КАТИОННОИНГИБИРУЮЩИЙ БУРОВОЙ РАСТВОР Российский патент 2014 года по МПК C09K8/24 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород.

Из уровня техники известен буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород (патент RU 2184756 C1, C09K 7/02, 10.07.2002), содержащий бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер и воду, в котором в качестве полимера содержится Праестол марок 2510, или 2515, или 2530, или 2540 при соотношении компонентов, мас.%:

Бентонитовый глинопорошок 5 Праестол марки:   2510, 2515 0,01-0,05 2530, 2540 0,005-0,01 Вода остальное

Недостаток известного состава бурового раствора заключается в низкой ингибирующей способности по отношению к глинам.

Наиболее близким к предлагаемому раствору является буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и понизитель фильтрации полиэлектролит ВПК-402 (заявка на изобретение RU 2011142948 А, С09К 8/00, 27.04.2013) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок 5-8 ВПК-402 7-15 Вода остальное

Недостаток известного состава заключается в значительном расходе реагента ВПК-402 - 7-15 мас.% (35%-й концентрации), что составляет 2,45-5,25% на сухое вещество.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в устранении указанного недостатка, а именно в снижении расхода реагента с сохранением повышенной ингибирующей способности к глинам, сниженного показателя фильтрации, повышенных соле- и термоустойчивости раствора.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что в буровом растворе, включающем воду, глинопорошок и полимер хлорида диаллилдиметиламмония (Полидадмах), в качестве дополнительного стабилизатора глин и понизителя фильтрации используют катионный реагент катионного сополимера акриламида при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок 6-8 Полидадмах 3-6 Катионный сополимер акриламида 0,2-0,4 Вода остальное

Для приготовления предлагаемого раствора возможно использование глинопорошка различных марок. Оптимальная концентрация глинопорошка зависит от его марки. В предлагаемом буровом растворе может использоваться бентонитовый глинопорошок любой из марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ, который выпускается в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок», за исключением модифицированного анионными полимерами. С ухудшением марки глинопорошка концентрация его увеличивается, а с повышением качества концентрация уменьшается. Марка, т.е. сорт глинопорошка, в предлагаемом составе не оказывает существенного влияния на технологические показатели раствора, а характеризует его расход.

Полимер хлорида диаллилдиметиламмония - ПОЛИДАДМАХ синтезируют из диметиламина и аллилхлорида. Продукт представляет собой органическое вещество с высокой плотностью катионного заряда, который нейтрализует положительно заряженные коллоидные частицы. Реагент может изготавливаться в виде растворов (FLOQUATTM FL 35%-й концентрации) или порошков (FLOQUATTM TS от 1,05 до 2, 10% на сухое вещество).

Порошкообразные ПОЛИДАДМАХи имеют насыпную плотность от 0,4 до 0,6. Приблизительная вязкость вещества составляет 15, 50 или 250 сПз в зависимости от серии продуктов. Максимальная рабочая концентрация вещества - 50 г/л. Диапазон температур хранения порошкообразных ПОЛИДАДМАХов FLOQUATTM TS составляет 0-35°C. Время полного растворения в воде при 25°C - 30 дней.

В качестве ускорителя процесса осаждения и флотации в предлагаемом растворе дополнительно содержится катионный сополимер акриламида, такой, например, как Праестол, который представляет собой белый или желтоватый сыпучий порошок, получаемый сополимеризацией акриламида и катионного сомономера на основе акриловой кислоты или акриламида. Стабилизирующее, флокулирующее и гидрофобизирующее действие полимерных добавок Праестол дает возможность поддерживать устойчивость стенок скважин, свести к минимуму обогащение раствора выбуренной породой, повысить технико-экономические показатели бурения. Катионные сополимеры акриламида используются для очистки промывочной жидкости от выбуренной породы и эффективного обезвоживания отходов бурения. Применение катионного сополимера акриламида, например Праестола 655 ВС, в составе предлагаемого раствора способствует повышению нефтеотдачи и выравнивания профиля приемистости, а также позволяет: увеличить охват пласта при заводнении, повысить нефтеотдачу пласта, снизить обводненность добываемой нефти.

