Буровой раствор Советский патент 1983 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частно ти к буровым растворам. Известны буровые растворы с малым содержанием твердой фазы с использованием метаса, гипана, полиакриламида и др. полимеров для флокуляции частиц выбуренной породы 1 . : Недостатком этих растворов является ограниченная флокулирующая спо робность, что не обеспечивает в долж Йой мере выделение из раствора поЬтупающей выбуренной глинистой поро Ды и, соответственно, не предотвращает роста вязкости, статического Напряжения сдвига и плотности раст(вора в процессе бурения/ : - Наиболее близким техническим реш нием к предлагаемому является буровой раствор с малым содержанием тв дой фазы, в котором для предотвраще ния гидратации и диспергирования глинистых частиц используется хлори калия, а флокулянтами служат полиак риламид и MeTacf23. Недостатком этого раствора являе ся его ограниченное флокулирующее действие на выбуренную глинистую по роду, не обеспечивающее поддержания минимально низкого содержания твердой фазы, и соответственно, низкой ялотности бурового раствора при прохождения высококоллоидальных гли что отрицательно влияет на скорость бурения. Цель изобретения - повышение качества раствора путем усиления его флокулирующей способности по отноше нию к глинистой породе. Поставленная цель достигается те что буровой раствор, содержащий лиг сульфонат, полимер-стабилизатор (.КЩ или метас ), хлорид калия, полиакри амид, 3%-ную водяную глинистую сус пензию, дополнительно содержит побо ный продукт производства сульфонатных присадок уСарпатол- или побоч ный продукт производства диметилдио сана флотореагент - оксаль Т-80, Т-81 или гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость (гКЖ-10, ГКЖ-11), при следующем соотношении компонентов, мас.%: Лигносульфонат 5-15 Полимер-стабилизатор (КМЦ или метает0,1-0,4 Полиакриламид 0,01-0,1 Хлорид калия 1-7 Побочный продукт производства сульфонатных присадок (Карпатол-1) или . побочный продукт производства диметилдиоксана 1,флотореагент - оксаль Т-80, Т-81) или гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость (ГКЖ-10, ГЮК-11)0,5-3 3%-ная водная глинистая суспензия Остальное Карпатол-1 (ТУ 38 . 4 . 01. 87-8о) побочный продукт производства сульфо- натных присадок, представляет собой композицию, включающую продукы сульфирования минеральных масел имеет следующий состав, %: сульфонаты натрия, не менее 28; содерание сульфата натрия, не более 15; содержание минерального масла 15-35; содержание воды, не более 35 Карпатол-1 имеет плотность при 1,0-1,3 г/смЗ. Флотореагент - оксаль Т-80 (см ТУ 38.103429-80 представляет собой доведенный до необходимой кондиции побочный продукт производства диметилдиоксана. Флотореагент Т-80, 81 прозрачная, не расслаивающаяся жид- i кость с плотностью 1,06-1,8 г/см. Массовая доля диметилдиоксана не бопев- 1,0%, массовая доля гидроксильных групп 23-36%. ГКЖ-10, ГКЖ-11 (.МРВТУЕ 4 212-61) гидрофобизирующие кремнийорган ческие жидкости имеют плотность l,26r/civ содержание сухого вещества 30%,; рН 13-14. Наличие в составе раствора присадки Карпатола-1 или гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГЮХ-10 или ГК/К-11 или флотореагента-оксаль повышает смазывающую способность раствора. При этом не исключается возможность использования нефти и других смазочных добавок, применяющихся в бурении для обработки буровых растворов. Повышение структурно-механических свойств при необходимости осуществляется гидратированным бентонитом в сочетании с силикатом натрия или СМЛДом.. ; Утяжеление раствора производится баритом. Раствор готовится следующим образом. В 3%-ную водную глинистую суспензию вводится лиеносульфонат (КССБ, ФХЛС, окзил, затем полимер-стабилизатор -(КМЦ,-метас ) , хлорид калия, полис1криламид и Карпатол-1 (ГКЖ-10, T-BOl После полного растворения компонентов производится определение показателей свойств бурового раствора. В полученный состав вводится гидратированный бентонит 25%-ной концентрации в количестве 7,5 г (в пересчете на сухое вещество), что имитирует поступление в раствор разбуриваемой глинистой породы. Полученная руспензия перемешивается в 15 мин на высокооборотной мешалке (3000 об/мин) после чего переливается

