Безглинистый полимерный буровой раствор Советский патент 1991 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин, в том числе при вскрытии продуктивных пластов, а также при глушении скважин для проведения подземного капитального ремонта.

Цель изобретения -улучшение качества бурового раствора путем повышения стабильности структурно-механических свойств во времени при одновременном снижении проницаемости образующейся корки при одновременном сохранении низкого показателя фильтрации.

Безглинистый буровой раствор, содержащий полимерный реагент, комплексооб- разователь и воду, в качестве комплексообразователя содержит гидроалюминат натрия в следующем соотношении ингредиентов, мас.%: полимерный

реагент 0,2 - 1,5; гидроалюминат натрия 0,01 - 0,80; вода остальное.

Раствор в качестве полимерного реагента содержит, мас.%: полиакриламид 0,2 - 0,5 или смесь карбоксиметилцеллюлозы с конденсированной сульфит-спиртовой бардой в соотношении 1:1 0,8 - 1,0, или смесь гидролизованного полиакрилонитрила с конденсированной сульфит-спиртовой бардой в соотношении 1:1 0,8 - 1,5.

Гидролизованный полиакрилонитрил получают путем гидролиза отходов волокна нитрон в присутствии гидроокиси калия или натрия при 80 - 90°С. Реагенты берут в соотношении, мас.%: волокно нитрон 8 - 10; NaOH или КОН 7-8; вода остальное.

Гидроалюминат натрия выпускается Ленинградским опытным заводом ВАМИ в виде порошка или гранул.

Химический состав гидроалюмината натрия, %: NazO общ. 25 - 30; NaaO кауст. 25 0

ел ю со ю ю

30: Na20 карбон. 0-1; АЫЭз менее 27 - 30; молекул, отношение Na2O к AiaOa 1-4; 5Юг не более 0,1; РедОз не более 0,02.

Гидроалюминат натрия используют в коммунальном хозйстве в качестве флоку- лянта для очистки сточных и питьевых вод.

В составе бурового раствора гидроалюминат натрия используют как комплексоб- разующий реагент в водном растворе полимера. Благодаря использованию гидроалюмината натрия достигается стабильностью структурно-механических свойств полимерного раствора во времени, при этом снижается проницаемость образующейся при фильтрации раствора корки.

При взаимодействии полимерного реагента с гидроалюминатом натрия происходит сшивка макромолекул с образованием полимерного комплекса и уплотнением пространственной сетки. Это обусловливает повышение структурно-механических свойств полученного раствора. Благодаря этому растоор обладает повышенной стабильностью структурно-механических свойств во времени.

При использовании гидроалюмината натрия в процессе сшиеки участвуют, кроме ионов AI, ионы SI и Ре(Рв20з и 5Ю2 вх одят н состав продукта). Это способствует более плотной сшивке молекул и уплотнению сетки. Кроме того, неоднородность макромолекул поликомплекса как по массе, так и по размерам обусловливает его порышенную адсорбционную активность.

Раствор обладает низкмм показателем фильтрации, а образующаяся при фильтрации полимерная корка (пленка) за счет плотной упаковки макромолекул (глобул) имеет более низкий коэффициент проницаемости.

Таким образом, основными преимуществами раствора являются стабильность структурно-механических свойств во времени за счет снижения химической деструкции, а также снижение проницаемости фильтрационной корки за счет более плотной упаковки макромолекул поликомплекса.

Стабильность структурно-механических свойств бурового раствора способствует более полной очистке скважины от выбуренной породы, экономии химреагентов на дополнительную обработку, повышению срока работы породорэзрушающего инструмента.

Снижение проницаемости образующейся при фильтрации корки обусловливает сохранение естественной проницаемости продуктивного пласта за счет снижения количества поступающего в пласт бурового раствора или его фильтрата.

В лабораторных условиях исследованы СРОйства бурового раствора. На стандартных приборах замеряли параметры растворов: показатепь фильтрации (Ф) на приборе

ВМ-6; статическое напряжение сдвига (СНСшо) на приборе СНС-2; условную вязкость (УВ) на приборе СПВ-5.

Для изучения проницаемости образовавшейся при фильтрации раствора корки

0 используют прибор ВМ-6 следующим образом.

После определения показателя фильтрации (Ф) раствор в фильтрационном стакане заменяют на воду (не разбирая стакан).

5 собираю прибор и фиксируют количество отфильтроиавшейся через корку зоды через 30 мин, 1 и 2 ч.

Для приготовления бурового раствора расчетное количество полимерного реаген0 та и гидроалюминзта натрия растворяют в воде. В качестве полимерного реагента использую г полиакриламид (ПДА), смесь кар- боксиметил целлюлозы (КМЦ) с конденсированной сульфит-спиртовой бар5 дои (КССБ) в соотношении 2:1 и смесь гид- ролизованного полиакрилонитрила (ГПАН) с КССБ в соотношении 1:1. В качестве гид- ролизоьанного полиакрилонитрила используют натронный реагент, полученный путем

0 гидролиза отходов волскнз нитрон при 80 - 90°С в присутствии NaOH или КОН.

