Буровой раствор Советский патент 1986 года по МПК C09K7/00 

Изобретение относится к бурению газовых и нефтяных скважин, в частности к промывке ствола скважин при вскрытии и проходке продуктивных горизонтов, флюиды которых содержат сероводород.

Целью изобретения является снижение коррозионной активности бурового раствора по отношению к стальному оборудованию в условиях сероводород- ной агрессии.

Гексаметилентетрамин (уротропин)- (CH)gN4 - низкомолекулярный полиамин жирного рода. Хорошо растворим в воде (150 г на 100 г воды при 20°С и в спирте.

Конденсированная сульфид-спиртовая барда (КССБ)- продукт конденсации сев с формальдегидом и фенолом в кислой среде с последующей нейтра- лизацией щелочью.

Буровой раствор готовят следующим образом..

Пример 1. В исходный буровой раствор, состоящий, г: бентонитовьй глинопорошок 100 г, КССВ 60, хлорид .кальция 10 г, гидроксид натрия 2 и вода 915 вводят 0,05-3,0 мас.% (0,530 г) гексаметилентетрамина (примеры 3-19). .

Технологические параметры .полученных буровых растворов приведены в табл. 1.

Ввод гексаметилентетрамина (ГМТА) в концентрациях 0,1-3,0 мас.% не ока зывает отрицательного влияния на технологические параметры бурового раствора. При концентрациях реагента, превышающих 3,0 мас,%, наблюдается рост величин предельного статическо- го напряжения сдвига бурового раствора.

Исследование сравнительЕШЙ, стойкости к коррозионному растрескиванию проводят на образцах, представленных проволокой из углеродистой стали 65 Г, диаметром 1,8 мм, при приложении одноосного растяжения 12,3 МПа (0,5 от предела прочности стали).

В течение всего времени испытания буровые растворы продувались сероводородом с расходом 1,5-2 дм /ч.

Вуровой раствор, насыщенньш сероводородом, в котором образец разрушается менее, чем за 24 ч, считается высокоагрессивным по способности вызывать сероводородное растрескивание стали под напряжением, а малоагрес

5

0

5 0

5 о

5

o

5

сивным - в котором образец не разрушается в течение 100 ч.

Результаты испытаний, проводимых по указанной методике в устройстве ИМЕТ (институт металлургии), приведены в табл. 2, где даны средние величины определения времени коррозионного растрескивания испытуемой стали, полученные в ходе трех экспериментов.

- t

Анализ данных табл. 2, проведенный на основе описанной методики сравнительной оценки стойкости углеродистой стали к коррозионному растрескиванию под напряжением, показывает, что высокоагрессивный по отношению к испытуемой стали исходный хлоркальциевый буровой раствор по данному показателю незначительно . улучшается после добавления 3 мас.% реагента Т-66. Только при обработке исходного бурового раствора водорастворимым низкомолекулярным полиами- ном жирного ряда (ГМТА) в количестве 0,1-3,0 %.достигается резкое увеличение времени коррозионного растрее- ) кивания испытуемой стали под напряжением, позволяющее считать полученный бу11овой раствор малоагрйссивным по отношению к углеродистой стали. Достаточно низкая агрессивность бурово-- го раствора достигается добавлением в него 1 мас.% ГМТА с одновременным получением необходимых структурно- механических и минимальных фильтрационных параметров бурового раствора, в связи с чем такой раствор следует считать оптимальным.

Повышение устойчивости углеродистой стали к коррозионному растрескиванию при воздействии сероводорода или сульфидов проявляется и при более высоких концентрациях ГМТА (см. табл, 2)„ Однако при этом наблюдается рост величин предельного статического напряжения сдвига буровьсх растворов, который при концентрациях реагента, превьшающих 3,0 мас.% становится весьма ощутимым.

Таким образом, нижний предел концентрации водорастворимого ГМТА в предлагаемом буровом растворе устанавливается равным 0,1 мас.%, так . как при уменьшении данной концентрации резко уменьшается время коррозионного растрескивания углеродистой стали под воздействием сероводорода. Верхний предел - 3,0 мас.% определяется отсутствием необходимости проведения дополнительной химобработки исходного раствора в течение длительного времени при бурении.

В некоторых случаях при бурении скважин стабилизация хлоркальциево- го бурового раствора может осуществляться вместо КССБ другими реагентами, например карбоксиметилцеллкшозой (КМЦ) или модифицированным крахмалом

ческое напряжение сдвига и водоотдача (см. табл. 3).

Приведенные в табл . 3 данные показывают, что из условий сохранения необходимых технологических параметров хлоркальциевого бурового раствора, позволяющего предупреждать коррозионное растрескивание углеродистой стали под напряжением при воз- (МК-1). Однако сочетание водораство- toдействии сероводорода или сульфидов, римого ГМТА с КМЦ или МК-1 в обычнонеобх одимо сочетать дополнительное применяемых концентрациях делаетвведение в исходный буровой раствор практически невозможным достижениеводорастворимого низкомолекулярного необходимых технологических парамет-полиамина жирного ряда с обработкой ров бурового раствора, таких как 15раствора конденсированной сульфид- условная вязкость, предельное стати-спиртовой бардой (КССБ).

ческое напряжение сдвига и водоотдача (см. табл. 3).

Приведенные в табл . 3 данные показывают, что из условий сохранения необходимых технологических параметров хлоркальциевого бурового раствора, позволяющего предупреждать коррозионное растрескивание углеродисТаблиц 1

Исходный (пример 1 в

табл. 1)

Исходньй + 3 мас.% реагента

Т-66 (прототип)

Исходный + 0,05 мас.% гексаметилентетрамин (ГМТА)

Исходный + 0,1 мас.% ГМТА

Исходный +0,2 мас.% ГМТА

Исходный +0,5 мас.% ГМТА

Исходный +1,0 мае Л ГМТА

Исходный +2,0 мас.% ГМТА

Исходный +3,0 мас.% ГМТА

31 36 87

204 228 272

Н,Т.375447

Редактор Э.Слиган

Составитель Борискина

Техред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец

Заказ 4881/20Тираж 644Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Таблица 2

Таблица 3

4,0

11,3

6,1