в мерный цилиндр объемом 250 смЗ и оставляется в покое, через 30 мин, фиксируется отстой. Затем химической пипеткой отбирается верхняя часть в количестве 4/5 объема - 200 мн (, так называемый слив. В сливе определяется содержание остаточного бентонита (коллоидная-составляюшая ), вязкость, статическое напряжение сдвига и водоотдача. Оценка флокулирующей способности, т..е. степе-.

ни предотвра,енйя перехода глинистой породы в раствор, производится по величине отстоя и содержанию бен тонита (коллоидной составляющей) в сливе после отстоя в течение 30-мин при значении водоотдачи, не превышакядем 10 см,а также по показателям вязкости и статического напряжения сдвига.

Результаты лабораторных испытаний

0 приводятся в таблице..

БУРОВОЙ РАСТВОР, содержа11№1й лигносульфонат, полимер-стабилизатор (КМЦ или метас), хлорид калия, полиакриламид, 3%-ную водную глинистую суспензию, отличающийся тем, что с целью повышения качества раствора путем усиления его флокулнрующей способности по отношению к глинистой породе, он дополнительно содержит побочный продукт произвол- ., 1) ства сульфонатных присадок(Карпатолили побочный продукт производства диметилдиоксана (флотореагент-оксаль Т-80, Т-81) или гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость (ГКЖ-И) ГКЖ-11), при следующем соотношении компонентов, мас.%: Лигносульфонат5-15 Полимер-стабилизатор ГКМЦ или метас) ,0,1-0,4. Полиакриламид 0,01-0,1 Хлорид калия1-7 Побочный продукт производства сульфонатных присадок (.Карпатол-1 )или побочный продукт производства диме(О тилдиоксана (флотореагент-оксаль Т-80, Т-81) или гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10, ; ГКЖ-11)0,5-3 3%-ная водная глинистая суспензия Остальное

(ВГС суспензия + 4% КССБ + 0,25% 1ШЦ + + 0,05% ПАА +4,0% КС1 + + 1,75% Карпатол-1

ВГС + 5% КССБ + 0,25% ICMU; + 0,05% ПЛА +4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

ВГС + 10% КССБ + 0,25% КМЦ + 0,05% ПЛА +4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

ВГС + 15% КССБ +. 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

ВГС + 16% КССБ + 0,25% га-Щ + 0,05% ПАА +4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

ВГС + 10% КССВ + 0,05% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

ВГС + 10% КССБ +0,1% КМЦ + 0,03% ПАА +4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

ВГС + 10% КССБ +0,4% 1а-1Ц + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

ВГС + 10% КССБ +0,5% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1 + + 1,75% Карпатол-1

O

ВГС + 10% КССБ + 0,25% КМЦ + 0,005% ПАА + 4,0% КС1 ,+ 1,75% Карпатол-1

ВГС + 10% КССБ + 0,25%

1 КМЦ + 0,01% ПАА + 4,0% КС1 + Г,75% Карпатол-1

ВГС +10% КССБ + 0,25%

2 КМЦ + 0,10% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

58

83

65

70

71

62

74

52

74

52

55

81

70

63

75

68

75

68

94

23

61

73

76

55

17 ВГС +10% КССВ + 0,25% КМЦ + О,.05% ПАА + 4,0 КС1 + 0,4% Карпатол-1

18 ВГС + 10% КССБ + 0,25% КМЦ +0,05 ПАА + 4,0% КС1

J f J -J . -I w w

+ 0,5% Карпатол-1

ВГС + 10% КССВ + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА + 4,0% КС1