Расход реагентов для получена нитро- нного реагента (ГПАН) следующий, %: нит- ронное волокно 7-10; гидроокись калия или

5 натрия 7 - 8; вода остальное.

Смесь КМЦ с КССБ и ГПАН с КССБ готовят в воде.

Оптимальными концентрациями ингредиентов для различных вариантов раство0 DOB являются, мас.%: полиакриламид 0.2 - 0,5; гидроалюминат натрия 0,01 -0.10; вода остальное или смесь КМЦ с КССБ 1,0 - 1,5 в соотношении 2:1; гидроалюминат натрия 0,05 - 0 r-ода остальное, или смесь ГПАН

5 с КССБ R соотношении 1:1 1,0 - 1,5; гидроалюминат натрия 0,5 - 0,8; вода остальное. Снижение концентрации ингредиентов приводит к снижению вязкости и статического напряжения сдвига, увеличению пока0 зателя фильтрации. При этом увеличивается количество отфильтровавшейся воды через корку Повышение концентрации ингредиенте & зыше указанных не приводит к улучшению технологических параметров

5 раствора, а приводит лишь к лишней затрате химреагентов.

Для приготовления раствора один из указанных полимерных реагентов растворяют в воде, а потом добавляют высококон

центрированный водный раствор

гидрск люмииага чягрия. Указанные смеа пеормешпвают в течение ,Ь - 2 ч.

П р и м е р 1 иуроэой раствор з 1000 г содзохиг 2 г ПАА, 0.1 г гидрозлюминзга натрия и 997, г воды.

Пример. Буровой раствор в 1000 г содержит 3,5 г ПАА, 0,5 г гидроалюминята нафия и 996 г воды.

ПримерЗ, Буровой раствор в 1000 г содержит 5 г ПАА, 1 г гидроалюмината на- гоия и 994 г воды.

П р и м е р 4. Буровой раствор в 1000 г содержит 6,66 г КМЦ 3,33 г КССБ, 0,5 г гидроалюмината натрия и 989,5 г воды.

ПримерЗ. Буровой раствор в 1000 г одержит 10 г КМН, 5 г КССБ. 1 г гидроалюмината натрия и 986 г воды.

Гример Буровой раствор в 1000 г содержит 5 г ГПАН, 5 г КССБ, 5 г гидроалюмината натрия и 985 г воды.

ПримерВ. Буровой раствор в 1000 содержит 6,25 г ГПАН, б,2Ь г КССБ, 6 г гид осалюмината натрия и 981,5 г воды.

Данные по различным составам раствора приведены в таблице 1.

Как видно из результатов экспериментов предлагаемый буровой раствор обтада- ет по сравнению с известным более высокой ciобильностью структурно-механических свойств во времени Раствор сохраняет приемлемые теднологические параметры в течение 480 ч, что играет немаловажную роль а успешном стиоительстве скважин. Как видно из данных таблицы, за 480 ч известный раствор теряет свои первоначальные параметры (снимаются структурно-механические свойства и условная вязкость, одновременно повышается показатель фильтрации).

Кроме того, образовавшаяся при фильтрации корка у предлагаемого раствора

имеет в 2 - 3 раза меньшую прониц, чмость по сравнению с известным, т.е. кол1 чество воды, отфипьтровавшейся через корку предлагаемого раствора, в 2 - 3 раза меньше. В

постовых условиях это способствует повы- качества вскрытия продуктивного пласта за счет снижения проникновения раствора или его фильтрата.

Экономический эффект от внедрения

предлагаемого технического решения обусловлен повышением технико-экономических показателей бурения в результате улучшенной очистки скважины от частиц выбуренной породы повышения долговечности работы долот, сокращения сроков освоения скважин.

Формула изобретения

1. Безглинистый полимерный буровой

раствор, содержащий полимерный реагент, комплексообразователь и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества раствора путем повышения стабильности структурно-механических свойств во времени при одновременном снижении проницаемости образующейся корки, в качестве комплексообразователя раствор содержит гидроалюминат натрия при следующем соотношении ингредиентов, мае.%:

Полимерный реагент0,2 - 1,5

Гидроалюминат натрия 0,01-0.80 ВодаОстальное

2. Раствор по п. 1,отличающийся

тем, что в качестве полимерного реагента он содержит полиакриламид или смесь карбок- симетилцеллюлозы с конденсированной сульфит-спиртовой бардой в соотношении 2:1 или смесь гидролизованного полиакрилонитрила с конденсированной сульфит- спиртовой бардой в соотношении 11.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - улучшение качества раствора путем повышения стабильности структурно-механических свойств во времени и снижения проницаемости образующейся корки. Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: полимерный реагент 0,2 - 1,5; гидроалюминат натрия 0.01 -0,8; вода остальное. В качестве полимерного реагента могут быть использованы полиакриламид, смесь карбоксиметилцел- люлозы с конденсированной сульфит-спиртовой бардой в соотношении 2:1 или смесь гидролизованного полиакрилонитрила с сульфит-спиртовой бардой в соотношении 1:1,1 з.п. ф-лы, 1 табл. у fe