РЕАГЕНТ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СКОРОСТИ ДЕСТРУКЦИИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИСАХАРИДОВ Российский патент 2003 года по МПК C09K7/00 

Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к реагентам для замедления скорости деструкции буровых растворов на основе полисахаридных соединений, и может быть использовано при строительстве, заканчивании и капитальном ремонте нефтегазодобывающих скважин.

При строительстве и капитальном ремонте скважин применяются два вида технологических жидкостей на основе полисахаридных соединений, а именно: а)технологические жидкости на основе полисахаридных соединений в виде поперечно сшитых высоковязких гелей (например, жидкости ГРП, вязко-упругие составы) и б) технологические жидкости на основе полисахаридных соединений в виде несшитых полимерных систем (например, буровые растворы).

Буровые растворы, применяемые при работе с продуктивным пластом или в интервале продуктивного пласта, должны обладать определенными требованиями, а именно оказывать минимальное воздействие на продуктивный пласт, обеспечивать безаварийное проведение работ, сохраняя стабильными технологические параметры на период ведения работ, а после окончания работ эти буровые растворы должны полностью удаляться из призабойной зоны пласта и из скважины.

Сохранение стабильными свойств буровых растворов на основе полисахаридов обусловлено снижением скорости их биологической и термоокислительной деструкции.

Из компонентов, входящих в состав таких буровых растворов, наиболее подвержены биологической и термоокислительной деструкции полисахаридные соединения, к которым относятся КМЦ, полианионная целлюлоза, биополимеры, крахмалы, декстрины и др. При этом в результате указанной деструкции буровые растворы полностью теряют свои свойства.

Одним из традиционных методов снижения скорости биологической и термоокислительной деструкции является ввод в технологические жидкости, в частности в буровые растворы, специальных реагентов-биоцидов и ингибиторов-антиоксидантов.

Известно использование следующих реагентов для замедления скорости деструкции буровых растворов на основе высокомолекулярных соединений:
- формалина для замедления скорости биологической деструкции бурового раствора на основе биополимера (Патент РФ 1705329, кл. С 09 К 7/02, 1992);
- полимеризованного мономера диметилдиаллиламоний хлорида для снижения скорости ферментативной деструкции буровых растворов на основе полисахаридов (Патент РФ 2109032, кл. С 09 К 7/02, 1998).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является реагент для снижения скорости деструкции буровых растворов на основе полисахарида, содержащий соединение, включающее карбамид, или борат, или силикат натрия (см., например, Э.Г. Кистер. Химическая обработка буровых растворов. - М.: Недра, 1972, с. 107, 165, 175, 176 и авт.свид. 730786, кл. C 09 K 7/02, опубл. 1980).

Существенным недостатком известного решения является то, что указанные реагенты обеспечивают снижение скорости деструкции буровых растворов на основе полисахаридов, во-первых, только при достаточно высоких концентрациях (0,5-5,0%), а во-вторых, не предотвращают ферментативную деструкцию полисахаридных реагентов.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в придании реагенту свойства стабилизации фильтрационных и реологических свойств буровых растворов на основе полисахаридов и исключения их ферментативного брожения, при одновременном снижении расхода реагента.

Указанный технический результат достигается реагентом для снижения скорости деструкции буровых растворов на основе полисахаридов, содержащим соединение, включающее карбамид, или борат, или водорастворимую соль кремниевой кислоты, при этом в качестве указанного соединения он содержит продукт взаимодействия пероксида водорода с карбамидом, или с боратом, или с натриевой солью кремниевой кислоты, с содержанием активного кислорода не менее 6,8%, вводимый в буровой раствор в количестве 0,01-0,04 мас.%.

Предлагаемым реагентом можно снизить скорость деструкции буровых растворов на основе естественных полисахаридов, водорастворимых и набухающих в холодной или горячей воде (например, крахмалы модифицированные и немодифицированные, декстрины); либо на основе модифицированных производных эфиров целлюлозы (например, КМЦ, ОЭЦ, ПАЦ); либо на основе промышленно выпускаемых полисахаридов растительного происхождения (например, гуаровая смола); либо на основе полисахаридов, продуцируемых микроорганизмами (например, биополимеры).

