ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫЙ УТЯЖЕЛЕННЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ Российский патент 2014 года по МПК C09K8/12 

Описание патента на изобретение RU2530097C1

Предлагаемое изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к высокоминерализованным утяжеленным буровым растворам на водной основе.

Известен безглинистый буровой раствор для вскрытия продуктивных горизонтов (патент РФ №2179568, C09K 7/02, опубликовано 20.01.2002 г.), который содержит, мас.%:

крахмал (полимерный понизитель фильтрации) - 1,0-1,5;

биополимер - 0,2-0,3;

карбонатный утяжелитель - 5,0-10,0;

спирт (полигликоль) - 3,0-5,0;

гидрофобизирующее поверхностно-активное вещество (ПАВ) ГКД-515 - 1,5-2;

смазочную добавку (реагент ДСБ-4ТТ - продукт конденсации моноэтаноламина и сырых талловых масел в смеси с керосином, моноэтаноламином и флотореагентом-оксалем) - 0,5-1,0;

вода - остальное.

В безглинистом буровом растворе для вскрытия продуктивных горизонтов для обеспечения ингибирующих, смазывающих, фильтрационных и противоприхватных свойств используется гидрофобизирующее ПАВ - ПКД-515 - для сохранения проницаемости коллектора; добавка ДСБ-4ТТ - продукт конденсации моноэтаноламина и сырых талловых масел в смеси с керосином, моноэтаноламином и флотореагентом-оксалем, применяется для снижения противоприхватных свойств и улучшения смазочных свойств; спирт (полигликоль) применяется в качестве ингибитора глин и бактерицида. Однако указанные компоненты являются высокотоксичными веществами. Кроме того, недостатком данного состава является невозможность достижения структурно-механических и фильтрационных показателей утяжеленных буровых растворов, обеспечивающих безаварийное бурение скважин.

Известен биополимерный буровой раствор (патент РФ №2289603, C09K 8/10, опубликовано 20.12.2006 г.), включающий полимерный понизитель фильтрации, биополимер ксантанового типа, поверхностно-активное вещество, смазочную добавку и воду. Раствор содержит в качестве поверхностно-активного вещества и смазочной добавки этилендиамиды жирных кислот - продукт конденсации этилендиамина и фосфатидного концентрата, в качестве полимерного понизителя фильтрации - полианионную целлюлозу, или карбоксиметилцеллюлозу, или карбоксиметилоксиэтилцеллюлозу, или оксиэтилцеллюлозу, или гидролизованный полиакрилонитрил и дополнительно - гуматы щелочных металлов - углещелочной реагент УЩР или гуматно-калиевый реагент ГКР и соли щелочных и/или щелочноземельных металлов - KCl, NaCl, CaCl2, MgCl2, бишофит.

Недостатком данного состава является невозможность приготовления раствора плотностью выше 1,35 г/см3, что связано с природой растворимых солей. Также рассмотренный раствор обладает низкой термостойкостью, определяемой природой реагентов-стабилизаторов. Это ограничивает применимость данного раствора при аномально высоких пластовых давлениях (АВПД), где требуются растворы с большей плотностью.

Известны безглинистые утяжеленные промывочные системы, представляющие собой композиции солей различного состава, а также вододиспергируемого гидроколлоидного компонента, представляющего собой неионогенные ПАВ или производные полисахаридов. Так известен высокоминерализованный безглинистый буровой раствор для вскрытия продуктивных коллекторов, а также бурения глин, склонных к разупрочнению при бурении растворами на водной основе (патент РФ №2297435, C09K 8/08, опубликовано 20.04.2007). Этот раствор обладает высокими флокулирующими свойствами и используется для удаления шлама при очистке. Высокоминерализованный безглинистый буровой раствор, включающий в качестве утяжелителя формиат натрия, мраморный порошок и воду, содержит в качестве регулятора реологических свойств (пластической вязкости, динамического напряжения сдвига) и показателя фильтрации (Ф при 20°C, см3) сульфацелл.

