Буровой раствор и способ его приготовления Советский патент 1983 года по МПК C09K7/02 

00

ел Изойретение относится к горному делу и предназначено для бурения скважин в неустойчивых проницаемых породах, в частности для бурения гео логоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые. Известен буровой раствор и способ его приготовления. Содержание компонентов в упомянутом растворе следующее, в кг/м; Частично гидролизо.ванный полиакриламид 0,9-1,2 Глина50-70 ВодаОстальное Причем использована тоссорская 1глина гндрослкяистокаолинитового сос тава с примесью монтмориллонита. Вот доотдач 1 глинистой суспензии этой глины при удельном- весе суспензии 1,06 г/см составляет 28 30 ми Полиакриламид имеет молекулярную мае су более 1000000 у.е. (2000.000+2500 000 у.е.) и степень гидролиза 30-35% Способ приготовления бурового рас вора состоит в следующем. Получают глинистую суспензию, стабилизируют эту суспензию путем введения в нее частично гидролизованного полиакриламида. Причем для гидролиза беруг по лиакриламид в виде товарного продукта (гранулированный или в виде 6-8% по весу, водного раствора), растворяют его в воде и обрабатывают этот раствор щелочью и кальцинированной содой П1эи температуре раствора 80-85 С в течение 2-2,5 ч. При этом введение гидролизованного полиакрил амида в глинистую суспензию производят после его суточной выдержки, а при введении осуществляют интенсивное перемешивание глинистой суспензии и полиакриламида в течение 3040 мин. Гидролизованный на 30-35% полиакриламид с указанной молек улярной массой удовлетворительно совмещается с глиной и при указанном его содержании создает стабильную систему. .Кроме того, он не является остро дефицитной продукцией 1. Однако технология приготовления данного состава в силу необходимости гидролиза указанного полиакриламида, его длительной выдержки после гидролиза и длительного перемешивания его с глинистой суспензией, сложна. Кроме того, хотя известный состав в силу меньшего содержания в нем реагента-стабилизатора (полиакрилами да) и обЛс1дает меньшей стоимостью, чем описанные составы, содержание упомянутого реагента-стабилизатора в составе все же велико. Недостатком является также то, что глины с водоотдачей глинистой суспензии большей, чем у тоссорской глины, т.е. глины более низкого качества, непригодны для приготовления состава, так как полиакриламид, как показали лабораторные испытания, не совмещается с этими глинами. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является буровой раствор и способ его приготовления. Буровой раствор содержит глину, силикат натрия, полиакриламид (ПАА) с молекулярной массой .е. и воду 2. Способ приготовления этого раствора не предусматривает определенной последовательности операции. Недостатком этого состава является большой расход ПАА для обеспечения крепящих свойств и потеря стабильности при введении и глину ПАА перед силикатом. Цель изобретения - обеспечение стабильности и крепящих свойств раствора при снижении расхода полиакриламида. Поставленная-цель достигается тем, что буровой раствор, содержащий глину, силикат натрия, полиакриламид с молекулярной массой менее .е. и воду, содержит полиакриламид, со степенью гидролиза 3-10% при следующем соотношении ингредиентов, кг/м. Глина25-100 Силикат натрия 2-20 Полиакриламид с молекулярной массой менее .е, и степенью гидролиза 3-10%0,1-0,9 Вода Остальное Поставленная цель достигается также тем, что согласно способу приготовления бурового раствора путем смещения глины, силиката натрия, полиакриламида, с молекулярной массой менее 1 10 у.е. . и Bosf.i, отличагщийся тем, что, силикат натрия вводят в глину перед введением полиакриламида или совместно с ним, причем полиакриламид вводят со степенью гидролиза 3-10%. В условиях буровой вышки или глиностанции раствор готовят следугацим образом. Получают разбавленный водный раствор силиката натрия., для этого в глиномешалку заливают воду и концентрированный водный раствор силиката натрия (жидкое стекло с удельным весом 1,4 г/см) ИЗ расчета 3-30 кг/м что в пересчете на чисто.е вещество составляет 2-20 кг/м (при модуле силикат-глыбы 2,88). Получают глинистую суспензию, стабилизированную частич- но гидролизованным полиакриламидом. Целесообразно получение глинистой суспензии и ее стабилизацию осуществлять совместно. Для этого в глиномешалку, уже содержащую разбавленн{ 1й водный раствор силиката натрия, загружают гидратированную глину и заливают товарный, т.е. 6-8% (по весу) водный раствор, полиакриламида с молекулярной массой менее 1000.000 у.е и степенью гидролиза 3-10%. .Данный полиакриламид выпускается Калушским химико-металлургическим комбинатом Он имеет молекулярную массу 200 500 тыс. у.е.