Продукт взаимодействия пероксида водорода с карбамидом с содержанием активного кислорода не менее 6,8% выпускается рядом химических предприятий России по ТУ МХП 6-15-143111-84; СТП 9-30-79; СТП 6-14-11-112-77.

Продукт взаимодействия пероксида водорода с боратом с содержанием активного кислорода не менее 6,8% выпускается химическими предприятиями России по ТУ 6-15-1457-90; ТУ 6-02-1187-79.

Продукт взаимодействия пероксида водорода с натриевой солью кремниевой кислоты с содержанием активного кислорода не менее 6,8% выпускается по ТУ 2381-011-048-31040-98.

Указанный технический результат предложенного изобретения обеспечивается следующим.

При предварительном вводе предлагаемого реагента в воду, которую используют для приготовления бурового раствора, происходит очистка воды от органических примесей и микроорганизмов за счет окисляющего и антисептического действия пероксидной составляющей предлагаемого реагента. При последующем приготовлении бурового раствора путем ввода в обработанную воду полисахаридных реагентов, происходит связывание макромолекул полисахарида указанными оксисоединениями, содержащимися в реагенте, в комплексное соединение, со стабильными фильтрационными и реологическими свойствами, а также устойчивое к ферментативному разложению.

Способ использования предлагаемого реагента заключается в том, что первоначально в воду (в качестве этой воды может быть использована вода любой минерализации, например, пресная, морская, естественный или искусственный рассол, или минерализованная пластовая вода), которую используют для приготовления бурового раствора на основе полисахарида, вводят заявляемый реагент в количестве, необходимом для предотвращения ферментативной и термоокислительной деструкции, и эту смесь используют для приготовления бурового раствора.

Так, например, для снижения скорости деструкции бурового раствора, содержащего только крахмал, рекомендуется использовать предлагаемый реагент в количестве не менее 0,01-0,025 мас.%; для бурового раствора на основе полианионной целлюлозы (ПАЦ) требуется количество реагента не менее 0,025-0,2 мас.%.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1 (в лабораторных условиях)
О наличии деструктивных изменений в буровом растворе на основе полисахаридов при введении в него предлагаемого реагента судили по изменению реологических, фильтрационных свойств и рН среды. Полученные результаты о составе использованного реагента для снижения скорости деструкции, состава бурового раствора и его свойствах приведены в таблице 1.

В качестве предлагаемого реагента для снижения скорости деструкции в данном примере использовали:
- реагент, содержащий перекисное соединение и метаборнокислый натрий в виде пероксигидрата следующего состава NaBO₂•H₂O₂•3Н₂О при содержании перекисного соединения в пересчете на активный кислород 10,4%;
- реагент, содержащий перекисное соединение и аминосоединение - карбамид - пероксосоль следующего состава CO(NH₂)•H₂O₂ при содержании перекисного соединения в пересчете на активный кислород 16%;
- реагент, содержащий перекисное соединение и натриевую соль кремневой кислоты - пероксигидрат состава Na₂SiO₃•2H₂O₂•2H₂O при содержании перекисного соединения в пересчете на активный кислород 6,9%.

Данные, приведенные в таблице 1, показывают, что буровой раствор на основе полисахаридов, необработанный предлагаемым реагентом (опыт 1), на 2-е сутки подвержен ферментативному брожению, о чем свидетельствуют резкое снижение водородного показателя и повышение фильтрации, появление неприятного запаха и выделение газа.

Буровые растворы на основе полисахаридов, обработанные предлагаемым реагентом в количестве 0,01-0,04 мас.%, характеризуются стабильными реологическими и фильтрационными свойствами в течение 5-20 суток в зависимости от концентрации реагента, при этом за период наблюдений в течение 45 суток ферментативных процессов брожения полисахаридного раствора не отмечено.

Данные, приведенные в таблице 1, полностью доказывают достижение технического результата, обеспечиваемого предлагаемым изобретением.