Недостатком данного состава являются низкие структурно-механические характеристики (статическое напряжение сдвига (СНС) - τ0) при чрезмерно высокой пластической вязкости раствора (ηпл), определяющей высокие гидродинамические сопротивления при его циркуляции в стволе скважины.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является биокатионный буровой раствор без твердой фазы с плотностью 1070-1520 кг/м3, обладающий высокими смазочными свойствами, характеризуемыми коэффициентом трения (Ктр) (патент РФ №2272824, C09K 8/08, опубликовано 27.03.2006). Биокатионный буровой раствор на водной основе, содержащий катионную гамму и полимерную присадку, в качестве катионной гаммы содержит хлориды кальция и натрия, а в качестве полимерной присадки - биополимер ксантанового ряда.

Недостатком данного состава является глубокое проникновение фильтрата биокатионного бурового раствора в продуктивные пласты, сопровождаемое образованием толстой фильтрационной корки, что обуславливает высокую вероятность прихватов бурового инструмента.

Проникновение фильтрата в пласт характеризует показатель фильтрации (Ф).

Решаемой задачей и ожидаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение показателя высокотемпературной фильтрации (Ф при 100°C, см3) высокоминерализованного утяжеленного бурового раствора на водной основе, в котором стабилизация системы бурового раствора обеспечивается термосолестойким реагентом - гидролизованным цианэтилированным поливиниловым спиртом с оксиэтилцеллюлозой, а утяжеление до плотности 1600 кг/м3 рассолами минеральных солей (CaCl2, Ca(NO3)2, CaBr2 в различных сочетаниях). При этом достигаются показатели высокотемпературной фильтрации раствора (Ф при 100°C, см3), обеспечивающие его работоспособность при температурах до 100°C.

Поставленная задача решается тем, что высокоминерализованный утяжеленный буровой раствор на водной основе включает воду, биополимер, смесь двух или трех солей кальция одноосновных кислот, карбонат кальция, смазочную добавку и полимерную композицию ЦЭПС-С, содержащую 80-90% мас. гидролизованного цианэтилированного поливинилового спирта, синтезируемого путем взаимодействия акрилонитрила с поливиниловым спиртом в водно-щелочной среде, и 10-20% мас. оксиэтилцеллюлозы, при следующем соотношении компонентов бурового раствора, мас.%:

биополимер 0,2-0,3 ЦЭПС-С указанного состава 0,2-0,3 смазочная добавка 0,5-1,0 карбонат кальция 3-5 смесь двух или трех солей кальция одноосновной кислоты 24-52 вода остальное

Указанная смесь солей кальция может содержать хлорид кальция в количестве 5-25 мас.% от массы бурового раствора и нитрат кальция в количестве 10-40 мас.% от массы бурового раствора, причем количества выбираются из указанных интервалов с учетом того, что указанная смесь солей кальция составляет 24-52 мас.% от массы бурового раствора.

Указанная смесь солей кальция может содержать хлорид кальция в количестве 5-25 мас.% от массы бурового раствора и бромид кальция в количестве 5-30 мас.% от массы бурового раствора, причем количества выбираются из указанных интервалов с учетом того, что указанная смесь солей кальция составляет 24-52 мас.% от массы бурового раствора.

Указанная смесь солей кальция может содержать нитрат кальция в количестве 10-40 мас.% от массы бурового раствора и бромид кальция в количестве 5-30 мас.% от массы бурового раствора, причем количества выбираются из указанных интервалов с учетом того, что указанная смесь солей кальция составляет 24-52 мас.% от массы бурового раствора.

Указанная смесь солей кальция может содержать нитрат кальция в количестве 10-40 мас.% от массы бурового раствора, хлорид кальция в количестве 5-25 мас.% от массы бурового раствора и бромид кальция в количестве 5-30 мас.% от массы бурового раствора, причем количества выбираются из указанных интервалов с учетом того, что указанная смесь солей кальция составляет 24-52 мас.% от массы бурового раствора.