Изобретение поясняется Таблицами 1-6. В Таблице 1 приведены результаты исследований по влиянию катионного сополимера акриламида на технологические показатели буровых растворов с содержанием ПОЛИДАДМАХа. Таблица 2 отражает результаты исследований по влиянию катионного сополимера акриламида на устойчивость глин в сравнении с наиболее близким аналогом, принятым заявителем в качестве прототипа.

В Таблице 3 приведены примеры различных марок (со-)полимеров акриламида, Праестола, которые могут быть использованы для приготовления предлагаемого раствора, выпускаемых, например, по ТУ 2216-001-40910172-98.

Таблицы 4-6 отражают результаты проведенных заявителем исследований, которые позволяют сделать вывод о совместимости различных марок Полидадмаха (табл.4) и катионных марок сополимеров акриламида (табл.5) для приготовления раствора, обладающего заданными свойствами (табл.6).

Из Таблиц 1 и 2 следует, что при содержании катионного сополимера акриламида ниже 0,2% показатель фильтрации увеличивается (табл.1, п.3) и не обеспечивается устойчивость пластичных и гидратационно-активных глин (табл.2, п.3). Отсюда минимально допустимое содержание катионного сополимера акриламида составляет 0,2%. Увеличение содержания катионного сополимера акриламида более 0,4% неэффективно (табл.1, п.7, табл.2, п.8), так как приводит к перерасходу реагента.

Таким образом, из Таблиц 1 и 2 следует, что использование ПОЛИДАДМАХа и катионного сополимера акриламида в указанных количествах позволяет снизить показатель фильтрации и сохранить устойчивость глинистых пород.

Предлагаемый буровой раствор может быть приготовлен следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют ПОЛИДАДМАХ, а затем катионный сополимер акриламида и при необходимости баритовый утяжелитель.

Из Таблиц 5, 6 можно видеть, что использование неиногенных и анионных марок сополимеров акриламида приводит к ухудшению стабильности раствора и его расслоению.

Таблица 1 № Состав раствора, мас.% Показатели раствора Ф, см³ при 25°C при 82°C η_пл, мПа*с τ₀, Па η_пл, мПа*с τ₀, Па Известный раствор 1 6% гл.; 7% ВПК-402; 87% вода 6 29 7,3 17 4,4 2 6% гл.; 15% ВПК-402; 79% вода 3 48 8,3 28 6,8 Предлагаемый раствор 3 6% гл.; 2% Полидадмах; 0,1% Катионный сополимер акриламида; 91,9% вода >40 17 3,9 14 3,1 4 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,2% Катионный сополимер акриламида; 90,8% вода 10 24 5,8 20 4,9 5 6% гл.; 5% Полидадмах; 0,3% Катионный сополимер акриламида; 88,7% вода 8 28 7,3 22 6,2 6 6% гл.; 6% Полидадмах; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 87.6% вода 4 33 8,3 25 7,5 7 6% гл.; 8% Полидадмах; 0,5% Катионный сополимер акриламида; 85,5% вода 4 42 9,6 28 8,1 Примечание: гл. - глинопорошок марки ПМБВ, ВПК-402 - высокомолекулярный катионный полимер, товарный продукт выпускается в виде 35%-ной конц., Ф - показатель фильтрации, η_пл - пластическая вязкость, τ₀ - динамическое напряжение сдвига.

Таблица 2 № Состав раствора, мас.% Поведение глинистых образцов, выдержанных в среде раствора в течение 1 сут пластичные гидратационно-активные Известный раствор (прототип) 1 6% гл.; 7% ВПК-402; 87% вода набухание отсутствует набухание и разрушение незначительное 2 6% гл.; 15% ВПК-402; 79% вода набухание отсутствует набухание и разрушение незначительное Предлагаемый раствор 3 6% гл.; 2% Полидадмах; 0,1%; Катионный сополимер акриламида; 91,9% вода незначительное набухание набухание и разрушение 4 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,2% Катионный сополимер акриламида; 90,8% вода набухание отсутствует набухание и разрушение незначительное 5 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода набухание отсутствует набухание и разрушение незначительное 6 6% гл.; 4% Полидадмах; 0,3% Катионный сополимер акриламида; 89,7% вода набухание отсутствует набухание и разрушение незначительное 7 6% гл.; 4% Полидадмах; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 89,6% вода набухание отсутствует набухание и разрушение незначительное 8 6% гл., 4% Полидадмах, 0,6% Катионный сополимер акриламида, 89,4% вода набухание отсутствует набухание и разрушение незначительное

