БУРОВОЙ РАСТВОР НА СИНТЕТИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ Российский патент 2012 года по МПК C09K8/08 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологическим жидкостям и составам, используемым при строительстве скважин в солевых отложениях при повышенных температурах.

В процессе строительства скважин в условиях, характеризующихся наличием солевых толщ, сероводорода и повышенных температур, применение буровых растворов без направленной химической обработки по регулированию физико-химических свойств приводит к серьезным осложнениям: образованию каверн в результате растворения и размыва солей, возрастанию вязкости раствора при проникновении газа (сероводорода), температурной деструкции раствора.

Вопросу управления технологическими параметрами буровых растворов и предотвращения различных осложнений посвящено большое количество исследований. Однако существующие подходы к регулированию свойств промывочных жидкостей не позволяют в полной мере осуществлять управления их фильтрационными и реологическими свойствами.

Известен буровой раствор [Патент РФ №2231535, C1, 27.06.2004], обладающий повышенной стабильностью реологических параметров в условиях действия агрессивной скважинной среды и улучшенными технико-экономическими показателями бурения. В состав раствора входит глина, кальцинированная сода Na₂CO₃, стабилизатор-структурообразователь - карбоксиметилцеллюлоза КМЦ, солестойкий полимер, техническая вода и сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃, в качестве утяжелителя используют мел. Недостатком этого раствора является потеря его устойчивости, расслоение на жидкую среду и дисперсную фазу. Этот процесс обусловлен тем, что при взаимодействии неорганического коагулянта - сернокислого алюминия, и КМЦ в ходе реакции образуется алюминиевая соль КМЦ, представляющая собой нерастворимое в воде вещество, хорошо отделяющееся от жидкой фазы. При этом воздействие высоких температур усилит деструкцию раствора.

Известен буровой раствор [Ф.А.Легодаев и др. Буровые и тампонажные растворы, Санкт-Петербург, НПО «Профессионал», 2007, с.226-227], включающий водный раствор многоатомного спирта, дисперсионную фазу в виде бентонитового глинопорошка и дисперсного мела, в качестве регулятора фильтрационных параметров содержит полианионную целлюлозу РАС R, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Бентонитовый глинопорошок 5-6 Дисперсный мел 37-40 Полианионная целлюлоза РАС R 0,1-0,2 Многоатомный спирт 20-22 Вода Остальное

Известный буровой раствор обладает пониженными значениями фильтратоотдачи и низкими реологическими параметрами. К недостаткам этого раствора относится потеря устойчивости его структуры и резкое увеличение фильтрации раствора при воздействии пластовых температур свыше 60°С.

Задачей изобретения является получение бурового раствора на синтетической основе.

Технический результат изобретения направлен на сохранение реологических и фильтрационных параметров раствора в температурных условиях от 60 до 150°С при использовании многоатомного спирта и водного раствора соли-электролита.

Технический результат достигается тем, что буровой раствор на синтетической основе, включающий водный раствор многоатомного спирта, биополимер, дисперсионную фазу в виде дисперсного мела, содержит анионную эмульсию РОСФЛОК ПВ, в качестве соли-электролита используют формиат натрия или ацетат натрия и дополнительно бактерицид при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Вода 20,3-47,3 Многоатомный спирт 20,3-47,3 Биополимер 0,23-0,34 Формиат натрия или ацетат натрия 20,3-27,0 Анионная эмульсия РОСФЛОК ПВ 3,4-6,8 Бактерицид 0,07-0,14 Дисперсный мел 1,7-5

Отличительными признаками заявляемого бурового раствора являются введенные в водный раствор многоатомного спирта соли-электролиты и анионная эмульсия РОСФЛОК ПВ, повышающая эффективность солей-электролитов. Данный состав обладает возможностью регулирования реологических и фильтрационных показателей в условиях повышенных пластовых температур. Явление снижения фильтрации спиртового раствора достигается за счет растворения электролита в воде.

Дефицит воды в спиртовых растворах приводит к ассоциации спиртов, взаимодействие которых с биополимером обуславливает резкое снижение показателя фильтрации.

Указанный технический результат обеспечивается как за счет химических свойств компонентов, входящих в получаемый буровой раствор, так и за счет определенной последовательности и условий его получения.

