Буровой раствор Советский патент 1984 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к нефтедобывающей промьппленности, в частности к буровым растворам на водной основе применяемым для проводки скважин нефтяных и газовых.

Известны буровые растворы, содержащие в качестве смазывающей добавки СМАД,. СГ, нефть, серебристый графит, сульфонол, олеиновую кислоту Л

Данные растворы имеют невысокие смазочные свойства. Кроме того, опыт применения таких смазочных добавок как СМАД, СГ, нефть, окисленный петролатум выявил, что углеводородная основа упомянутых смазочных добавок исключает применение содержащих их буровых растворов при бурении разве дочных скважин, указанные добавки загрязняют окружающую среду, высокий расход добавок, вызьшает удорожание буровых работ. Известные добавки характериззются высокой пожароопасностью и низкой морозостойкостью, низкой солестойкостью известных добавок СМДД и СГо

Недостатками применения неионогенных и ионогенных ПАВ в качестве смазочных добавок являются незначительный эффект повышения смазочных свойств и высокая вспенивающая- способность.

Известен буровой раствор, содержащий в качестве смазочной добавки смесь алифатических аминов (АНПО) 21

Однако смазочные, противоизносные и крепящие свойства его невысоки.Известен буровой раствор на основе воды, содержащий глину, полимерный понизитель водоотдачи и смазочную добавку З ,

Недостаткамиэтого раствора являются низкие смазочные и противоизносные свойства, наличие углеводородов (шламы и илы нефтеперерабатывающей промьшленности, представляющие собой гидрофильную эмульсию - СНШ), что исключает применение этого раствора при бурении разведочных скважин, высокий расход добавки, низкая морозостойкость и высокая псжароопасность ее.

Цель изобретения - улучшение качества раствора за счет повышения его смазочных, противоизносных и ингибирующик свойств..

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор на основе воды, содержащий глину, полймерньй понизитель водоотдачи и смазочную добавку в качестве смазочной добавки раство содержит полидиметилдиаллиламмонийхлорид при следующем соотношении ингредиентов, мас,%:

Глина5-15

Полимерный понизитель водоотдачи 0,7-1,0 Полидиметилдиаллиламмонийхлорид 0,05-0,5 ВодаОстальное

Полидиметилдиаллиламмонийхлорид представляет собой полимер с молекулярной массой 20-300 тыс. в виде порошка белого цвета или жидкости 30-45%-ой концентрации плотностью 1000-1100 кг/м, хорошо растворимый в воде. Полимер обладает высокой стабильностью свойств при длительном хранении, нелетуч, невзрьшоопасен, негорюч, нетоксичен, не имеет аллерческого запаха. Структурная формула его

U СН;,

На

/

НССН

I СН,

,, СН,

-м V

/

R

R/

В табл. 1 приведено количественно содержание ингредиентов исследованны буровых растворов и смазочные, противоизносные, ингибирующие и флокулнрующие свойства составов.

Из табл. 1 видно,что у предлагаемого бурового раствора (составы 1,2,3) смазочные свойства на М, 1-57,2%) а противоизносные свойства на 16,3-53,4% вьш1е по сравнению с известным буровым раствором.

Помимо высоких смазочных и противоизносных свойств буровой раствор, содержащий предлагаемую добавку, характеризуется повышенными ингибирующими (крепящими) свойствами - минимальными значениями коэффициента набухания (Кл) и максимальньми значениями пластической прочности (Р). Так, в предлагаемом диапазоне концентраций диметилдиаллиламмонийхлорида обеспечивается снижение К„ на 15,765,0% и увеличение пластической прочности (Р) в 1,9-3,9 раза по сравнению с известным буровым раствором, содержащим смазочную добавку СНИШ.

