Гидрогелевый буровой раствор Советский патент 1987 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к технологии бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам на водной основе и может быть использовано при бурении скважин в сложных геологических условиях.

Цель изобретения - повышение качества раствора за счет улучшения структурно-механических характеристик.

Буровой раствор приготовляется по , следующей методике.

Активацию затравки осуществляют следующим образом. Древесный угольный порошок фракции О-1000 мкм в виде определенной навески выдерживают в среде концентрированного раствора едкого натра в течение 20-24 ч. Затем щелочную угольную затравку вводят в насыщенный раствор бишофита плотностью 1260-1280 кг/м. С целью гомогенизации при перемешивании суспензию разбавляйт раствором хлорида натрия (плотностью 1900-1200 кг/м ) до требуемого объема. Раствор стабилизируют КМ1-600 в виде 5%-ного раст вора в насьпценыом растворе хлорида натрия.

Древесный угольный порошок представляет собой продукт пиролиза древесины хвойных пород (например, лиственницы, сосны и др).

В табл.1 приведены составы буровых растворов с активированными до10

15

20

25

30

в течение 24 ч. После чего П1елочную асбестовую суспензию смешивают с 325 мл 60%-ного раствора бишофита. Дополнительно раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 300 мл. Для стабилизации в суспензию вводят 5%-ный раствор КМЦ-600 до общего объема 1000 м

Пример 3. Древесный угольный порошок фракции 500-1000 мкм в количестве 1,21 г выдерживают в 24 раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м в течение 24 ч. Полученную угольную суспензию вводят в 160 мл 60 %-ного раствора бишофита. Раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия, в количестве 715 мл. Дополнительно в систему вводят 5 %-ный раствор КМЦ-600 до получения общего объема 1000 мл.

Пример 4. Навеску асбеста 1,21 г выдерживают в 24 мл раствора едкого натра плотностью tlOO кг/м в течение 24 ч. Полученную асбестовую затравку смешивают с 160 мл 60 %-ного раствора бишофита. Раство разбавляют насыщенным раствором .хло рида натрия в количестве 715 мл. Дополнительно в систему вводят 5 %-ный раствор КМЦ-600 до получени объема 1000 мл.

Пример 5. Древесный порошо фракции 10-100 мкм в количестве 3,66 г выдерживают в 42 мл раствора

бавками и их реологические параметры едкого натра плотностью 1100 кг/м .

в табл.2 - составы буровых растворов на основе активированных угольных затравок и их технологические свойства, в табл. 3 - данные, иллюстрирующие влияние дисперсности угольного порошка на качество буровых растворов.

Пример 1. Древесный угольный порошок фракции 500-1000 мкм в количестве 6,15 г выдерживают в 61 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м в течение 24 ч. После чего щелочную угольнзда суспензию смешивают с 325 мл 60%-ного раствора бишофита. Дополнительно раствор разбавляют насьщенньм раствором хлорида натрия в количестве 300. мл. Для стабилизации систему обрабатьюают 5%-ным раствором КЩ-600 до общего объема 1000 мл.

Пример 2. Навеску асбеста 6,1 г выдерживают в 61 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м

5

0

5

0

в течение 24 ч. После чего П1елочную асбестовую суспензию смешивают с 325 мл 60%-ного раствора бишофита. Дополнительно раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 300 мл. Для стабилизации в суспензию вводят 5%-ный раствор КМЦ-600 до общего объема 1000 мл.

Пример 3. Древесный угольный порошок фракции 500-1000 мкм в количестве 1,21 г выдерживают в 24 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м в течение 24 ч. Полученную угольную суспензию вводят в 160 мл 60 %-ного раствора бишофита. Раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия, в количестве 715 мл. Дополнительно в систему вводят 5 %-ный раствор КМЦ-600 до получения общего объема 1000 мл.

Пример 4. Навеску асбеста 1,21 г выдерживают в 24 мл раствора едкого натра плотностью tlOO кг/м в течение 24 ч. Полученную асбестовую затравку смешивают с 160 мл 60 %-ного раствора бишофита. Раствор разбавляют насыщенным раствором .хлорида натрия в количестве 715 мл. Дополнительно в систему вводят 5 %-ный раствор КМЦ-600 до получения объема 1000 мл.