Буровой раствор готовят введением в воду при постоянном перемешивании биополимера. После растворения в образовавшуюся структурированную жидкость порционно вводится многоатомный спирт - глицерин, этилен-, диэтилен- и триэтиленгликоль или полигликоль. Далее осуществляют ввод анионной эмульсии РОСФЛОК ПВ.

Для управления полярностью компонентов бурового раствора и повышения его термостойкости вводят соли-электролиты (хлорид натрия, или бромид натрия, или формиат, или ацетат натрия). Для предотвращения биологического разложения биополимера его обрабатывают бактерицидом «ЛПЭ», или «Ремацидом», или «Биоцидом».

Ремацид - это препарат, представляющий собой триммер на основе этаноламинов и параформа. Используется для защиты от микробного поражения органических продуктов, их растворов и эмульсий, для предотвращения слизеобразования и коррозии, обусловленных микроорганизмами. Ремацид готовят по ТУ 2484-004-22427740-02.

Биоцид (например, «БИОЦИД С») представляет собой дезинфицирующее средство, приготовленное по ТУ 9392-038-42942526-2003. Биоцид представляет собой готовый к применению водный раствор альдегидов и четвертичных аммониевых солей. Он хорошо растворим в воде, не является коррозийно-активным для поверхностей из металла, не содержит хлора и обладает моющим действием.

Алкильные производные хлористого гексаметилентетрамина выпускаются Стерлитамакским ПО "Каустик" по ТУ-6-01-1012949-08-89 под товарной маркой ЛПЭ-11. Они являются продуктом взаимодействия гексаметилентетрамина (уротропина) с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов СЗ и С4. Физико-химические показатели и нормы требований ЛПЭ отвечают ТУ 6-01-1012949-08-89 на ЛПЭ-11. Состав является эффективным бактерицидом, но не находит применения в зимнее время, например, в Западной Сибири из-за недостаточно низкой температуры застывания: минус 15-20°.

Утяжеление раствора производится дисперсным мелом, в количестве, обеспечивающем заданную плотность бурового раствора.

В таблицах 1, 2 приведены свойства буровых растворов, полученных путем приготовления 15%- и 45%-ного водных растворов биополимера (БП) с содержанием в нем глицерина в количестве от 50% до 90%. Все растворы были получены при перемешивании лопастной мешалкой с числом оборотов 5000 в минуту.

В таблицах 3, 4 приведены сведения о влиянии различных солей на основные показатели буровых растворов, полученных путем приготовления 15%- и 45%-ного водных растворов биополимера с содержанием в нем глицерина в количестве от 50% до 90%.

В таблице 5 приведены сведения о показателях бурового раствора до и после термостатирования.

Как видно из таблиц, увеличение концентрации спирта в растворе приводит к необратимому росту показателя фильтрации.

Анализ представленных результатов показывает, что предлагаемый состав бурового раствора при сохранении седиментационной стабильности и требуемых вязкостных и структурных показателей превосходит известные составы по такому показателю как фильтрация.

На технологические свойства бурового раствора существенное влияние оказывает соотношение водного раствора спирта и солей-электролитов (табл.3, 4). Так, с увеличением концентрации электролитов хлорида натрия, хлорида кальция, ацетата натрия, бромида натрия наблюдается снижение показателя фильтрации.

Повышение термостойкости бурового раствора достигается за счет введения в водный раствор глицерина солей-электролитов (табл.5). В качестве температурного стабилизатора наиболее эффективны соли электролитов, такие как ацетат натрия и формиат натрия.

Приведенные в табл.1-5 данные позволяют установить оптимальную рецептуру бурового раствора по показателям его реологических и фильтрационных параметров для строительства нефтегазовых скважин в солевых отложениях при повышенных температурах.

