Утяжелитель для глинистых буровых растворов Советский патент 1983 года по МПК C09K7/00 

С/д СО

со

4

Изобретение относится к нефтяной промышпенвости в может быть acnontf эовано дпя утяжеления буровых рвство ров при бурении нафтяных и газовых скважин.5

Известно применение в качестве утяжепитепей гематит и магнетит .

Однако их применение ограничено.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является утяжелитетш Ю для глинистых буровых растворов, содержащий барит и добавку 2. v

Недостатком известного утяжелителя является добавление к бариту, имеюшему удельный вес 4V4-4,5 г/см, отно- 15 ситетаьно легких устричных раковин с удельным весом 2,6-2,7г/см . Таким образом, удеЛьный вес смешанного барито-устричного утяжелителя будет, ис ходя из указанной пропорции смеси, по- 20 рядка 3,6-4,04 г/см, т.е. гораздо ние чем утяжелителя из одного барита. Это уменьшает максимальный удельный вес, который могут иметь глинистые раотво{Л1, утяжеленные барито-устричным 25 утяжелителем, и вызывает значительный асход самого материала утяжелителя.

Целью изобретения является утяжеление бурового раствора до плотности ,16 г/см.. .30

Поставленная цель достигается тем, что утяжелитель для глинистых буровых растворов, в качестве добавки содержит сидерит при следующем соотношении компонентов, вес.%:

.Барит60-80

Сидерит 20-40

Известно, что минерал сидерит FeCOj, хорошо растворяется в соляной кислоте (этим же свойством обладают и устричные раковины) и имеетсравнительно высокий удельный вес - 3,7 - 3,9 г/см ,

Для проведения исследования готовят различные барито-сидеритовые утяжелит ли. Для этого в системе черной металлургии используют баритовые утяжелители - баритовые флотационные концент раты комбината Ачполиметалл марки . КБ-3 и сидеритовую руду Бакальского месторождения после дробления и грохочония (содержание железа не менее 30%).

Соотвсвыение барита и сидерита 60-80% барита и 20-4О% сидерита обуславливает наиболее оптимальные свойства утяжеленных Г1ШШ1СТЫХ растворов.

Б табл.1 приведены значения утяжеляющей I сп1х;обносги (удельноговеса) и растворимости в соляной кислоте баритового концентрата, сидеритовой руды и смеси этих продуктов при разном их соотношении.

Таблица - «

УТЯЖЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ ГЛИНИСТЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, содержащий барит и добавку, отпичаюш и и с я тем, что, с целью утяжеления раствора до плотности 2,16 г/см, он в качестве добавки содержит сидерит при следующем соотношении кс 1ппнентов, вес.%: Барит60-8О Сидерит 20-40 СО

Растворимость утяжелителя осуществляется, в основном, за счет породы и карбоната барита - минерала витерита. Результаты специальных испытаний по проверке реологических параметров гпинистых растворов, утяжеленных баритосидеритовыми утяжелителями, приведены 55 табл. 2 (до и после термостатировакия).

iN

a a

ta ts

V)

a

Пример. Свойства предпагаемого барито-сидеритового утяжепитепя, состойщего иэ 80% барига и 20% сидерита (табп. 1 и 2).

Плотность утяжеленного раствора с применением довольно высокая 2,14 - 2,16 г/см. Растворы с таким высоким удельным весом .могут применяться при бурении трудных, ответственных сквах син. Весьма важное свойство смеси - растворимость порядка 30% утяжепитепи при подаче соляной кислоты (табл. 1.)

Калылатирование трешин пор и т.п. пр бурении отрицательно влияет на вызов притока из продуктивного пласта. В слу чае же вскрытия продуктивного горизонта на растворимом в соляной кислоте утяжелителе, перед вызове притока, в скважину .закачивается; из 12%ной HG (объем 5-8 м ) и частично задавливается на поглощение в пласт.

Сидерит в этих условиях растворяется а оставшийся барит как бы создает пористую среду для более свободной фильтрации флюида из пласта.