Высокоминерализованный утяжеленный буровой раствор на водной основе готовится с применением следующих компонентов:

биополимер XG Polimer - по ТУ 2235-003-97176409-09, или Biosin - ТУ 2458-002-89193842-2008, или КЕМ-Х - производства американской фирмы «Kem-Tron», или Rhodopol 23Р - производство Франция;

ЦЭПС-С представляет собой гидролизованный цианэтилированный поливиниловый спирт, синтезируемый путем взаимодействия акрилонитрила (ГОСТ 11097-86) с поливиниловым спиртом (ГОСТ 10779-78) в водно-щелочной среде и содержащий оксиэтилцеллюлозу (ТУ 2231-013-32957739-01), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гидролизованный цианэтилированный поливиниловый спирт - 90-80;

оксиэтилцеллюлоза - 10-20;

смазочная добавка - ССД-2М по ТУ 2257-001-57029687-2006, или ATREN-FK по ТУ 2458-003-57258729-2004, или Глитал по ТУ 2458-019-32957739-01;

карбонат кальция - по ТУ 5743-001-53346358-98;

хлорид кальция - по ТУ 6-09-5077-83;

нитрат кальция - по ТУ 2181-039-324-96445-2010;

бромид кальция - по ТУ 6-09-186-75.

Также в качестве утяжеляющей добавки могут использоваться смеси нитратов, хлоридов и бромидов кальция следующих торговых наименований: Flosalt (ТУ 2235-001-91176400-12), Юнисалт-А (ТУ 2458-002-60370134-2011), КТЖ-1600 (ТУ 2458-001-41959430-2008), СГС-18 (ТУ 2458-002-84422077-2008).

Суть предлагаемого изобретения в создании высокоминерализованного утяжеленного бурового раствора на водной основе указанного выше состава, плотностью от 1300 до 1600 кг/м3 (таблицы 1, 2 и 3), который обеспечивает минимальный показатель высокотемпературной фильтрации (Ф при 100°C, см3) и приемлемые для безаварийного бурения реологические характеристики (ηпл, τ0), смазочную способность бурового раствора (Ктр), минимальный показатель увлажняющей способности глин (П0) для строительства пологих и горизонтальных скважин, сложенных высококоллоидальными глинистыми породами в пределах:

показатель высокотемпературной фильтрации (Ф при 100°C, см3)=3-5 см3, влияющий на глубину проникновения фильтра высокоминерализованного утяжеленного бурового раствора на водной основе в продуктивные пласты; при этом остальные параметры изменяются в пределах:

пластическая вязкость (ηпл) при 20°C=8-50 мПа·с;

динамическое напряжение сдвига (τ0) при 20°C=40-150 дПа;

увлажняющая способность глин (П0)=0,01-0,03 м/ч;

благодаря использованию смазочной добавки ССД-2М или ATREN-FK, или Глитал коэффициент трения изменяется в пределах (Ктр)=0,017-0,034 ед., что иллюстрируется приведенными ниже таблицами.

В таблицах 4 и 5 приведены примеры тестовых испытаний высокоминерализованных утяжеленных буровых растворов на водной основе.

Результаты, приведенные в таблице 5, подтверждают, что лучшими по сравнению с прототипом показателями фильтрации обладает разработанный высокоминерализованный утяжеленный буровой раствор на водной основе.

Приготовление высокоминерализованного утяжеленного бурового раствора на водной основе производилось следующим образом. Сначала, исходя из требующейся плотности раствора, к расчетному количеству воды добавлялось расчетное количество соли (смеси солей), после перемешивания до полного растворения (5-10 мин) в раствор также с перемешиванием до полного растворения (5-10 мин) вводились реагенты: биополимер, ЦЭПС-С, смазочная добавка (ССД-2М), карбонат кальция.

Результаты измерений параметров растворов, производившиеся на стандартном оборудовании по методикам ANSI/API RP 13В-1/ISO 10414-1 и РД 39-00147001-773-2004, показали, что разработанный высокоминерализованный утяжеленный буровой раствор на водной основе обеспечивает решение поставленной задач, что дает основание использовать его для бурения нефтяных и газовых скважин.

