КАТИОННОИНГИБИРУЮЩИЙ БУРОВОЙ РАСТВОР Российский патент 2015 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 пластов.

Из уровня техники известен буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород (патент RU 2184756 Cl, 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 (патент RU 2492208 С2, С09К 8/24, 10.09.2013) при следующем соотношении компонентов, мас. %:

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

К недостаткам известного состава относятся низкие структурные свойства раствора, а именно статическое напряжение сдвига (СНС) и динамическое напряжение сдвига (ДНС) при высоком перерасходе ВПК-402. Статическое напряжение сдвига не позволяет выбуренной породе (шламу) выпадать из раствора, например, при остановке бурения. Динамическое напряжение сдвига - параметр, отвечающий за качество выноса выбуренной породы.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в устранении указанного недостатка, а именно в повышении структурных свойств раствора и снижении расхода ВПК-402.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что в буровом растворе, включающем воду, глинопорошок, в качестве дополнительного структурообразователя используют биополимер Биоксан при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Глинопорошок 5-8 Полидадмах 5-6 Биополимер Биоксан 0,05-0,2 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%-ной 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 сП 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 биополимера предлагается применять высокомолекулярный базовый загущающий биополимер Биоксан с высокими реологическими характеристиками. Биоксан обладает высокой загущающей способностью при низких концентрациях. Биополимер Биоксан представляет собой сыпучий порошок от белого до серого цвета. Водные растворы при включении Биоксана в состав раствора проявляют тиксотропные и псевдопластичные свойства.

Изобретение поясняется таблицей, в которой приведены результаты исследований по влиянию биополимера Биоксан на технологические показатели буровых растворов с содержанием Полидадмаха. В таблице приняты следующие сокращения: гл. - глинопорошок; БП - биополимер; Ф - показатель фильтрации (см³); η_пл - пластическая вязкость (мПа·с); τ₀ - динамическое напряжение сдвига (Па); СНС - статическое напряжение сдвига (Па).

Экспериментальные исследования были проведены на базе глинопорошка марки ПМБВ, в качестве Полидадмаха использовался товарный продукт ВПК-402, который выпускается в виде 35%-ной концентрации. Причем оптимальное количество реагентов составляет: ВПК-402 5-6%, в качестве полимера использовался Биоксан в количестве 0,05-0,2% (таблица, п. 4-7). При содержании ВПК-402 ниже 5%, а биополимера ниже 0,05% незначительно повышаются структурно-реологические показатели (таблица, п. 3). При проведении экспериментальных исследований было замечено, что при содержании ВПК-402 выше 6%, а Биоксана выше 0,2% структурно-реологические показатели неприемлемо высоки (таблица, п. 8).

Из таблицы следует, что введение биополимера Биоксана в состав бурового раствора приводит к увеличению пластической вязкости раствора, динамического напряжения сдвига и статического напряжения сдвига. При снижении показателя фильтрации. Минимально допустимое содержание биополимера Биоксана 0,05%. Увеличение содержания биополимера Биоксана более 0,2% неэффективно (табл., п. 8), так как приводит к перерасходу реагента.

Таким образом, из таблицы следует, что использование Полидадмаха и биополимера Биоксана 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 биополимер Биоксан. При необходимости раствор может утяжеляться баритовым утяжелителем.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при бурении неустойчивых глинистых пород. Технический результат - улучшение структурных свойств раствора с одновременным снижением расхода полимера хлорида диаллилдиметиламмония Полидадмаха. Буровой раствор включает, мас. %: глинопорошок 5-8; Полидадмах 5-6; биополимер Биоксан 0,05-0,2; воду остальное. 1 табл.

Буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и полимер хлорида диаллилдиметиламмония (Полидадмах), отличающийся тем, что раствор дополнительного содержит биополимер Биоксан при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Глинопорошок 5-8 Полидадмах 5-6 Биополимер Биоксан 0,05-0,2 Вода остальное