+ 3% Карпатол-1

ВГС + 10% КССВ + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1

+ 4% Карпатол-1

ВГС + 10% КССВ + 0,25% КМЦ

+ 0,05% ПАА +4,0% КС1

+ 1,75% флотереагента Т-80

ВГС + 10% КССВ + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1

+ 1,75% ГКЖ-10

ВГС + 10% окзила + 0,25% КМЦ + 0,05% ОПА +4,0% КС1 +

+ 1,75% Карпатол-1

ВГС + 10% окзила + 0,25% 1СМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1

+ 1,75% флотореагента Т-80

ВГС+10% окзила + 0,25% 1СМЦ +0,05% ПАА +4,0 КС1

+ 1,75% ГКЖ-10

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1

+ 1,75% Карпатол-1

ВГС +10% ФХЛС + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1

+ 1,75% флотореагента Т-80

ВГС + 10% ФХЛС + О,-5% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% KCi

+ 1,75% ГКЖ-10

Продолжение даблицы

5/10932

87

65

51

9 0-0

44

78

9 О/О

50

75

8 О/О

58

74

10 О/О

55

75

9 О/О

63

Г

9 О/О

57

70

7 О/О

52

76

7 О/О

59

68

9 О/О

.ВГС + 10% КССБ + 0,25% метаса + 0,05% ПАЛ +4,0% КС1 +1,75% Карпатол-1

ВГС + 10 окзила + 0,25% метаса + 0,05% ПАА +4,0% КС1 + 1,75% флотореагёнта Т-80

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% метаса t 0,05% ПАА + + 4,0% КС1 + 1,750 ria(-10

ВГС +10% КССБ + 0,25% 1СМЦ + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1 +

+3% бентонита

ВГС + 10% КССБ + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1 +1,75% флотореагёнта Т-80 + 3% бентонита

ВГС + 10 КССБ + 0,25% 1СМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1

+ 1,75% ГКЖ - 10 + 3% бентонита

ВГС + 10% окзила + 0,25% 1аЩ + 0,05% ПАА +4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

+ 3% бентонита

ВГС + 10% окзила + 0,25-% 1хМЦ + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 +1,75% Флотореагёнта Т-80 + .3% бентонита

ВГС + 10% окзила + 0,25% ЮЩ + 0,05% ПАА +4,0% КС1 + 1,75% ЕКЖ-10 +

+ 3% бентонита

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% КМЦ

+ 0,05% ПАА + 4,О КС1

+ 1,75% Карпатол-1 + 3% бентонита ,

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА + 4,0% КС1

+ 1,75% флотореагёнта Т-80 + 3% бентонита

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА + 4,0% КС1

+ 1,75% EIOK-1-0 + 3% бентонита

ВГС +10% КССБ + 0,25% метаса + 0,05% ПАА +4,0 КС1 + -1,75% Карпатол-1 + 3% бентонита

БГС + 10% КССБ + 0,25% метаса +0,05 ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% флотореагёнта Т-80 + 3% бентонита

Продолжение таблицыО/О

70

58

О/О

74

53

О/О

69

S6

О/О

70

61 О/О

74

56

О/О 8

71

62

О/О 87

7(5

60

10

9 О/О 6

56

73

9 О/О 7

70

65

7 О/О 7

99

68

70/0 б

54

76

9 О/О 8

67

60

8 О/О 7

69

59

8 О/О б

72

54

БГС +10% KfeCB + 0,25% метаса + О;05% ПЛА + 4,0% КС1 + 1,75% Г.КЖ-10 + 3% бентонита

ВГС + 10% окэила + 0,25% метаса + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% Карпатол-1

+ 3% бентонита

ВГС + 10% окзила + 25% метаса + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% флотореагента Т-80 + 3% бентонита

