Способ приготовления солесодержащих буровых глинистых растворов Советский патент 1984 года по МПК C09K7/00 

Ю

ю а

CD Изобретение относится к технологии бурения нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин, в частности к технологии приготовления буровых раетворов на водной основе. Известен способ приготовления солесодержащйх буровых глинистых растворов, заключающийся в смешивании с пресной водой глины для предварительного ее гидратирования, обработке пресной суспензии химическими реагентами, вводе в раствор соли, ее измельчении и растгвррении с помощью фрёзерно-струйной мельницы и утяжеле ниираствора:. Этот способ осуществля ется как при приготовлении ограниченной порции раствора в отдельной емкости, так и при переводе пресного раствора, на котором осуществлялось бурение скважины,в соденасыщенный при непрерывной циркуляции через скважину С1J. Недостатком этого способа являет.ся повышение значений показателей реологических свойств раствора: вязкости, динамического и статического напряжений сдвига. При вводе в раствор соли выше определенного содержания начинается значительное загустевание раствора, что ведет к повышени давления в. манифольде буровьпс насосов в 2-3 раза. Как показала практика, перевод пресного раствора в соле насыщенный сопровождается повьш1ейием условной вязкости раствора с с до 150 си нетекучей, а динамического напряжения сдвига с 9-9,5 Па до 27-42 Па, что требовало постепенного ввода сОли в течение .10-12 циклов прокачки раствора через скважину. ... . . , ; Наиболее близким к изобретению яв ляется способ приготовления солесодержавых буровых глинис тмх рас творов включающий ввод соли в пресный глинистый раствор и диспергирование сме си глинистого раствора с солью прока чиванием гидродинамический излучательВ известном способе в глинистый раствор вводят соль, одновременно прокачивая смесь через диспергатор гидродинамический излучатель. Гидродинамическая обработка существенно изменяет картину развития деформациомных процессов при воздействии злектролитов на глинистые частицы, а именно высокая дисперсность частиц, возникающая в результате механи ческого и кавитационного воздействия в диспергаторе, способствует увеличению в системе глина - вода - электролит контактов, ответственных за развитие быстрых эластичных деформаций, т.е. разжижает .систему. Максимальный разжижающий эффект в известноМ способе достигается за 14 циклов прокачки через диспергатор. Наиболее целесообразно использование для осуществления известного способа струеформирующих устройств 2J Недостатком известного способа является излишняя энергоемкость и длительность процесса, так как смесь соли с глинистой суспензией пропускается через диспергаторв течение всего времени ввода соли. Целью изобретения является снижение энергоемкости процесса и времени приготовления раствора. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготовления солесодержащих буровых глинистых растворов, включающему ввод соли в пресный глинистый раствор и диспергирование смеси глинистого .раствора с солью прокачиванием через гидродинамический излучатель, прокачивание смеси глинистого раствора с солью через гидродинамический излучатель осуществляют при содержании соли, равном 50-130% от его критического значения, определяющего максимальное загущение недиспергированного раствора. . Введение соли в глинистый раствор, приготовленный на пресной воде, сопров.олиается ростом его реологических параметров (условной вязкости, кажущейся вязкости, статического и динамического напряжения сдвига). Любой из этих параметров в достаточной мере отражает изменение содержания соли. Используются параметры - статичес-, кое напряжение сдвига (в) за 1 мин и предельное динамическое напряжение сдвига (Гд) , При вводе поваренной соли в глинистый раствор ее критическое Массовое содержание, вызывающее максимальное пдвьпиение условной вязкости и динамического напряжения сдвига, равно 16,5-18%, а при вводе хлористого калия - 1,8-2,2% (фиг. 1). На фиг. 2 показаны полученные нами графические зависимости изменения статического напряжения сдвига за

1, МШ1 (0) и предельного динамического напряжения сдвига (j,) глинистых растворов от концентрации в них КС1 как для химически необработанных растворов, так и обработанных 0,05% КМЦ. .