Определенная вязкость по СПВ-5 до термостатирования составляет не более 6О, а после термостатирования - 38 с (табл. 2). Это вполне приемлемые показатели, так как вязкость по СПВ-5 не должна превышать 60-7О с. Статическое напряжение сдвига (СНС,мг/см ) за 1 мин до подогрева несколько больше допустимых значений для смесей с 3040% объемного содержания утяжелителя в в растворе (следзгет добавить несколько больше универсального реагента для разжижения (окзила), а после 10 мин зна чение сне равно 219 мг/см (при норме до 250 мг/см ). После термостатирования сне за 1 мин 45, за 10 мин 90 мг/см . Динамическое напряжение (дне) является приемлемым порядка 150-180 дин/см.

Для рассматриваемой смеси (8О+2О) дне составляет 21-1 44 до прогрева и 30 дин/см после прогрева. Пластическая вязкость не должна превышать 50 сП Измерения показывают, что до прогрева вязкость составляет 14-44, а после . термостатироваиия - 45 сП.

Пример 2. Свойства предлагаеMoi o барито-сидеритового утяжелителя, состойше1х из 70% барита и ЗО% сидерита (табл. 1 и 2).

Ппотносгь утяжеленного гли1гастогр раствора составляет 2,09-2,11 г/см%

а растворимость утяжелителя в соляной кислоте порядка 38% от твердой фазы. Это свойство растворимости весьма положительно и. сказывается на вызове прочного из продуктивного пласта. Вязкость по СПВ-5 - 25 до прогрева и после прогрева 33 с, СНС за 1 мин 21 78 с за исключением 30% объемного содержания утяжелителя, поданного в глинистый раствор, где СНС зафиксировано (без окзила) 180 с.

После термостатирования СНС за 1 мин 21 с (норма не более 120 с), СНС за 10 мин 39-123 и45с,ДКС 27-168 и 35 дин/см . Пластическая вязкость составляет 11-29и15сП

Пример 3. Свойства предлагаемого барито-сидеритового утяжелителя, состоящего из 60% Г арита и 40% сидерита.

Плотность утяжеленных глинистых растворов 2,03-2,06 г/см, что позволяет применять их при массовом бурении (бурить до 90% скважин).

Растворимость указанного барито-сидеритового утяжелителя в 12%-ной соляной кислоте при нагреве до 10О°С высокая, равная 45% (табл. 1).

Параметры глинистого раствора (табл.2

Вязкость по СПВ-5 23-53 и 50 с, СНС за 1 мин 15-83 и 63 мг/см, СНС за 16 мин 31-150 и 141 мг/см , дне 25-114 и 141 дин/см. Пластическая вязкость составляет 20-28 и 30 сП

Весьма важным параметром для утяжелителей является содержание водорастворимых солей и в том числе кальция. Барито-сидеритовые утяжелители в предлагаемомСоотношении (60-80% барита и 20-40% сидерита) содержат 0,25-0,3% .водорастворимых солей и в том числе кальция 0,036-0,044%, что соответствует ГОСТ 4682-74 на баритовый концентрат - утяжелитель, т.е. добавляемый сидерит к бариту не увеличивает содер жание водорастворимых солей.

Таким образом, соотношения для утяжелителя смеси сидерита и барита и по реологическим параметрам вполне удовлетворяют требованиям, пpeдъявляe ым к утяжелителям, и могут лолучить широко распространение при бурении нефтяных и газовых окважин, а также как специальные сорта утяжелителей (имеющие хорошую растворимость твердой фазы) при вскрытии бурением продуктивных горизонтсв.

71039947®

Преатюгаемая смесь дня утяжепвтвпяjaerarii rprmi), а баритовый kotoem-pai

явпяется и более дешедам продуктом,порошкообразный-6О-70 руб. аа тонну,

так как сндервтовая руда, добавленная кfwe. смешанный утяжетштепь дешевле на

баритовому концентрату; имеет стоимость г|5-20 руб. чем барвтовый. Учитывая порядка 6-7 руС. за тонну (такая 5 датребность в предлагаемом утяжелителе, ная руда низкого содержания желе- жно ожидать экономический эффект поза в сидерите мало используется в черной рйпка 4-4,5 млн. руб. в год.

. X %