ВГС + 10% окзила + 0,25% метаса + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% ГКЖ-10 + 3% бентонита

ВГС +10% ФХЛС + 0,25% метаса + 0,05% ПАА +4,0 КС1 + + 1,75% Карпатол-1 + 3% бентонита

ВГС +10% ФХЛС.+ 0,25% метаса + 0,05% ПАА +4,0% КС1 + 1,75% флотореагента Т-80 + 3% бентонита

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% Метаса + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 1,75% ТКЖ-10 + 3% бентонита

ВГС + 10% КССБ + 0,25%

13 КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1

ВГС + 10% окзила + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0%

12 КС1

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25%

11 КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1

ВГС + 10% КССБ + 0,25% метаса + 0,05% ПАА + 4,0%

14 КС1

ВГС + 10% окзила + О,-25%

метаса + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 13

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25%

метаса + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 12

ВГС + 10% КССБ + 0,25% КМЦ

+ 0,05% ПАА +4,0% КС1

+ 3% бентонита18

зге + 10% окзила + 0,25%

1ШЦ + 0,05% ПАА +4,00% КС1

+ 3% бентонита16

Продолжение таблицы

70

56

О/О

55

73

О/О

75 51

/О7

53

,72

/О8

57 52

70

/О7

76

54 88

/ОВ

72

/810

30

31

86

6/1310

5/99

84

32

82 85 81

6/149

33

5/1010

32

4/89

35

19

12/259

91 92

10/229

20

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% КМЦ + 0,05% ПАА +4,0% КС1 +3% бентонита

ВГС + 10% КССБ + а,25% метаса + 0,05% ПАА +

+ 4.0%:КС1 + 3% бентонита

ВГС + 10% окзила + 0,25% метаса + 0,05% ПАА +

+ 4,0% КС1 + 3% бентонита

ВГС + 10% ФХЛС + 0,25% метаса + 0,05% ПАА + 4,0% КС1 + 3% бентонита Как видно из таблицы составы, содержащие 5-15% КССБ (ФХЛС, окзила), 0,1-0,4% КМЦ (метаса), 0,01-0, полиакриламида} 0,5-3,0%.Карпатола-1 ЧгкЖ-10, Т-80 ) и 1-7% хлорида калия при вводе в них .высоколлоидальной гл ны (бентонита) дают отстой в среднем на 50% больш,е, чем таковые в про бах, не содержащих карпатола-1 (ГКЖ/-10, Т-80), Содержание остаточного бентонита в сливе известного раствора в среднем На 40% выше, чем в сливе предлагаемого состава. Все это свидетельствует о высокой флокулирующей способности этого раствора , Содержание КССБ менее 5%, а 1ШЦ менее 0,1% не обеспечивают снижение водоотдачи, увеличение концентрации КССБ более 15% и 1СМЦ более 0,4% не оказывает существенного, влияния на показатели раствора. Количество полиакриламида менее 0,01%, а Кар-

Продолжение таблицы |

17 13/27 8

17

94

19 14/28 8

20 11/23 8

19

92

18 12/26 8

15

94 патола 1/Т-80, ГКЖ-10 менее 0/5% не обеспечивает достаточной степени флокуляции, а увеличение этих компонентов соответственно свыше 0,1% и 3% нецелесообразно,так как флокулирующее действие системы на глинистые частицы не изменяется. Количество КС1 менее 1% не обеспечивает предотвращение гидратации и диспергирования глинистых частиц, а количество более 7% не .оказывает влияния на указанные процесса. Предлагаемый буровой раствор значительно уменьшает переход вибуренной глинистой породы в раствор за счет предотвращения диспергирования, обеспечения флокуляции и седимен- i тации ее частиц при низких-показателях вязкости и статического напряжения сдвигд, что позволяет бурить с промывкой малоглинистым буровым раствором, --«следовательно, способствует повышению скоростей бурения.