Безглинистый буровой раствор Советский патент 1983 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам, используе мым для промывки скважин. Известны безглинистые буровые, растворы, содержащие гидролизЬванный полиакриламид и воду, которые обеспечивают высокие скорости бурения и удовлетво эительную устойчивость стенок ствола скважины С J СЗ. Недостатками этих растворов являются высокие показатели фильтрации, низкая вязкость и отсутствие тиксотропных свойств. Наиболее близким к изобретению техническим решением является безгли нистый буровой раствор, содержащий, мае,%:полиакоиламид (ПАА f0,005-1,0} инертные неорганические твердые частицы 0-1,0; эмульгатор 0,005-0,1; углеводороды 0,5-4,0; неорганические вод-орастворимые добавки - до насыщения водной среды. Полиакриламид используют в виде водных растворов от 0,01 до 1%-ной концентрации. В качестве инертных твердых частиц используют мел, фосфат кальция, тальк. В качестве эмул гатора применяют мыла щелочных металлов сульфокислот, жирных кислот фракции С - . Водооаствооимые неотзганические добавки выбирают из ояда Фосфатов, нитсатов. карбонатов, сульфатов и ацетатов щелочных металлов. Применение, данного бурового раствора обеспечивает повышение скорости бурения и проходки на долото на 30% С4. Недостатками известного раствора являются большой показатель фильтрации и невозможность регулировать реологические и тиксотропные свойства вследствие отсутствия коллоидных частиц. Целью изобретения является улучшение качества безглинистого бурового раствора за счет снижения показателя фильтрации и повьагения структурно-механических свойств. Поставленная цель, достигается тем, что безглинистый буровой раствор, содержащий полимерный флокулянт общего действия, углеводородную фазу и неорганические водорастворимые добавки, содержит органическую коллоидную фазу при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

i: БЕЗГЛИНИСТЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР, содержащий полимерный флокулянт общего действия, углеводородную фазу и неорганические водораствариЛые добавки, отличающийся тем, что, с целью улучшения его качества путем снижения показателя фильтрации и повьлиения структурно-механических свойств, раствор дополнительно содержит органическую коллоидную фазу при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Полимерный.флокулянт общего действия 0,1 - 1,0; , Органическая коллоид- ная фаза2,5 - 25,0 Углеводородная фаза 2,0 - 40,0 Водорастврримые неорганические добавки 3,0 - 35,0 Вода . 29,5-70,5 2.Раствор по П.1, отличающийся тем, что S -качестве полимерного флокулянта он содержит полиакриламид и/или, полиэтиленоксид. 3.Раствор по П.1, о т л и ч а юш и и с я тем. что в качестве органической коллоидной фазы хэн содержит соли лигносульфоновых или гуминовых кислот или смесь окисленного петролатума с дизельным топлнвсяш в соотношении 1:1 (реагент СМАД-1), или высоко-д окисленный битум, или их- смеси. 4.Раствор по П.1, отличающийся тем, что в качестве углеводородной Фазы он содержит нефть ил Т дизельное топливо. 5.Раствор по П.1. отлич ающ и и с я тем, что в качестве неорганических водораствори1«ых добавок он содержит хлорид натрия или калия, или хлорид кальция, или хлорид маг4;: ния, или алюминат натрия, или силикат натрия, или окись кальция, или окись СО СЛ магния, или гидроокись натрия, или калия, или их смеси.

Компоненты

2,5 2,5

18 15 40 10 2

20

22 13 22

35

1,0

20 10 20

10 3

10

Полимерный флокулянт общего действия 0,1 - 1,0 Органическая коллоидная фаза2,5-25,0 Углеводородная фаза 2,0 - 40,0 Водорастворимые не- . органические добавки 3,0 - 35,0 Вода 29,5-70,5 В качестве полимерного флокулянта раствор содержит полиакриламид (ПАА) и/или полиэтиленоксид.

р качестве органической коллоидной фазы раствор содержит соли лигносульфоновых или гуминовых кислот, или смесь окисленного петролатума с дизельным трпливом в соотношении i 1:1 (реагент СМАД-1), или высоко-; окисленный битум, или их смеси.

В качестве углеводородной фазы раствор содержит нефть или дизельное топливо.