Эффект улучшения смазочных, противоизносных и ингибирующих свойств 3 , 11 достигнут при 30-300-кратной меньшей концентрации смазочной добавки - полидиметилдиаллиламмонийхлорида по сравнению с известной - СНИШ. Предлагаемая смазочная и противоиэносная добавка полидиметилдиаллила1 онийхлорид может быть использована не только для обработки глинистого раствора, но и для технической воды, широко применяемой в качестве буровой жидкости. В табл. 2 приведены примеры применения предлагаемой и известной смазочных добавок для улучшения смазоч-. нык свойств пресной и минерализованной (содержащей 27% NaCI и 10% CaCl воды. Из табл. 2 видно, что смазочные свойства пресной воды с предлагаемой смазо.чной добавкой на 19,1-60,8% выше, а противоизносные свойства на 18,1-54,2% вьше, чем у воды с извест ной добавкой СНИШ. Кроме того, предлагаемая добавка не высаливается в минерализованных среДа, что обеспечивает высокие смазочные и противоизносные свойства минерализованной воды по сравнению с применением в качестве добавки СНИШ. Добавка полидиметилдиаллиламмоний хлорида в техническую воду обеспечивает эффективную очистку воды от тон ко- и грубодисперсных частиц (выбуренной породы) за счет хороших флокулирующих свойств добавки (табл.3) Еще больший положительный эффект обеспечивается при введении предлагаемой добавки полидиметилдиаллил- аммонийхлорида в минерализованную или пресную воду, в которую с помощь компрессора подается воздух (аэрированная промьшочная жидкость). В табл. 4 приведен смазочные, противоизносные, ингибирующие и флокулирующие свойства аэрированной воды, содержащей 27% NaCl и 10% CaCl2 (степень аэрации - 15), при введении в нее известной и предлагаемой добавок. Из табл. 4 видно, что у аэрирован ной жидкости с введением предлагаемой добавки смазочные, ингибрирующие противоизностные ифлокулирующие свойства значительно превосходят таковые у раствора с известной смазочной добавкой. 5 Одням из основных реагентов, применяемых в качестве смазочной и противоизносной добавки в промьшочную жидкость, является ШАД, (базовьй образец). В табл. 5 приведены смазочные, противоизносные, ингибирующие и флокулирующие свойства минерализованных буровых растворов (содержащих 27% Nad и 10% eaCl2) с предлагаемой дббавкой в сравнении со СМАД. Из табл. 5 и 1 видно, что минерализованный буровой раствор, содержащий известную смазочную добавку. значительно уступает по своим смазочным, противоизносным, ингибирующим и флокулирующим свойствам по сравнению с буровым раствором с предлагаемой добавкой вследствие высалирания СМАД. Смазочные и противоизносные свойства определялись на приборе Тимкена фирмы Бароид путем измерения силы тока. (I), которая коррелирует-с коэффициентом трения. Чем меньше сила тока, тем лучше смазочные свойства. Противоизносные свойства оценивались по площади износа (пятна) стальной призмы при ее контакте с вращающимся стальным кольцом (при нагрузке 40 кг) в среде испытьюаемой жидкости. Ингибирующие (крепящие) свойства бурового раствора оценивались по методике, предусматривающей определение коэффициента набухания (К,, см /г) навески глины в среде испытьгг ваемой жидкости и пластической прочности (Р, Г/см) набухших проб глины. Повьштенные ингибирующие свойства промывочной жидкости характеризуются минимальными значениями К2 и максимальньми Р. Таким образом, основными преимуществами предлагаемой смазочной и противоизносной добавки перед известной являются более высокие (на 48 - 55%) смазочные и противоизносные свойства, обеспечивающие улучшение показателей работы долот, повьшение долговечности работы бзфового обору дования,. бурильных и обсадных труб, забойньк двигателей, снижение гидравических сопротивлений, предупреждение прихватов бурильных и обсадных колонн, снижение затрат на химическую обработку раствора, высокие ингибируюtipie (крепящие), свойства, способг твуюйще повышению устойчивости ствола и снижению.вероятности возникновения осложнений в скважине, высокие флокулирующие свойства, обеспечивающие высокую степень очистки промывочной )кидкости от частиц выбуренной породы, что позволят за счет снижения абразивности повысить показатели работы долот, долговечность бурильных труб и бурового оборудования, высокая стабильность смазочных, противоизносных, флокулирующих свойств минерализованной жидкости, низкий расход предлагаемой смазочной добавки (в 30300 раз), что позволит снизить объем транспортных перевозок и до.шо малопроизводительного физического труда и даст дополнительный экономический эффект, отсутствие углеводородной основы, что позволяет использовать предлагаемую добавку при бурении разведочных скважин, высокая морозостойкость (до минус 45-50 С), негорючесть

« cr s с; ю tfl н

О о го Т

г со

es -о

см та

v)

чГ СМ

«- О

о

БУРОВОЙ РАСТВОР на основе воды, содержащий глину, полимерный понизитель водоотдачи и смазочную добавку, отличающийся тем, что, с целью улучшейия качества раствора за счет повьшгения его смазочных противоизносных и ингибирующих свойств, в качестве смазочной добавки раствор содержит полидиметилдиаллиламмонийхлорид при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: 5-15 Глина Полимерный понизитель 0,7-1,0 водоотдачи Полидим е тилдиаллиламмоний(Л 0,05-0,5 хлорйд Остальное Вода

1Л

с

см

А

ЧО

см

00

CSI

см

г- st

- ю

чА

о О

rt

I - ч I о I m

п о m rt

о о и

1Л

ш со

о со

«ъс

X ш и m

- о

1А

-- -г- I

V

Содержание воды во всех примерах до 100%. Содержание воды (пресной или до 100%.

ТабЛИца 3 минерализованной) для всех примеров Содержание аэрированной минерализованной остальное

Содержание ингредиентов, мас.%

Таблица 4

Свойства воды (степень аэрации 15) Таблица 5