность к сероводороду данного раствора достигается без нарушения стабильности, структурно-реологических и фильтрационных свойств, что обусловлено связыванием свободного сероводорода в растворимые комплексные соединения, а также химического взаимодействия с утяжелителем - магнетитом.

Процесс приготовления заявляемого бурового раствора состоит из трех этапов:
приготовление компактной конденсированной твердой фазы,
приготовление исходного бурового раствора,
утяжеление исходного бурового раствора.

Для приготовления используются следующие химические реагенты:
хлорид магния по ГОСТ 4209-77;
гидрохлорид натрия по ГОСТ 4328-77;
КМЦ (Tylose EHR) фирмы Хехст;
калия фосфат однозамещенный - первичный фосфат калия;
калия фосфат двухзамещенный - вторичный фосфат калия;
феррохромлигносульфонат.

Пример приготовления (см. таблицу, опыт N 5).

1. В 10 г дистиллированной воды растворить 3,5 г MgCl₂. В 5 мл дистиллированной воды растворить 0,8 г NaOH и 0,2 г КМЦ. Оба раствора слить и тщательно перемешивать до образования белой пастообразной массы.

2. Приготовить раствор из расчета 40,0 г K₂HPO₄ и 5,5 г KH₂PO₄ в 15 мл дистиллированной воды.

К полученному раствору добавить пастообразную массу, приготовленную ранее. Смесь тщательно перемешивают до полной однородности.

3. Затем в систему при интенсивном перемешивании добавляется защитный реагент феррохромлигносульфонат в количестве 4 г.

4. Далее проводится утяжеление получившегося раствора посредством добавления 16 г магнетита.

Образец полученного раствора подвергается исследованию на стабильность, которая определялась как разность плотностей верхней и нижней части раствора в объеме 300 мл цилиндра после 1 суток отстоя. Поглотительная способность раствора определялась по методике определения свободного сероводорода иодометрическим способом. Остальные показатели определялись стандартными методами с применением стандартных измерительных приборов. Полученные данные занесены в таблицу технологических свойств.

Исходя из табличных данных видно, что стабильность и поглотительная способность заявляемого раствора намного лучше. При нормальных условиях указанные зависимости сохраняются и после действия сероводорода с термостатированием в течение 6-ти часов при 125^oC. Технологические свойства прототипа же при этом необратимо нарушаются.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в условиях аномально высоких пластовых давлений и сероводородной агрессии. Буровой раствор содержит, мас.%: хлорид магния 3,0 - 3,7; щелочь 0,5 - 0,85; карбоксиметицеллюлозу 0,18 - 0,25; первичный фосфат калия 4,5 - 6,0; вторичный фосфат калия 37 - 45; защитный реагент - конденсированную сульфит-спиртовую барду или феррохромлигносульфонат, или окзил 3,5-4,5; утяжелитель - магнетит 9,5 - 26,5; вода остальное. Буровой раствор обеспечивает расширение технологических возможностей его использования в результате повышения стабильности и поглотительной способности к сероводороду в условиях аномально высокого пластового давления. 1 табл.

Буровой раствор, содержащий хлорид магния, щелочь, защитный реагент, карбоксиметилцеллюлозу, утяжелитель-магнетит и воду, отличающийся тем, что он содержит дополнительно первичный и вторичный фосфаты калия, а в качестве защитного реагента конденсированную сульфит-спиртовую барду, или феррохромлигносульфонат, или окзил при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Хлорид магния - 3,0 - 3,7
Щелочь - 0,5 - 0,85
Карбоксиметилцеллюлоза - 0,18 - 0,25
Первичный фосфат калия - 4,5 - 6,0
Вторичный фосфат калия - 37 - 45
Указанный защитный реагент - 3,5 - 4,5
Утяжитель-магнетит - 9,5 - 26,5
Вода - Остальноеэ