БУРОВОЙ РАСТВОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2016 года по МПК C09K8/24 

Группа изобретений относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых набухающих пластичных глин и аргиллитов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемым вариантам бурового раствора является ингибирующий буровой раствор, включающий в мас.%: высококоллоидный бентопорошок марки ПБМВ 6-15, водорастворимый полимер - катионный коагулянт Росфлок марки 99М 2-6, воду - остальное (Патент RU 2468057, кл. С09К 8/24, опубл. 27.11.2012).

Недостатком известного состава является большой расход Росфлок 99М, неудовлетворительные структурно-реологические и фильтрационные показатели.

Задача, решаемая предлагаемыми составами бурового раствора, заключается в создании растворов, обладающих улучшенными структурно-реологическими и фильтрационными показателями при снижении расхода Росфлок 99М.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемая группа изобретений, является улучшение структурно-реологических и фильтрационных показателей.

Сущность первого варианта изобретения заключается в том, что в состав бурового раствора, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, в качестве вспомогательного реагента введен неионный водорастворимый эфир целлюлозы (НЭЦ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок 2-3 Росфлок 99М 1,5-1,9 НЭЦ 0,2-0,5 Вода остальное

Сущность второго варианта изобретения заключается в том, что в состав бурового раствора, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, в качестве вспомогательного реагента введен крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок 2-3 Росфлок 99М 1,5-1,9 Крахмал 0,5-2,0 Вода остальное

Сущность третьего варианта изобретения заключается в том, что в состав бурового раствора, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, в качестве вспомогательного реагента введена ксантановая смола при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Глинопорошок 2-3 Росфлок 99М 1,5-1,9 Ксантановая смола 0,1-0,3 Вода остальное

Сущность четвертого варианта изобретения заключается в том, что в состав бурового раствора, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, в качестве вспомогательного реагента введен декстрин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок 2-3 Росфлок 99М 1,5-1,9 Декстрин 1,0-3,0 Вода остальное

В предлагаемых буровых растворах может быть использован бентонитовый глинопорошок любой из марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ и ПКГН, который выпускается в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок». Результаты исследований приведены в таблицах с учетом использования глинопорошка марки ПБМА в составе предложенных растворов.

В качестве неионного эфира целлюлозы в растворе могут быть использованы известные в бурении реагенты, выпускаемые различными заводами: или гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), или оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ), или натросол.

Для достижения дополнительного технического результата - улучшения ингибирующих свойств в предлагаемые буровые растворы вводят неорганические ингибиторы набухания глин, мас.%: NaCl - 3, KCl - 3 и CaCl₂ - 1.

Росфлок 99М - катионизированный низкомолекулярный полиакриламид с функциональными группами линейно-циклической структуры. Структурная формула Росфлок 99М представлена из повторяющихся мономерных звеньев. В товарном продукте молекулярная масса Росфлок 99М может изменяться в пределах от 0,5·10⁶ до 1,5·10⁶. Росфлок 99М выпускается по ТУ 2482-001-22361394-2001 в сухом и жидком виде различной концентрации.

При необходимости буровой раствор утяжеляется баритовым концентратом.

Изобретение поясняется с помощью Таблиц 1-3. В Таблице 1 приведены результаты исследований по влиянию НЭЦ на технологические показатели буровых растворов, стабилизированных катионным полимером Росфлок 99М. В Таблице 2 приведены оценки ингибирующих свойств бурового раствора с Росфлок 99М и неионными полисахаридами. В Таблице 3 приведены технологические показатели буровых растворов с Росфлок 99М и полисахаридами неионного типа. В таблицах приняты следующие сокращения и обозначения: ГП - глинопорошок, ПФ - показатель фильтрации, τ₀ - динамическое напряжение сдвига и η_пл - показатель пластической вязкости, СНС - показатель статического напряжения сдвига.

Из Таблицы 1 следует, что при содержании Росфлок 99М и неионного водорастворимого эфира целлюлозы в мас.% ниже 1,5 и 0,2 соответственно показатель фильтрации увеличивается (Табл. 1, п. 2). Увеличение содержания Росфлок 99М и НЭЦ в мас.% более 1,9 и 0,5 соответственно неэффективно (Табл. 1, п. 7), так как приводит к перерасходу Росфлок 99М и НЭЦ, а также резкому увеличению структурно-реологических свойств без существенного уменьшения показателя фильтрации.