Таблица 3 Характер заряда Марка флокулянта Катионный   610 BC, 610 TR 806 ВС 611 ВС, 611 TR 810 ВС 650 ВС, 650 TR 822 BS 644 ВС 851 ВС 655 BC-K, 655 ВС-В 835 BS 655 ВС, 655 BC-S, 655 BS 852 ВС 658 BS, 658 BC-S 845 ВС   853 ВС, 855 BS 854 ВС, 857 BS, 854 BC-S 858 BS 859 BS Неионогенный     2500, 2500 С Анионный 2300 D   2505       2510   2540 Н   2515, 2515 TR       2520   2300 D   2525       2530, 2530 TR, CM-302   2540 Н   2540, 2540 TR Молекулярная масса Низкая Средняя Высокая

Таблица 4 № Состав раствора, мас.% Показатели раствора Ф, см³ при 25°C при 82°C η_пл, мПа*с τ₀, Па η_пл, мПа*с τ₀, Па 1 6% гл.; 3% FL4540; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода 4 35 8,3 25 7,5 2 6% гл.; 3% FL4450; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода 3,6 34 8,1 28 6,9 3 6% гл.; 3% FL DB 45; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода 3,8 28 7,4 22 7,4 4 6% гл.; 3% FL DB 45 SH; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода 4 32 8,7 26 7,4

Таблица 5 № Состав раствора, масс.% Показатели раствора Ф, см³ при 25°C при 82°C η_пл, мПа*с τ₀, Па η_пл, мПа*с τ₀, Па Добавка катионных марок Праестола 1 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 611 ВС; 90,6% вода 4 28 8,2 24 7,6 2 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 650 ВС; 90,6% вода 4 30 8,8 22 7,4 3 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 644 ВС; 90,6% вода 3,6 32 8,2 22 7,6 4 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 851 ВС; 90,6% вода 3,6 40 9,6 34 8,2 5 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 852 ВС; 90,6% вода 3,8 36 8,6 28 7,3 6 6% гл.; 3% Полидадмах;0,4% Праестол 853 ВС; 90,6% вода 3,6 38 9,4 32 8,1 7 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 854 ВС; 90,6% вода 4 44 9,2 31 8,6 Добавка анионных марок Праестола 8 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 2300D; 90,6% вода Через 10 час расслоение 9 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 2540TR; 90,6% вода Через 10 час расслоение Добавка неионогенных марок Праестола 10 6% гл.; 3% Полидадмах;0,4% Праестол 2500; 90,6% вода Через 16 час расслоение 11 6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 2500С; 90,6% вода Через 16 час расслоение Примечание: растворы 1-7 стабильны без признаков расслоения.

Таблица 6   Состав, % Совместимость 1 96,6% вода; 3% Полидадмах; 0,4% катионный сополимер акриламида (Праестол катионный) Стабильный раствор без признаков расслоения 2 96,6% вода; 3% Полидадмах; 0,4% полимер акриламида (Праестол неионогенный) Раствор расслаивается через 4 часа 3 96,6% вода; 3% Полидадмах; 0,4% сополимер акриламида (Праестол анионный) Раствор расслаивается через 2 часа

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород. Технический результат - повышенная ингибирующая способность к глинам, низкий показатель фильтрации, высокие солеустойчивость и термоустойчивость бурового раствора. Катионноингибирующий буровой раствор включает, мас.%: глинопорошок 6-8; полимер хлорида диаллилдиметиламмония (Полидадмах) 3-6; катионный сополимер акриламида 0,2-0,4; катионный сополимер акриламида 0,2-0,4; воду остальное. 6 табл.

Катионноингибирующий буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и полимер хлорида диаллилдиметиламмония (Полидадмах), отличающийся тем, что в качестве дополнительного ингибитора глин и понизителя фильтрации используют катионный сополимер акриламида при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинопорошок 6-8 Полидадмах 3-6 Катионный сополимер акриламида 0,2-0,4 Вода остальное