Малоглинистый поликатионный буровой раствор Российский патент 2023 года по МПК C09K8/24 

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе, а именно к ингибирующим буровым растворам, и может найти применение при бурении глинистых и продуктивных отложений и капитальном ремонте скважин, где существуют жесткие требования к экологии.

Известны различные ингибирующие буровые растворы, содержащие различные низкомолекулярные электролиты - соли натрия, калия, магния, кальция и др. (например, Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М, «Недра», 1972, 392 стр.).

Недостатком известных составов является многокомпонентность, низкая эффективность, высокая токсичность бурового раствора и загрязнение окружающей среды за счет содержания различных водорастворимых солей натрия, калия, магния, кальция и др.

Наиболее близким техническим решением (наиболее близкий аналог) к предлагаемому является буровой раствор, включающий многоатомный спирт - глицерин или пропиленгликоль, мел, катионные полимеры и воду. (Патент RU 2534286 С1, Буровой раствор для заканчивания, освоения и капитального ремонта скважин в терригенных коллекторах, патентообладатель - ООО «Газпром ВНИИГАЗ», опубл. 27.11.2014).

Недостатком известного состава является то, что при бурении происходит большой расход многоатомного спирта и катионного полимера, а также отмечаются неудовлетворительные технологические показатели - показатель фильтрации, реологические характеристики, плохой вынос шлама, чрезвычайно низкая седиментационная устойчивость и т.д., что создает определенные трудности при регулировании плотности и других технологических показателей бурового раствора.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание такого бурового раствора с высокими ингибирующими свойствами, использование которого позволит устранить указанные недостатки.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, является повышение ингибирующей способности бурового раствора, а также повышение экологичности бурового раствора.

Технический результат достигается за счет создания бурового раствора, включающего воду, многоатомный спирт - глицерин или пропиленгликоль, мел, катионные полимеры, отличающийся тем, что содержит также глинопорошок и крахмал, а в качестве катионных полимеров - ингибиторов набухания глин взяты полиэпихлоргидринадиметиламин в жидком виде с концентрацией активного вещества от 30% до 50% и сополимер полидадмаха Силфок-2540С, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок 1,6-2,1 Мел 4,1-7,0; Крахмал 0,8-2,1; Полиэпихлоргидринадиметиламин 4,0-5,0 Глицерин или пропиленгликоль 4,0-10,6 Силфок-2540С 2,5-3,5 Вода остальное.

В предлагаемом буровом растворе в качестве глинопорошка может быть использован, например, бентонитовый глинопорошок марок ПБМА, ПБМБ, который выпускается согласно ТУ 2164-005-04002160-2007 «Глинопорошки для буровых растворов». Применение указанных глинопорошков не ограничивает использование других его марок. Мел в заявленном буровом растворе используется в качестве кольматанта.

Важная роль в управлении ингибирующими свойствами малоглинистого поликатионного бурового раствора принадлежит многоатомным спиртам - глицерину, пропиленгликолю и т.д.

Снижение показателя фильтрации обеспечивается за счет комплексного использования полиэпихлоргидринадиметиламина, Силфок-2540С и крахмала.

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

Ингибирование раствора приводит к невозможности его накопления при бурении скважины, что исключает нагрузку на окружающую среду.

Полиамин полиэпихлоргидриндиметиламин 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 является одной из модификаций поликатионного бурового раствора Катбурр.

Малоглинистый поликатионный буровой раствор готовят следующим образом. В предварительно гидратированную бентонитовую суспензию при перемешивании последовательно вводят мел, крахмал, полиэпихлоргидринадиметиламин, Силфок2540С и многоатомный спирт глицерин или пропиленгликоль.

В приведенной ниже Таблице приведены результаты исследований по влиянию компонентов в определенном количественном составе на технологические показатели бурового раствора. В таблице идет сравнение компонентов и их количественного соотношения по примеру бурового раствора в соответствие с ближайшим аналогом и в соответствии с заявленным буровым раствором.

Из Таблицы видно, что при концентрациях компонентов менее: глинопорошка (ГП) 1,6%, крахмала 0,8%, кольматанта мела 4,1%, пропиленгликоля (ПГ) или глицерина 4,0%, полиэпихлоргидринадиметиламина (ПЭГ) 4,0% и Силфок-2540С 2,5% происходит потеря седиментационной устойчивости раствора, твердая фаза осаждается и раствор расслаивается (п. 3). Увеличение концентраций компонентов более: ГП 2,1%, крахмала 2,1%, кольматанта мела 7,0%, ПГ или глицерина 1,6%, ПЭГ 5,0% и Силфок2540С 3,5% приводит к перерасходу реагентов, к тому же при этом наблюдается рост реологических показателей раствора до высоковязкой непрокачиваемой консистенции (п. 10).

ДНС - динамическое напряжение сдвига, СНС - статическое напряжение сдвига, ПВ - показатель вязкости, ПФ - показатель фильтрации.

Использование заявленного малоглинистого поликатионного бурового раствора обеспечивает его высокую ингибирующую способность за счет применения в нем высокоэффективного стабилизатора, реагента полиэпихлоргидринадиметиламин (полиЭПИ-ДМА), многоатомных спиртов - глицерина, пропиленгликоля, а также снижение нагрузки на окружающую среду за счет ингибирующих свойств бурового раствора, которые позволяют компонентам раствора не накапливаться в процессе бурения скважины.

Изобретение относится к ингибирующим малоглинистым поликатионным буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении глинистых и продуктивных отложений и капитальном ремонте скважин, где существуют жесткие требования к экологии. Технический результат - повышение эффективности бурения, а также повышение качества ремонта скважин с низкими пластовыми давлениями. Буровой раствор содержит, мас.%: глинопорошок 1,6-2,1; мел 4,1-7,0; крахмал 0,8-2,1; катионный полимер полиэпихлоргидринадиметиламин в жидком виде с концентрацией активного вещества от 30 до 50% 4,0-5,0; глицерин или пропиленгликоль 4,0-10,6; катионный полимер Силфок-2540С; воду остальное. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Буровой раствор, включающий воду, многоатомный спирт - глицерин или пропиленгликоль, мел, катионные полимеры, отличающийся тем, что содержит также глинопорошок и крахмал, а в качестве катионных полимеров - ингибиторов набухания глин взяты полиэпихлоргидринадиметиламин в жидком виде с концентрацией активного вещества от 30 до 50% и сополимер полидадмаха Силфок-2540С, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок 1,6-2,1 Мел 4,1-7,0 Крахмал 0,8-2,1 Полиэпихлоргидринадиметиламин 4,0-5,0 Глицерин или пропиленгликоль 4,0-10,6 Силфок-2540С 2,5-3,5 Вода Остальное

2. Буровой раствор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве глинопорошка может содержать бентонитовый глинопорошок марок ПБМА, ПБМБ.