При концентрациях КС 1, равных околокритическому ее значению, несмотря на то, что параметры суспензии неэамеримы, четко видно, что рекомендуемый нами интервал включения диспергаторов практически сохраняется даже после химобработки . 0,Q5% КЩ (фиг. 2) .

На фиг. 3 показаны графические зависимости изменения параметров глинистого раствора от концентрации NaCl для химически обработанного 2,5% УЩР и необработанного раствора.

В этом значение критической концентрации NaCl и случае химобработаиного раствора несколько «гаже, чем для необработанного (на 2%).

Способ осуществляется следующимобразом.

В пресную воду засыпается расчетное количество глияопорошка, суспензия перемсгтавается до полн.ой гидрата|Ции гллиы. Затем суспензию обрабатывают карбонатом натрия, УВД или КМЦ, после чего вводят поваренную соль. Всю обработку ведут при прокачивании раствора через скважину или в отдельной емкости при постоянном перемешиваний. После достижения содержания соли в растворе 8,25-9%, последний подают Яасрсом в струеформирующее устройство - гидродинамический излучатель, например диспергатор струя в струю.

При этом перепад давленияна соплах диспергатора должен быть не менее МПа; наиболее реальное значение перепада давления в операции 6-10 Ша, Скачкообразно повышают содержание соли в растворе, прокачиваемой через диспергатор, до 22-23%. После достижения содержания соли в растворе 23% диспергировать раствор нецелесообразно, так как при дальнейшем вводе соли до насыщения (26,4%) она будет коагуля 1ион о разжижать раствор,

Таким образом, наибольший эффект, при котором наблюдаются наименьшее время соленасыщения растворов и минимальные энергозатраты процесса, достигается диспергированием раствора при содержании в нем соли только в пределах, соответствующих наибольшему загущению растворов, т.е. в интервале 0,5-1,3 ( 50-130%) от критического содержания.

Предлагаемый способ вг.ода соли в пресный глинистый буровой раствор осуществляют на бурящейся скважине Ахтьфского УБР ПО Краснодарнефтегаз с помощью гидравлического диспергатора струя в струю. Содержание поваренной соли в растворе до 8-8,6 мас.% довюдят перемешивания смеси и прокачки се через скважину в течение одного цикла. Соль при этом растворяется,не- вызывая значительного, загустевания раствора (условная вязкость раствора повышается с 32-35 до 38-40 с, динамическое напряжение сдвига - с 9 до 9,5 Па). Затем, продолжая ввод соли, прокачивают раствор через диспергатор перед подачей его в скважину. Содержание растворившейся соли скачкообразно пормтиают до 21,5-22,5%. Выходящий из диспергатора раствор имеет условную вязкость 50-55 с, динамическое напряжение сдвига - 10-11 Па. После прокачивания раствора с содержанием соли 22% в течение одного цикла через скважину диспергирование прекращают, а ввод соли до насыщения производят обычным способом с перемешиванием. Условная вязкость раствора за время- насьпцения солью не превышает 60 с, динаьп1ческое напряжение сдвига 11 Па, что позволяет прокачивать раствор через скважину, не производительности насоса, и весь процесс осуществляют за три цикла прокачки через скважину -с промежуточной подачей во втором цикле через диспергатор.

Прокачивание раствора через диспергатор интенсифицирует процесс растворения введенной в раствор соли, сокращая до время нахождения его в состоянии, соответствующем околокритическому Ч;одержанию соли. Таким образом, за счет прокачивания через диспергатор бурового раствора с введенной в него солью происходит интенсивное растворение ее, что обеспечивает скачкообразное повышение концентрации соли в растворе.

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СОЛЕСОДЕРЖАЩИХ БУРОВЫХ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ, включающий ввод соли в пресный глинистый раствор и диспергирование смеси глинистого раствора с солью прокачиванием через гидродинамический излучатель, отличающийс я. тем., что,, с целью снижения энергоемкости процесса и времени приготовления раствора, прокачивание смеси глинистого раствора с солью через гидродинамический излучатель осуществляют при содержании соли, равном 50-130% от его критического значения, определяющего максимальное с Ф загущение недиспергированного раствора.