Поликатионный буровой раствор Российский патент 2023 года по МПК C09K8/24 

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе, а именно к поликатионным буровым растворам, и может найти применение при бурении глинистых и солевых пород.

Известны различные ингибирующие буровые растворы - кальциевые, калиевые, силикатные, гликолевые и др. (Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М., «Недра», 1972, 392 стр.)

Недостатком известных составов является многокомпонентность, низкая ингибирующая и крепящая способность по отношению к глинистым породам и низкая солеустойчивость.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является буровой раствор, включающий глинопорошок, катионный полиэлектролит ВПК-402, водорасторимый эфир целлюлозы и воду (описан в RU 2593159 С1, МПК, С09К 8/22, опубликовано 27.07.2016). Недостатком известного состава является высокое значение показателя фильтрации, который оказывает отрицательное влияние на устойчивость стенок ствола скважины. Это может создать определенные проблемы при проходке неустойчивых глинистых пород.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является устранение указанного недостатка, а именно снижение показателя фильтрации бурового раствора.

Данный технический результат достигается за счет того, что в поликатионном буровом растворе, включающем воду, глинопорошок и полианионную целлюлозу (ПАЦ), в качестве катионного полимера, выполняющего функции стабилизатора и понизителя фильтрации и ингибитора набухания глин, используют полиамин полиэпихлоргидриндиметиламин полиЭПИДМА, а в качестве кольматанта - мел, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок 3-4; ПолиЭПИДМА 2,2-4,2; ПАЦ 0,4-1,0; Кольматант мел 5-10; Вода остальное.

В предлагаемом буровом растворе может быть использован бентонитовый глинопорошок марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ и ПКГН, который выпускается согласно ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок».

Применение указанных глинопорошков не ограничивает использование других марок, например, палыгорскита. Оптимальная концентрация глинопорошка зависит от его марки. С ухудшением качества глинопорошка его концентрация в буровом растворе увеличивается. Марка глинопорошка, т.е. его сорт не оказывает существенного влияния на показатели бурового раствора, а характеризует его расход. При проведении исследований свойств раствора использовался глинопорошок марки ПБМБ.

Полиамин полиэпихлоргидриндиметиламин (полиЭПИДМА) выпускается в жидком виде с концентрацией активного вещества от 30 до 50 мас. %. Катионный заряд расположен на главной цепи. В товарном продукте молекулярная масса полиаминов может изменяться в широких пределах. Реагент полиЭПИДМА является высокоэффективным стабилизатором и обеспечивает буровому раствору высокую ингибирующую и крепящую способность. Ранее полиамин полиэпихлоргидриндиметиламин полиЭПИДМА не использовался в составах буровых растворов.

Полиамин полиэпихлоргидриндиметиламин (полиЭПИДМА) синтезируется путем реакции конденсации первичных или вторичных аминов с эпихлоргидрином:

В предлагаемом изобретении заявляемый качественный и количественный состав компонентов позволяет получить буровой раствор плотностью от 1000 до 2200 кг/м³ и более. В качестве утяжелителей могут применяться раздельно и в комбинации мел, мраморная крошка, доломитовая мука, сидерит, барит, галенит и др.

Предлагаемый буровой раствор обладает устойчивостью к солевой агрессии, поэтому при вводе ингибиторов набухания глин NaCl, KC1, MgCl₂, СаС1₂, NaBr, KBr, MgBr₂, CaCl₂, ZnCl₂, ZnBr₂, ZnI₂, NaCH₃COO, KCH₃COO, NaCOO, KCOO и др. раствор не реагирует на добавки солей и показатели раствора проявляют исключительную стабильность.

Для повышения крепящих свойств раствора полезно использование гидрофобных кольматантов - углеводородов, нефти, битума, органофильного бентонита и т.д.

Многоатомные спирты (глицерин, пропиленгликоль, триэтиленгликоль и др.) и углеводороды оказывают общеулучшающее действие на показатели бурового раствора и повышают его термостойкость.

Предлагаемый буровой раствор является одной из модификаций поликатионного бурового раствора Катбурр.

Предлагаемый буровой раствор можно приготовить следующим образом. Сначала готовят глинистую суспензию необходимой концентрации, затем вводят полиЭПИДМА, кольматант - мел и ПАЦ, а при необходимости вспомогательные реагенты.

Изобретение поясняется с помощью таблицы.

В таблице приведены результаты исследований по влиянию компонентов на технологические показатели бурового раствора.

Из таблицы видно, что при концентрации глинопорошка менее 3 мас. %, полиамина полиэпихлоргидриндиметиламина полиЭПИДМА менее 2,2 мас. %, кольматанта мела менее 5 мас. % и ПАЦ менее 0,4 мас. % технологические показатели раствора имеют неудовлетворительные значения (п.3). Увеличение концентрации глинопорошка более 4 мас. %, полиамина полиэпихлоргидриндиметиламина полиЭПИДМА более 4,2 мас. % и ПАЦ более 1,0 мас. % приводит к перерасходу реагентов, к тому же при этом наблюдается рост реологических показателей раствора без улучшения показателя фильтрации (п. 8).

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе, а именно к поликатионным буровым растворам, и может найти применение при бурении глинистых и солевых пород. Технический результат - снижение показателя фильтрации бурового раствора. Поликатионный буровой раствор включает, мас.%: глинопорошок 3-4; полианионную целлюлозу 0,4-1,0; катионный полимер, выполняющий функции стабилизатора и понизителя фильтрации, а также ингибитора набухания глин, - полиамин полиэпихлоргидриндиметиламин полиЭПИДМА с концентрацией активного вещества от 30 до 50 мас.% 2,2-4,2; кольматант – мел 5-10; воду - остальное. 1 табл.

Поликатионный буровой раствор, включающий воду, катионный полимер, глинопорошок и полианионную целлюлозу ПАЦ, отличающийся тем, что в качестве катионного полимера, выполняющего функции стабилизатора и понизителя фильтрации, а также ингибитора набухания глин, используют полиамин полиэпихлоргидриндиметиламин полиЭПИДМА с концентрацией активного вещества от 30 до 50 мас.% и дополнительно кольматант - мел при следующем соотношении компонентов, мас.%:

глинопорошок 3-4 полиЭПИДМА 2,2-4,2 ПАЦ 0,4-1,0 мел 5-10 вода остальное