Похожие патенты RU2530097C1

название год авторы номер документа
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ УТЯЖЕЛЕННЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ 2013
  • Кошелев Владимир Николаевич
  • Гарифуллин Ринат Басырович
  • Растегаев Борис Александрович
  • Гнибидин Виктор Николаевич
  • Беркутов Салык Хаирович
  • Капитонов Владимир Алексеевич
  • Ножкина Ольга Владимировна
RU2525537C1
Утяжеленный минерализованный безглинистый буровой раствор 2017
  • Сенюшкин Сергей Валерьевич
  • Шумилкина Оксана Васильевна
  • Печуркин Юрий Михайлович
  • Козлова Наталья Владимировна
  • Гресько Роман Петрович
RU2655276C1
Утяжеленный минерализованный буровой раствор для вскрытия продуктивных пластов с аномально высоким пластовым давлением 2018
  • Сенюшкин Сергей Валерьевич
  • Шумилкина Оксана Васильевна
  • Козлова Наталья Владимировна
  • Гресько Роман Петрович
  • Корякин Александр Юрьевич
  • Неудахин Александр Юрьевич
  • Жариков Максим Геннадиевич
RU2683448C1
Высокоингибированный безглинистый эмульсионный буровой раствор 2018
  • Грисюк Павел Викторович
RU2698389C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА НА ОСНОВЕ ПОЛИСАХАРИДНОГО ПОЛИМЕРА 2004
  • Фефелов Ю.В.
  • Нацепинская А.М.
  • Гаршина О.В.
  • Шахарова Н.В.
  • Гребнева Ф.Н.
  • Чижова Н.В.
RU2255105C1
Понизитель водоотдачи буровых растворов 1978
  • Пеньков Александр Иванович
  • Чеников Игорь Всеволодович
  • Новикова Валентина Сергеевна
  • Вахрушев Леонид Петрович
  • Поддубный Виталий Иванович
  • Шишов Василий Александрович
  • Марченко Айме Альбертовна
  • Мичник Валентина Мефодьевна
SU732357A1
ПОЛИМЕРНЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР ДЛЯ ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ 2004
  • Стрижнев К.В.
  • Румянцева Е.А.
  • Назарова А.К.
  • Акимов Н.И.
  • Дягилева И.А.
  • Морозов С.Ю.
RU2266312C1
ВЫСОКОИНГИБИРОВАННЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР 2021
  • Бакиров Данияр Лябипович
  • Бурдыга Виталий Александрович
  • Бабушкин Эдуард Валерьевич
  • Фаттахов Марсель Масалимович
  • Ваулин Владимир Геннадьевич
  • Волкова Людмила Анатольевна
RU2777003C1
БЕЗГЛИНИСТЫЙ УТЯЖЕЛЕННЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР 2011
  • Николаев Николай Иванович
  • Вафин Равиль Мисбахетдинович
  • Закиров Артем Яудатович
  • Турицына Мария Владимировна
RU2481374C1
БИОПОЛИМЕРНЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР СБК-UNI-DRILL-PRO (HARD) 2013
  • Петров Максим Сергеевич
  • Усманов Руслан Айратович
  • Завьялов Владимир Павлович
RU2561630C2

Реферат патента 2014 года ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫЙ УТЯЖЕЛЕННЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин. Технический результат - уменьшение показателя высокотемпературной фильтрации бурового раствора. Высокоминерализованный утяжеленный буровой раствор на водной основе включает воду, биополимер, смесь двух или трех солей кальция одноосновных кислот и дополнительно - карбонат кальция, смазочную добавку и полимерную композицию ЦЭПС-С, содержащую 80-90 мас.% гидролизованного цианэтилированного поливинилового спирта, синтезируемого путем взаимодействия акрилонитрила с поливиниловым спиртом в водно-щелочной среде, и 10-20 мас.% оксиэтилцеллюлозы, при следующем соотношении компонентов бурового раствора, мас.%: биополимер 0,2-0,3, ЦЭПС-С указанного состава 0,2-0,3, карбонат кальция 3-5, смазочная добавка 0,5-1,0, смесь двух или трех солей кальция одноосновных кислот 24-52, вода остальное. 4 з.п. ф-лы, 5 табл.