Пример 5. Древесный порошок фракции 10-100 мкм в количестве 3,66 г выдерживают в 42 мл раствора

едкого натра плотностью 1100 кг/м .

0

5

0

5

Полученную суспензию смешивают с 242 мл 60 %-ного раствора бишофита. Раствор разбавляют насьш1енным раствором хлорида натрия в количестве 510 мл. Стабилизацию системы проводят путем ввода 5 %-ного раствора ККЦ-600 до получения общего объема ,1000 мл.

Пример 6. Навеску асбеста 3,66 г выдерживают в 42 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м Полученную асбестовую затравку смешивают с 242 мл 60 %-ного раствора, бишофита. Раствор разбавляют насьш1енным раствором хлорида натрия в количестве 510 мл. Стабилизацию системы проводят путем ввода 5 %-ного раствора КМЦ-600 до получения общего объема 1000 мл.

Пример 7. Древесный угольный порошок фракции 100-500 мкм в количестве 6,15 г выдерживают в 42 мл раствора едкого натра плотностью

1100 кг/м в течение 24 ч. Полученную уг ольную суспензию смешивают с 242 мл 60 %-ного раствора бишофита. Раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 4)0 мл. Для стабилизации систему обрабатывают 5 %-ным раствором КМЦ-600 до общего объема 1000 мл,

Пример 8. Древесный угольный порошок фракции 100-500 мкм в количестве 3,75 г выдерживают в 43 мл раствора едкого натра.плотностью 1100 кг/м в течение 20 ч. Полу-1енную угольную суспензию смешивают с 500 мл 60 %-ного раствора бй- шофита. Раствор разбавляют насыщенным раствором хлорида натрия в количестве 55 мл и обрабатывают 5 %-ным раствором КМЦ-600 до общего объема 1000 мл.

Пример 9. Древесный угольный порошок фракции 100-500 мкм в количестве 3,6 г выдерживают в 42 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м в течение 24 ч. Полученну угольную суспензию смешивают с 127 м 60 %-ного раствора бишофита. Раствор обрабатывают насыщенным раствором хлорида натрия в объеме 525 мл. Раствор стабилизируют путем ввода 300 .мл 5 %-ного раствора КМЦ-бОО.

Пример 10. Древесный угольный порошок фракции 100-500 мкм в количестве 9,76 г выдерживают в 42 м раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м в течение 24 ч. Полученную суспензию смешивают с 242 мл 60 %-ного раствора бишофита. Раствор обрабатьгоают насыщенным раствором хлорида натрия в объеме 400 мл. Раствор стабилизируют 5 %-ным раствором КМЦ-600, объем системы доводят до 1000 мл.

Пример 11, Древесный уголь- ный порошок фракции 100-500 мкм в количестве 0,61 г выдерживают в 42 M раствора едкого натра плотностью 1100 кг/н в тевение 24 ч. Полученную суспензию смешивают с,242 мл 60 %-ного раствора бишофита. Раствор разбавляют насыщенньм раствором хлорида натрия в объеме 400 мл, вводят 5 %-ный раствор КМЦ-600, затем объем раствора доводят до 1000 мл.

Пример 12. Древесный угольный порошок фракции 10-100 мкм в количестве 3,66 г выдерживают в 97 мл раствора едкого натра полностью

5

0

5

Q

с

0

1100 течение 24 ч. Полученную суспензию смешивают с 242 мл 60 %-мо- го раствора бишофита. Раствор р азбав- ляют насыщенньм раствором хлорида натрия в объеме 350 мл, добавляют - 5 %-ный раствор КМЦ 600 и затем объем системы доводят до 1000 мл.

Пример 13. Древесный угольный порошок фракции 10-100 мкм в количестве 3,66 г выдерживают в 12 мл раствора едкого натра плотностью 1100 кг/м в течение 24 ч. Полученную суспензию смешивают с 242 мл 60 %-Пого раствора бишофита. Раствор разбавляют нacьш eнным раствором хлорида натрия в объеме 540 мл, добавляют 5 %-ный раствор КЬЩ-бОО, объем системы доводят до 1000 мл.