Ведение глины и полиакриламида в разбавленный водный раствор силиката натрия осуществляют из расчета;

Глина 25-iOO; полиакриламид 0,10,9 (чистого вещества) или 1,4-13,0 (товарного раствора).

При введении глины и полиакриламида осуществляют перемешивание компонентов .в течение 5-10 мин.

Для приготовления состава можно использовать любую глину, в том числе местную.

В табл. 1 отражено минимально нёЬбходимое содержан1;е силиката натрия обеспечивающее хорошую совместимость некоторых глин с полиакриламидом.

В табл. 2 отражено изменение содержания полиакриламида и глины в заНаименование глины

висимости от характеристики yKpfMuint мых пород. Часть данных получена в ,, результате полевых (производственных; испытаний, остальные - в результате лабораторных испытаний. Как видно из таблищл, с ростом

неустойчивости и увеличением проницаемости укрепляемых пород, содержание полиакриламида в составе для бурения изменяется от 0,1 до 0,9 кг/м а содержание глины от 25 до 100 кг/м. При этом, как показывают полевые испытания, содержания полиакриламида 0,1 кг/м достаточно для укрепления наиболее устойчивой из указанных пород, а содержания полиакриламида

0,9 кг/м достаточно для .укрепления наиболее неустойчивых из указанных пород. Причем водоотдача состава для бурения регулируется в основном полиакриламидом вследствие того, что используются глины низкого качества. С увеличением содержания полиакрилIамида водоотдача состава уменьшается, что снижает фильтрацию состава и, таКИМ образом, снижает потери этого состава, в особенности при укреплении наиболее проницаемых пород.

Таблица 1

Содержание силиката натрия, в кг/м

. 1. Буровой раствор, содержащий глину, силикат натрия, полиакриламид с молекулярной массой менее .e. и воду, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильнос.ти и крепящих свойств раствора при снижении расхода полиакриламида, раствор содержит полиакриламид со степенью гидролиза 3-10% при слетающем соотношении ингредиентов, кг/tfi Глинй25-100 Силикат натрия 2-20 Полиак1 иламид с . молекулярной массой менее, 1 .е. и степенью гидролиза 3-10% . 0,1-0,9 Вода Остальное 2. Способ приготовления бурового раствора путем смешения глины, сили- Q ката натрия,полиакриламидас молекулярной массой менее 1-10у. е. и воды, отличающийс я тем, что, силикат натрия вводят в глину перед введением прлиакриламида или совмест- I но с ним, причем полиакриламид вводят со степенью гидролиза 3-10%. S

Сухановская (Дальний Восток)2,0 Кумакская (Башкирия)3,5 Таврическая ( Дальний Восток)3,5 Ярославская (Дальний Восток)3,5 Казанская (Дальний Восток)3,5 Чаганская (Северный Казахстан)7,0 Бускульская (Северный Казахстан)20,0

Относительно устойчивые,

слабопроницаемые (глины) 0,1 25 38-40 15

Слабоустойчивые слабопроницаемые (суглинки) 0,4 25 20-22 IS i (3,0) (5,0) (5,0) (5,0) (5,0) (10,0) (30,0) Таблииа2

Крайне неустойчивые, высокопронидаемые (песчановалунно-гравийные отложения)0,9

Продолжение табл. 2

8-10

100

24