РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА Российский патент 2000 года по МПК C09K7/00 

Предлагаемое изобретение относится к буровым растворам, применяемым для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к реагентам-стабилизаторам для обработки буровых растворов на водной основе.

Наиболее широко распространенным в практике бурения скважин является такой реагент-стабилизатор, как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ).

Однако это дорогой по стоимости реагент и недостаточно стойкий в условиях полиминеральной агрессии. Кроме того, растворы, обработанные КМЦ имеют, как правило, низкие значения структурно-механических свойств, что ухудшает вынос выбуренной породы с забоя скважины, особенно из горизонтального участка ствола.

Поэтому в настоящее время все больше начинают применять в качестве стабилизатора буровых растворов крахмальные реагенты, получаемые из натурального природного сырья (картофеля, кукурузы, пшеницы и др.). Крахмальные реагенты значительно дешевле КМЦ, солестойки, не подвержены быстрой биологической деструкции. Поэтому их часто модифицируют различными химическими соединениями, анилином (а. с. СССР N 1008232), фенолом (а.с. СССР N 1008233), формальдегидом (а. с. СССР N 1010102) и др. Все эти модификаторы являются высокотоксичными веществами и поэтому опасными для обслуживающего персонала и окружающей среды.

Наиболее близким к заявляемому решению является а.с. СССР N 1219636, кл. C 09 K 7/02, 1986 г., в котором защищен состав реагента для обработки буровых растворов. Он содержит мас.%:
Крахмал - 3 - 10
Гидроксид натрия - 0,5 - 4,0
Флотореагент-оксаль Т-80 - 1 - 10
Вода - Остальное
Недостатками данного реагента являются: недостаточные стабилизирующие свойства (высокий показатель фильтрации), особенно в условиях полиминеральной агрессии; очень низкое структурно-механические свойства (статическое напряжение сдвига за 1 и 10 минут равно нулю) обуславливающие низкую выносящую способность, особенно из горизонтального ствола; больший расход крахмала (от 3 до 10%).

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение качества бурового раствора за счет снижения его показателя фильтрации и повышения выносящей способности при одновременном уменьшении расхода крахмала.

Решение указанной задачи достигается тем, что реагент для обработки бурового раствора содержит экструзионный кукурузный крахмал (крахмал "Э") или модифицированную смесь кукурузного и картофельного крахмалов (крахмал "М") и карбонат натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Экструзионный кукурузный крахмал или модифицированная смесь кукурузного и картофельного крахмалов - 40 - 90
Карбонат натрия - 10 - 60
Данный реагент вводят в буровой раствор в массовых долях 0,5 - 1,0%. Сопоставительный анализ с известными техническими решениями позволяет сделать вывод, что заявляемый реагент отвечает критерию "существенные отличия", поскольку комбинация крахмала, полученного экструзионным методом или модифицированием смеси кукурузного и картофельного крахмалов, с карбонатом натрия оказывает на раствор синергический эффект по улучшению его качества.

Крахмал "Э" и крахмал "М" выпускаются АО "Чувашъен-крахмал" по ТУ 9187-35-9567-17-001-97 в г. Чебоксары.

Конкретные примеры обработки раствора заявляемым реагентом.

Пример 1
Готовится глинистый раствор, для чего в 745 г воды затворяют 250 г нефтекамской глины и перемешивают 1 час. Затем в глинистую суспензию вводят порошкообразный реагент в количестве 5 г, содержащий в массовых долях 90% крахмала "Э" (или крахмала "М") и 10% карбоната натрия. Еще перемешивают 1 час до готовности раствора.

Пример 2
Готовится глинистый раствор, для чего в 742,5 г воды затворяют 250 г нефтекамской глины и перемешивают 1 час. Затем в глинистую суспензию вводят порошкообразный реагент в количестве 7,5 г, содержащий в массовых долях 70% крахмала "Э" (или крахмала "М") и 30 % карбоната натрия. Еще перемешивают 1 час до готовности раствора.