Пример 2 (в промысловых условиях)
Заявляемый реагент для снижения скорости деструкции бурового раствора на основе полисахаридов применялся на скважине Сибирского месторождения. Для этого сначала пластовую воду плотностью 1140 кг/м³ обработали предлагаемым реагентом - продуктом взаимодействия пероксида водорода с карбамидом, с содержанием активного кислорода 16%, в количестве 0,01%. После очистки флокулянтами от продуктов реакции, на основе этой жидкости был приготовлен буровой раствор, в состав которого входили полисахариды, в данном случае крахмал. После циркулирования через скважину в процессе бурения и выравнивания параметров, показатели свойств бурового раствора были следующие: условная вязкость УВ= 27 с; фильтроотдача Ф=3,0 см³; плотность ρ=1140 кг/м³; пластическая вязкость η_пл = 11,5 мПа•с; динамическое напряжение сдвига τ₀ = 7,5 дПа; рН 7,5. В процессе бурения этот крахмальный буровой раствор был еще раз дополнительно обработан предлагаемым реагентом в количестве 0,02 мас.% для подавления жизнедеятельности бактерий и микробов, поступающих в буровой раствор с выбуренной породой пласта и пластовыми флюидами.

Буровой раствор сохранял стабильность указанных показателей на протяжении всего периода строительства скважины (15 дней). Данные об этом приведены в таблице 2.

При бурении скважины в этом же кусте месторождения с использованием аналогичного бурового раствора, но без обработки заявляемым реагентом, через 8 дней буровой раствор потерял стабильность в результате начавшегося ферментативного брожения крахмального реагента, что сделало невозможным его дальнейшее использование. В результате возникла необходимость полной замены бурового раствора. Данные о показателях свойств этого бурового раствора также приведены в таблице 2.

Представленные данные показывают, что заявляемый реагент для снижения скорости деструкции буровых растворов на основе полисахаридов может быть эффективно использован для регулирования стабильности фильтрационных, реологических и структурно-механических свойств буровых растворов на основе полисахаридов, используемых для вскрытия продуктивного пласта.

Указанные технические преимущества заявляемого технического решения позволяют:
- сохранить стабильность реологических и фильтрационных свойств буровых растворов на основе полисахаридов в процессе проведения операций при строительстве, заканчивании, капитальном ремонте скважин;
- повысить качество вскрытия продуктивных пластов за счет предупреждения нерегулируемого расформирования зоны кольматации продуктивного пласта и предупреждения глубокого проникновения фильтрата бурового раствора в пласт ввиду более высокой ферментативной устойчивости и термостабильности бурового раствора, содержащего в своем составе полисахаридные реагенты;
- снизить затраты времени и средств на приготовление и регулирование свойств буровых растворов в процессе бурения ввиду их более высокой ферментативной устойчивости и термостабильности, в результате чего сокращается число дополнительных обработок бурового раствора для поддержания необходимых параметров и исключается необходимость полной замены бурового раствора, которую необходимо осуществлять в случае начавшегося ферментативного брожения раствора;
- повысить качество вскрытия продуктивных пластов за счет сохранения регламентированных свойств бурового раствора на всем протяжении вскрытия продуктивного пласта, ввиду его высокой устойчивости к ферментативной и химической деструкции.

Использование: в области нефтегазодобычи. Техническим результатом является придание реагенту свойства стабилизации реологических и фильтрационных свойств буровых растворов на основе полисахаридов, исключение их ферментативного брожения при одновременном снижении расхода реагента. Реагент для снижения скорости деструкции буровых растворов на основе полисахаридов содержит продукт взаимодействия пероксида водорода с карбамидом, или боратом, или натриевой солью кремниевой кислоты, с содержанием активного кислорода не менее 6,8%, вводимый в буровой раствор в количестве 0,01-0,04 мас.%. 2 табл.

Реагент для снижения скорости деструкции буровых растворов на основе полисахаридов, содержащий соединение, включающее карбамид, или борат, или водорастворимую соль кремниевой кислоты, отличающийся тем, что в качестве указанного соединения он содержит продукт взаимодействия пероксида водорода с карбамидом, или с боратом, или с натриевой солью кремниевой кислоты, с содержанием активного кислорода не менее 6,8%, вводимый в буровой раствор в количестве 0,01 - 0,04 мас.%.