Во время проведения экспериментальных исследований ингибирующие свойства бурового раствора оценивались по количеству пропитанной жидкости образцами-таблетками, т.е. по увеличению массы образца-таблетки при выдержке в буровом растворе в течение 7 суток (Табл. 2). Относительное увеличение массы в % определяется по формуле:

Δm=(m₂-m₁)·100%/m₁,

где m₂ - масса образца, выдержанного в испытуемой среде в течение 7 сут; m₁ - масса исходного образца.

Анализ результатов испытаний, приведенных в Таблицах 1 и 2, позволяет сделать вывод о том, что использование неионного эфира целлюлозы в сочетании с Росфлок 99М приводит к существенному снижению расхода Росфлок 99М, обеспечивает управление показателями фильтрации, структурно-реологическими свойствами и снижает пропитку фильтрата в образец, тем самым обеспечивает повышение устойчивости глинистых пород.

Неионные эфиры целлюлозы относятся к классу полисахаридов неионного типа, к которым относятся также крахмал, декстрин, ксантановая смола. Перечисленные полисахариды могут быть использованы в предлагаемых растворах вместо НЭЦ в качестве вспомогательного реагента с сохранением ингибирующих свойств раствора. Результаты данных исследований приведены в Таблице 2, из которой видно также, что введенные в растворы неорганические ингибиторы набухания глин, мас.%: NaCl - 3; KCl - 3 и CaCl₂ - 1 приводят к значительному улучшению ингибиторных свойств растворов.

Результаты исследований по влиянию полисахаридов неионного типа на технологические показатели буровых растворов, стабилизированных катионным полимером Росфлок 99М, приведены в Таблице 3.

Увеличение плотности бурового раствора производится добавками барита в количестве от 5 до 100 мас. ч. на 100 мас. ч. раствора.

Предлагаемый буровой раствор может быть приготовлен, например, следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют Росфлок 99М и соответствующий вспомогательный реагент, позволяющий сохранить ингибирующие свойства бурового раствора, например НЭЦ, или крахмал, или декстрин, или ксантановую смолу. При необходимости в раствор добавляют баритовый утяжелитель.

Группа изобретений относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых набухающих пластичных глин и аргиллитов. Технический результат изобретения - улучшение структурно-реологических и фильтрационных показателей раствора. Буровой раствор содержит, мас.%: глинопорошок 2-3; Росфлок 99М 1,5-1,9; неионный эфир целлюлозы 0,2-0,5 или крахмал 0,5-2,0, или ксантановую смолу 0,1-0,3, или декстрин 1,0-3,0; воду остальное. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит неионный эфир целлюлозы (НЭЦ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинопорошок 2-3 Росфлок 99М 1,5-1,9 НЭЦ 0,2-0,5 Вода остальное

2. Раствор по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неорганические ингибиторы набухания глин, мас.%:
NaCl 3 KCl 3 CaCl₂ 1

3. Раствор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве неионного эфира целлюлозы используют или гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ), или оксиэтилцеллюлозу (ОЭЦ), или натросол.

4. Буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинопорошок 2-3 Росфлок 99М 1,5-1,9 Крахмал 0,5-2,0 Вода остальное

5. Раствор по п. 4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неорганические ингибиторы набухания глин, мас.%:
NaCl 3 KCl 3 CaCl₂ 1

6. Буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит биополимер ксантановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинопорошок 2-3 Росфлок 99М 1,5-1,9 Ксантановая смола 0,1-0,3 Вода остальное

7. Раствор по п. 6, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неорганические ингибиторы набухания глин, мас.%:
NaCl 3 KCl 3 CaCl₂ 1

8. Буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит декстрин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинопорошок 2-3 Росфлок 99М 1,5-1,9 Декстрин 1,0-3,0 Вода остальное

9. Раствор по п. 8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неорганические ингибиторы набухания глин, мас.%:
NaCl 3 KCl 3 CaCl₂ 1