ИЗВЕСТКОВЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР Советский патент 1995 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению газовых и нефтяных скважин, в частности к буровым растворам.

Целью изобретения является улучшение качества известкового бурового раствора за счет повышения его стабильности.

П р и м е р 1. Приготовили раствор 30 мас. КСДБ и при перемешивании ввели 4 мас. кальцинированной соды. После перемешивания в течение 2 ч добавили 32 мас. извести. Приготовленную смесь разбавили водой в четыре раза до концентрации компонентов, мас. КСДБ 7,5; кальцинированная сода 1; известь 8; вода остальное. Параметры раствора на следующий день были: Т 19с, В 10,5 см³/30 мин, ρ 1010 кг/м³, СНС _1/10 0.

П р и м е р 2. В раствор 50 мас. СКДБ добавили при перемешивания 16 мас. алюмината натрия. После перемешивания в течение 2 ч добавили 16 мас. извести. Затем приготовленную смесь разбавили вдвое до концентрации компонентов, мас. КСДБ 25; алюминат натрия 8; известь 8; вода остальное. Параметры раствора на следующий день были: Т 32с, В 2 см³/30 мин, ρ 1020 кг/см³, СНС _1/10 8,2/16 дПа.

П р и м е р 3. В раствор 30 мас. КСДБ добавили при перемешивании 5 мас. кальцинированной соды. После перемешивания в течение 2 ч добавили 5 мас. извести. Затем приготовленную смесь разбавили водой до концентрации компонентов, мас. КСДБ 15; кальцинированная сода 2,5; известь 2,5; вода остальное. Параметры раствора на следующий день были: Т 19с, В 6,5 см³/30 мин, ρ 1010 кг/м³, СНС _1/10 0/0.

Алюминат натрия отход содового производства ПО "Каустик" имеет средний химический состав, мас. NaAlO₂ 66,7-71,3 Na₂CO₃ 11,7-13,3 NaCl 16,0-21,0
Кроме того, в буровой раствор при необходимости добавляют обычные смазывающие пеногасящие и утяжеляющие добавки.

Максимально возможными ингибирующими свойствами обладают известковые безглинистые системы с высоким рН.

Это было установлено в экспериментах по воздействию моделей фильтров буровых растворов на керновой материал при комнатной температуре и на отпрессованные глинистые образцы при нагревании в автоклаве при 150^оС. Эксперимент с керновым материалом производили по следующей методике. Керн аргиллита со скважины N 23 Ланная из араукаритовой свиты верхнего карбона был отмыт от бурового раствора и измельчен. Отобрали фракцию с размером кусочков 2-5 мм, высушили при 105^оС и приготовили навески по 30 г. Затем керновый материал поместили в сосуды емкостью 0,5 л, добавили по 0,35 л моделей фильтратов буровых растворов (см. табл. 1). Сосуды вращали 64 ч на установке, которая совершала за 4 с один оборот через каждые 60 с. Общее время контакта кернового материала с моделями фильтратов буровых растворов составило 240 ч. Затем керновый материал просеяли через сито и остаток с размером частиц более 3 мм высушили и взвесили.

Как видно из данных табл. 1, лучшая устойчивость аргиллитового кернового материала была в среде, которая содержала избыток извести, лигносульфонаты и щелочной (электролит при рН 12,8. В отсутствие извести лигносульфонаты и щелочи являются интенсивными диспергаторами глинистых частиц. Однако емкость этих трех компонентов обеспечивала максимальное ингибирующее действие на керновый материал выше, чем действие только извести. Это можно объяснить тем, что при взаимодействии извести, щелочи и глинистого минерала рост кристаллов кальциевых алюмосиликатов задерживается на стадии образования мелкодисперсной зародышевой фазы вследствие адсорбции лигносульфонатов. Таким образом, смесь известь-лигносульфонаты-щелочь можно назвать синергетической.

Глинистые образцы цилиндрической формы для испытаний в автоклаве прессовали под давлением 20 МПА 30 мин из бентонитового глинопорошка с добавлением 7% воды. Глинистые образцы прогревали в автоклаве при 150^оС 7 ч в среде раствора 1 и 3 (см. табл. 1). После прогрева было установлено, что из раствора состава 3 образец извлечь невозможно, так как он полностью разрушили. Образец, извлеченный из раствора состава 1, не только сохранил форму, но поверхность става прочнее. На основании результатов экспериментов можно сделать вывод о том, что фильтрат бурового раствора, содержащий известь, лигносульфонат и щелочь, обладает большими ингибирующими свойствами, чем фильтрат, содержащий ингибитор хлористый калий, органический стабилизатор КМЦ и щелочной электролит гидроокись калия.

Известковый буровой раствор на основе органической коллоидной фазы готовят следующим образом.

Сначала в водный раствор лигносульфонатов вводят щелочной электролит и полученный раствор перемешивают. Затем в раствор добавляют известь. При этом протекают реакции
Na₂CO₃+Ca(OH)₂ __→ CaCO₃ + 2NaOH или
2NaAlO₂+Ca(OH)₂ __→ Ca(AlO₂)₂ +2NaOH
Известь должна быть введена в таком количестве, чтобы после протекания всех обменных реакций и образования кальциевых лигносульфонатов остался избыток непрореагировавшей гидроокиси кальция.

В готовый буровой раствор при необходимости дополнительно вводят смазывающие и пеногасящие добавки и утяжелитель.

Свойства известкового бурового раствора в зависимости от содержания компонентов приведены в табл. 2.

Параметры растворов замеряли на стандартных приборах через 1 сут после приготовления. Во всех растворах рН > 11. Параметры состава 10 замеряли после прогрева в течение 6 ч при 100^оС.

Исследование стабильности заключалось в приготовлении составов сравниваемых растворов, утяжелении их баритом и замере технологических параметров и стабильности. Стабильность определяли на стандартном приборе ЦС-2. Методика определения заключалась в выдержке в течение 1 сут исследуемого раствора в приборе и последующем замере плотности в верхней и нижней части прибора. Стабильность выражена в процентах путем расчета по формуле Ст. ( ρ₁ / ρ₂ ) ˙ 100%
Для утяжеления раствора использовали соль NaCl и барит плотностью 4,35 г/см³. готовили сначала базовую рецептуру раствора, которую затем утяжеляли до плотности 1,7; 2,0 и 2,3 г/см³.

Составы и параметры растворов приведены в табл. 3.

Из результатов исследования видно, что предлагаемый буровой раствор, содержащий в качестве органической коллоидной фазы КСДБ, даже при низких вязкости и статическом напряжении сдвига полностью стабилен (снижение стабильности на 0,5% в пределах погрешности замера плотности). Известный буровой раствор при высоких вязкости и СНС обладает низкой стабильностью. Вследствие потери известным раствором текучести утяжелить его до 2/3 г/см³ не удалось.

ИЗВЕСТКОВЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР на основе органической коллоидной фазы, содержащий щелочной электролит, гидроокись кальция и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества бурового раствора за счет повышения его стабильности, в качестве органической коллоидной фазы раствор содержит концентрат сульфит-дрожжевой бражки или сульфит-спиртовую барду, а в качестве щелочного электролита алюминат натрия или кальцинированную соду при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Концентрат сульфит-дрожжевой бражки или сульфит-спиртовая барда 7,5 - 25,0
Алюминат натрия или кальцинированная сода 1,0 8,0
Гидроокись кальция 0,1 1,0
Вода Остальное