В качестве неорганических водорастворимых добавок раствор содержит хлорид натрия лли калия, или хлорид кальция, или хлорид магния, или алюминат натрия, или силикат натрия, или окись кальция, или окись магния, или гидроокись натрия или калия, или их смеси.

В глинистых растворах коллоидная фаза образована неорганическими частицами глины. При наличии в составе бурового раствора флокулянта образую. щиеся флокулы глинистых частиц оседают вследствие разницы между Плотностями воды и глинистых частиц. Органические частицы в присутствии флокулянтов также образуют флокулы, которые, однако, не оседают, так как плотность органического вещества i мало отличается от плотностиводы.

Получение беэглинистого бурового раствора заключается в переводе водорастворимых органических веществ путем высаливания в ограниченно растворимое или нерастворимое состояние и распределении , путем перемешивания нераствориг 1х в Бодё органических соединений

(СМАД-1, ВОБ с последующим пространственным сшиванием образовавшейся коллоидной органической фазы полимерным флокулянтом.

В табл. 1 приведены состав и рвойства буЕЮвого безглинистого раствора при различных концентрациях компонен тов.

1 а б л и ц а 1

Kof/поненты

Все составы имеют показатель фильтрации от О до 8,5 см за 30 мин. Повышение вязкости и с груктурно-ме- 45 ханических свойств раствора осуществляется добавлением УЩР, СМАД-1 или ЕЮВ. Вегулирование плотности производится водорастворимыми неорганическими солями щелочных и щелочноземель-50 ных металлов в пределах р 1020 1370 кг/м.

В диапазоне рН 1-7 в качестве полимерного флокулянта можно использовать как ПАА, так ПЭО .или их смесь.

При рН 7 полиакриламид использовать нельзя, так как он в щелочной среде гидролизуется и теряет флокулирукяцйе свойства и стойкость к действий ионов щелочноземельных маталлов. При рН 7 необходимо использовать ПЭО. Пределы концентраций полимерных флокул; нтов установлены от О , 1 до ( 1,0% с учетом пропорции с количеством органической коллоидной Фазы и

сохранения избытка полимера для флокуляции выбуренной породы.

Из табл. 1 видно, что максимальнов содержание органической коллоидной фазы составляет: 25%, при которой достигается наиболее иизкое значение показателя фильтрации, удовлетвори-:тельные вязкость и статическое цапряжение сдвига. Дальнейшее увеличение концентрации органической коллоидной фазы экономически нецелесообразно. Удовлетворительное значение

Продолжение табл. 1

показателя фильтрации достигается уже при концентрации органической коллоидной фазы 2,5%.

Содержание углеводородов в растворе определяется требуемой плотностью и необходимь ш смазывающими свойствами.

В табл. 2 приведены составы предлагаемого бурового раствора и известного для определения параметров с целью их сопоставления.

Углеводородная фаза

Неорганические водорастворимые добавки

Органическая коллоидная фаза

Эмульгатор

-Предлагаеколй безглинистый буровой раствор имеет параметЕ«л: ф 5 смЗ/ЗОмин; Т 35 cj СНС / « 5/11 дПа, Параметры известного бурового безглинистого раствора: см/ЗО мин; с; дПа. .

Проведенные испытания показываютj что предлагаемый буровой безглинистый раствор в отличие от известного обладает необходимыми технологичесйими характеристиками -. показателем фильтрации, вязкостью и статическим напряжением сдвига и может исполь- : дойаться при бурении неустойчивых 1 линистых отложений и проницаемых пластов.

Все компоненты бурового раствора, кроме ПАА и ПЭО, являются недорогими и недефицитными, широко используемыми при бурении скважин. ПолиДизельноетопливо 4

10

КССБ 15

Сульфоиол 0,05

мерный флокулянт ПАА. производится в гелеобразном виде и в виде гранул. Полиэтиленоксид производится в виде порошка.

Предлагаемый буровой раствор можно применять при бурении газоносных горизонтов с аномально низким пластовым давлением, что позволит сниз ть плотность раствора на 200 кг/м уменьшить содержание . твердой фазы иза счет этого повысить скорость бурения на 35-40%. При бурении в интервале 3030-3950 м уменьшение времени строительства скважины составляет 20-25 дней. Экономия от сокращения времени строительства эксплуатационных скважин, глубиной свыие 3500 м, при роторном способе бурения составляет 18-23 тыс.руб. на одну скважину.