Таблица 1 Показатели бурового раствора при различных концентрациях глицерина с водой и биополимером (БП) в количестве 0,15%. Состав Плотность, кг/м³ при комн. температуре при 200°С Фильтрация, см³/30 мин Пластическая вязкость, мПа*с Динамическое напряжение сдвига, Па Пластическая вязкость, мПа*с Динамическое напряжение сдвига, Па 49,9% вода + 0,15% БП + 49,9% глицерин 1030 20 8,1 4 3,9 40 39,9% вода + 0,15% БП + 59,9% глицерин 1070 23 9 5 4,3 40 29,9% вода + 0,15% БП + 69,9% глицерин 1100 60 10 9 4,1 43 19,9% вода + 0,15% БП + 79,9% глицерин 1150 83 9,6 11 3,2 85 9,9% вода + 0,15% БП + 89,9% глицерин 1170 Зашкаливает 13 3 100

Таблица 2 Показатели бурового раствора при различных концентрациях глицерина с водой биополимером в количестве 0,45%. Состав Плотность, кг/м³ при комн. температуре при 200°С Ф, см³/30 мин Пластическая вязкость, мПа*с Динамическое напряжение сдвига, Па Пластическая вязкость, мПа*с Динамическое напряжение сдвига, Па 49,7% вода + 0,45% БП + 49,7% глицерин 1130 23 9,3 5 5,9 60 39,8% вода + 0,45% БП + 59,7% глицерин 1150 30 9,3 6 5,6 60 29,8% вода + 0,45% БП + 69,7% глицерин 1180 97 13,7 13 3,2 61 19,8% вода + 0,45% БП + 79,7% глицерин 1210 101 9,8 11 3,4 100 9,8% вода + 0,45% БП + 89,7% глицерин 1230 Зашкаливает 16 3,4 124

Таблица 5 Показатели бурового раствора до и после термостатирования Показатели Единица измерения Пределы измерения при комнатной температуре при 200°С Показатели бурового раствора до термостатирования Пластическая вязкость мПа·с 35-70 20-50 Динамическое напряжение сдвига Па 10-30 10-30 Фильтрация см³/30 мин 1-2 1-2 Показатели бурового раствора после термостатирования при 120°С Пластическая вязкость мПа·с 35-70 20-50 Динамическое напряжение сдвига Па 10-30 10-30 Фильтрация см³/30 мин 1-2 1-2

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологическим жидкостям и составам, используемым при строительстве скважин в солевых отложениях при повышенных температурах. Технический результат - сохранение реологических и фильтрационных параметров раствора в температурных условиях от 60° до 150°С. Буровой раствор на синтетической основе включает, мас.%: воду 20,3-47,3, многоатомный спирт 20,3-47,3, биополимер 0,23-0,34, формиат натрия или ацетат натрия 20,3-27,0, анионную эмульсию РОСФЛОК ПВ 3,4-6,8, бактерицид 0,07-0,14, дисперсный мел 1,7-5. Буровой раствор готовят введением в воду при постоянном перемешивании биополимера, после растворения в образовавшуюся структурированную жидкость порционно вводят многоатомный спирт, далее осуществляют ввод анионной эмульсии, для управления полярностью компонентов бурового раствора и повышения его термостойкости вводят соль-электролит, для предотвращения биологического разложения биополимера его обрабатывают бактерицидом, утяжеление раствора производят дисперсным мелом, буровой раствор получен при перемешивании лопастной мешалкой с числом оборотов 5000 об/мин. Изобретение развито в зависимых пунктах. 2 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Буровой раствор на синтетической основе, включающий водный раствор многоатомного спирта, биополимер, дисперсионную фазу в виде дисперсного мела, отличающийся тем, что он дополнительно содержит анионную эмульсию РОСФЛОК ПВ, соль-электролит - формиат натрия или ацетат натрия, бактерицид при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Вода 20,3-47,3 Многоатомный спирт 20,3-47,3 Биополимер 0,23-0,34 Формиат натрия или ацетат натрия 20,3-27,0 Анионная эмульсия РОСФЛОК ПВ 3,4-6,8 Бактерицид 0,07-0,14 Дисперсный мел 1,7-5,

причем буровой раствор готовят введением в воду при постоянном перемешивании биополимера, после растворения в образовавшуюся структурированную жидкость порционно вводят многоатомный спирт, далее осуществляют ввод анионной эмульсии, для управления полярностью компонентов бурового раствора и повышения его термостойкости вводят соль-электролит, для предотвращения биологического разложения биополимера его обрабатывают бактерицидом, утяжеление раствора производят дисперсным мелом, буровой раствор получен при перемешивании лопастной мешалкой с числом оборотов 5000 об/мин.

2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что в качестве многоатомного спирта используют глицерин.

3. Раствор по п.1, отличающийся тем, что в качестве бактерицида применяют реагенты «ЛПЭ», или «Ремацид», или «Биоцид».