Формула изобретения RU 2 530 097 C1

1. Высокоминерализованный утяжеленный буровой раствор на водной основе, включающий воду, биополимер, смесь двух или трех солей кальция одноосновных кислот и дополнительно карбонат кальция, смазочную добавку и полимерную композицию ЦЭПС-С, содержащую 80-90 мас.% гидролизованного цианэтилированного поливинилового спирта, синтезируемого путем взаимодействия акрилонитрила с поливиниловым спиртом в водно-щелочной среде, и 10-20 мас.% оксиэтилцеллюлозы, при следующем соотношении компонентов бурового раствора, мас.%:
биополимер 0,2-0,3 ЦЭПС-С указанного состава 0,2-0,3 смазочная добавка 0,5-1,0 карбонат кальция 3-5 смесь двух или трех солей кальция одноосновных кислот 24-52 вода остальное

2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что смесь солей кальция содержит хлорид кальция в количестве 5-25 мас.% от массы бурового раствора и нитрат кальция в количестве 10-40 мас.% от массы бурового раствора, причем количества выбирают из указанных интервалов с учетом того, что указанная смесь солей кальция составляет 24-52 мас.% от массы бурового раствора.

3. Раствор по п.1, отличающийся тем, что смесь солей кальция содержит хлорид кальция в количестве 5-25 мас.% от массы бурового раствора и бромид кальция в количестве 5-30 мас.% от массы бурового раствора, причем количества выбирают из указанных интервалов с учетом того, что указанная смесь солей кальция составляет 24-52 мас.% от массы бурового раствора.

4. Раствор по п.1, отличающийся тем, что смесь солей кальция содержит нитрат кальция в количестве 10-40 мас.% от массы бурового раствора и бромид кальция в количестве 5-30 мас.% от массы бурового раствора, причем количества выбирают из указанных интервалов с учетом того, что указанная смесь солей кальция составляет 24-52 мас.% от массы бурового раствора.

5. Раствор по п.1, отличающийся тем, что смесь солей кальция содержит нитрат кальция в количестве 10-40 мас.% от массы бурового раствора, хлорид кальция в количестве 5-25 мас.% от массы бурового раствора и бромид кальция в количестве 5-30 мас.% от массы бурового раствора, причем количества выбирают из указанных интервалов с учетом того, что указанная смесь солей кальция составляет 24-52 мас.% от массы бурового раствора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2530097C1

БИОКАТИОННЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР 2004
  • Лушпеева Ольга Александровна
  • Лосева Нина Тимофеевна
  • Проводников Геннадий Борисович
  • Беленко Евгений Владимирович
RU2272824C2
Понизитель водоотдачи буровых растворов 1978
  • Пеньков Александр Иванович
  • Чеников Игорь Всеволодович
  • Новикова Валентина Сергеевна
  • Вахрушев Леонид Петрович
  • Поддубный Виталий Иванович
  • Шишов Василий Александрович
  • Марченко Айме Альбертовна
  • Мичник Валентина Мефодьевна
SU732357A1
БЕЗГЛИНИСТЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР 2004
  • Шиц Леонид Александрович
  • Талахадзе Малхаз Гивиевич
  • Казарян Валентина Петровна
RU2297435C2
БИОПОЛИМЕРНЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР 2005
  • Кустурова Елена Валериевна
  • Жуган Оскар Анатольевич
  • Васильченко Анатолий Александрович
  • Гордийчук Николай Васильевич
  • Кушнарев Валерий Леонидович
RU2289603C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА 2003
  • Лукманов Р.Р.
  • Бакиров Д.Л.
  • Бурдыга В.А.
  • Дорошенко И.Я.
  • Попов В.Н.
RU2239050C1
US 4422947 A, 27.12.1983

RU 2 530 097 C1

Авторы

Кошелев Владимир Николаевич

Гарифуллин Ринат Басырович

Растегаев Борис Александрович

Гнибидин Виктор Николаевич

Беркутов Салык Хаирович

Капитонов Владимир Алексеевич

Ножкина Ольга Владимировна

Даты

2014-10-10Публикация

2013-03-28Подача