Из данных табл.1 видно, что изменение концентрации бишофита 8 - 20 мас.%, древесного угольного порошка 0,05 - 0,5 мас.% заметно влияет на реологические и структурно-механические свойства бурового раствора.

Сравнивая показатели раствора, содержащего в качестве активированной добавки асбест, с показателями раствора на основе древесного угольного порошка, видно, что у последнего они Bbmie (таблица 1 , опыты 2, и 1 , 3,5).

При содержании древесного угольного порошка менее 0,1 мас.% раствор имеет статическое напряжение сдвига, равное О. Увеличение содержания древесного угольного порошка от 0,5 до 0,8 мас.% не способствует повьшхению статического напряжения сдвига.

Таким образом, оптимальный расход древесного угольного порошка, используемого для затравки, равен 0,1-0,5 мас.%.

В табл.2 приведены результаты опытов по оценке качественных покйзате- лей буровых растворов на основе активированных УГОЛЬНЫХ затравок, где в качестве щелочей применяют едкое кали, гидрат окиси кальция, едкий натр; в качестве реагентов-стабилизаторов - карбоксиметилцеллюлозу( 600) и модифицированньй крахмал (НК).

Как видно из табл.1, применение различных щелочей в указанных пределах 0,2-0,5 мас.% эффективно при приготовлении растворов, содержащих древесный угольный порошок. Полученные гидрогелевые системы имеют хорошие реологические и структурно-механические показатели.

Применение в качестве стабилизатора модифицированного крахмала (0,5-J,5 мас.%) не позволяет качественно влиять на показатель фильтрации. Рабочие показатели бурового раствора достигаются при повышении концентрации МК до 3 мас.%.

Как видно из данных табл. 3, буровые растворы, содержащие древесный угольный порошок фракции 10-1000 мкм имеют достаточно высокие iструктурно- механические показатели.

При увеличении размера фракции древесного угольного порошка до 2000 мкм наблюдается заметное снижение данных показателей. Кроме того, с ростом размера угольных частиц возникают трудности технологического характера в процессе приготовления раствора (возможность седиментации частиц в системе), а также в процесс ее очистки.

Формула изобретения

Гидрогелевый буровой раствор, содержащий бишофит, хлористый натрий, щелочь, карбоксиметилцеллюлозу с мол. массой 600, воду и-затравку, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества раствора за счет улучшения структурно-механических характеристик, в качестве затравки он содержит древесный угольньй порошок фракцией от 10 до JOOO мкм при следующем соотношении ингредиентов, мае.%:

0

10,0 - 20,0

15,0 - 21,0 0,2 - 0,5

5

Бишофит

Хлористый натрий

Щелочь Карбоксиметилцел- люлоза с мол.

массой 600 0,5 - 1,5 Древесный угольный порошок0,1- 0,5

ВодаОстальное

15,01230ЗА,5

15,0123044,0

21,0I2IO18,0

21,0121017,0

18,5122050,0

18,5122030,0

18,5122075,0

11,51250480,0

22,0120020,0

18,0122064,0

18,5122019,0

17,01220240,0

19,0122018,0

Редактор Н.Рогулич

Составитель Л.Бестужева Техред М.Ходанич

Заказ 860/25 Тираж 634Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфкческое предприятиеJ г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Т«блнца2

Корректор Г.Решетник

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для бурения нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - повьппение структурно-механических характеристик бурового раствора (БР). Состая БР включает следующее соотношение ингредиентов, мас.%: бишофит 10,0- 20,0; хлорид натрия 15,0-22,0; щелочь 0,2-0,5; реагент - стабилизатор 0,5-1,5, в качестве активированной затравки - древесный угольный порошок 0,1-0,5; вода остальное. Готовят БР следующим образом: древесный угольный порошок фракции 10- 1000 мкм выдерживают в среде концентрированного раствора едкого натра в течение 20-24 ч. Полученную смесь добавляют в насыщенный раствор бишо- фита. Для гомогенизации указанной смеси суспензию разбавляют рассолом натрия. Стабилизируют БР реагентом- стабилизатором. Описанный БР может быть использован при бурении скважин в сплошныхг геологических условиях. 3 табл (Л to со 00 1C со ел