Пример 3
Готовится глинистый раствор, для чего в 740 г воды затворяют 250 г нефтекамской глины и перемешивают 1 час. Затем в глинистую суспензию вводят порошкообразный реагент в количестве 10 г, содержащий в массовых долях 40% крахмала "Э" (или крахмал "М") и 60% карбоната натрия. Еще перемешивают 1 час до готовности раствора.

В лабораторных условиях проведены сравнительные экспериментальные исследования заявляемого реагента и реагента, принятого за прототип предлагаемого изобретения (а.с. СССР N 1219636).

В табл.1 приведены данные о компонентах состава исследованных реагентов.

Реагенты, составы которых приведены в табл. 1, вводились в исходный глинистый раствор, приготовленный из нефтекамской карьерной глины. Параметры раствора до его обработки вышеуказанными реагентами были следующими: плотность 1,16 г/см³, условная вязкость 27 с, показатель фильтрации 31 см³, статическое напряжение сдвига СНС за 1 мин 2,6 дПа, за 10 мин 5,8 дПа.

В табл. 2 приведены данные о технологических параметрах данного раствора после его обработки исследуемыми реагентами.

Как следует из данных табл. 2, введение в глинистый раствор одного крахмала без карбоната натрия (растворы 1 и 2) или одного карбоната натрия без крахмала (раствор 3) не приводит к достижению цели изобретения: показатель фильтрации раствора снижается незначительно (от 31 см³ до 30 и 18 см³ за 30 мин).

Только при введении комбинированного реагента, содержащего крахмал "Э" и карбонат натрия (растворы 4 - 6 и 13 - 15) или крахмал "М" и карбонат натрия (растворы 7 - 9 и 16 - 18) достигается цель изобретения: показатель фильтрации снижается до значений 4 - 10 см³ и при этом растворы имеют оптимальные вязкостные и структурно-механические свойства.

Введение же в аналогичный глинистый раствор реагента по а.с. СССР N 1219636 (прототип) в концентрации на порядок больше, чем вводился заявляемый реагент, растворы 19 - 21, все равно недостаточно снижает показатель фильтрации раствора: с 31 см³ до 15 - 22 см³ за 30 мин.

В лабораторных условиях проверена также солестойкость исследованных реагентов. Для этого в стабилизированный указанными реагентами глинистый раствор вводили 10% хлористого натрия (NaCl) и 1% хлористого кальция (CaCl₂).

В табл. 3 приведены данные об изменении технологических параметров этих растворов после обработки их указанными солями.

Как следует из приведенных в табл. 3 данных, минерализация практически не ухудшает качества растворов, стабилизированных заявляемым реагентом (растворы 4 - 18). Эти растворы сохраняют низкое значение показателя фильтрации при сохранении оптимальных вязкостных и структурно-механических свойств. В то же время у растворов, обработанных реагентом-прототипом (а.с. СССР N 1219636) в условиях минеральной агрессии наступает коагуляционное разжижение и значительно возрастает показатель фильтрации.

Реагент относится к буровым растворам для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к реагентам-стабилизаторам для обработки буровых растворов на водной основе. Техническим результатом является улучшение качества бурового раствора за счет снижения его показателя фильтрации и повышения выносящей способности при одновременном уменьшении расхода крахмала. Реагент для обработки бурового раствора содержит экструзионный кукурузный крахмал или модифицированную смесь кукурузного и картофельного крахмалов и карбонат натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: экструзионный кукурузный крахмал или модифицированная смесь кукурузного и картофельного крахмалов 40 - 90, карбонат натрия 10 - 60. 3 табл.

Реагент для обработки бурового раствора, содержащий крахмальный компонент, отличающийся тем, что в качестве крахмального компонента реагент содержит экструзионный кукурузный крахмал или модифицированный продукт, представляющий собой смесь кукурузного и картофельного крахмалов, и дополнительно содержит карбонат натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Экструзионный кукурузный крахмал или модифицированная смесь кукурузного и картофельного крахмалов - 40 - 90
Карбонат натрия - 10 - 60