БУРОВОЙ РАСТВОР Советский патент 1996 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к буровым растворам.

Цель повышение ингибирующих свойств раствора при одновременном улучшении его технологических показателей.

Буровой раствор включает ингредиенты при следующем их соотношении, мас.

Глина 10 30
Известь или гипс, или хлорид кальция 0,2 1,5
Каустическая сода 0,1 0,3
Понизитель вязкости 0,5 2,0
Модифицированная карбоксиметилцеллюлоза марки
Карбоалюминат 0,4 1,5
Вода Остальное
В качестве понизителя вязкости могут быть использованы ФХЛС, ХЛС, ССБ и другие реагенты.

Приготавливают раствор путем смешения ингредиентов.

П р и м е р 1. Навеску глины в количестве 100 г диспергируют в 888 г воды, затем постоянно перемешивая раствор, вводят 2,0 г извести; 1,0 г каустической соды; 5,0 г ХЛС; 4,0 г карбоалюмината. Смесь компонентов бурового раствора перемешивают в течение 2 ч на высокооборотной мешалке, после чего замеряют технологические параметры и определяют ингибирующие свойства раствора (пример 7, табл.1).

П р и м е р 2. Навеску глины в количестве 200 г диспергируют в 768,5 г воды, затем добавляют при перемешивании 8,5 г хлористого кальция; 1,0 г извести; 12,5 г ССБ; 9,5 г карбоалюмината. Раствор перемешивают в течение 2 ч (пример 14, табл.1).

Аналогичным образом были приготовлены данные составы буровых растворов (примеры 7 15, табл.1).

Известные составы растворов готовили так же, используя вместо карбоалюмината КМЦ (примеры 1 6, табл.1).

Для измерения технологических показателей, приготовленных растворов (плотности ρ, условной вязкости УВ, пластической вязкости h, статического напряжения сдвига СНС, динамического напряжения сдвига t, водоотдачи В и pH), использовались стандартные приборы и методики в соответствии с РД 39-2-45-82. Сравнивая технологические показатели, судят о качестве бурового раствора.

Ингибирующие свойства известного и данного буровых растворов оценивались по влиянию их фильтратов, набуханию бентонита и по степени диспергируемости глинистой фазы (табл.1 3).

Набухание бентонита в фильтрате раствора замеряли на приборе конструкции Жигача-Ярова. Через 24 ч определяли показатель набухания К₂, см³/г и среднюю за весь процесс скорость набухания W_ср•10³, см³/г•ч.

Степень диспергируемости глинистой фазы определялась по изменению условной вязкости и статического напряжения сдвига известного и данного бурового раствора после контакта с 30% глинистого шлама в течение 1 и 24 ч.

Показатель набухания К₂ определяли по изменению массы навески глины после набухания в фильтрате исследуемых растворов.

П р и м е р 1. Навеску бентонита в количестве 10 г в цилиндре прибора конструкции Жигача-Ярова помещают в фильтрат исследуемого бурового раствора, предварительно замерив денситометром его плотность (плотность фильтрата данного раствора 1,02 г/см³) и выдерживают в течение 24 ч. По истечении указанного времени определяют вес бентонита после набухания. Вес бентонита после 24 ч набухания равен 11,96 г. Количество жидкости набухания в пробе составляет 11,9610=1,96.

Объем жидкости набухания V_ж= 1,92 см².

Отсюда, К₂= 0,192 см³/г (пример 9 табл.1).

Аналогичным образом определяли показатель набухания для остальных составов буровых растворов (табл.1).

Коэффициент набухания К₂ показывает, какое количество жидкости набухания (см³) связывает 1 г глинистых минералов или глинистых пород и рассчитывается по формуле

где V_ж объем жидкости набухания, см³;
m масса пробы, г.

Результаты исследований (табл.1) показывают, что буровой раствор имеет высокие ингибирующие свойства, скорость набухания бентонита в фильтрате раствора: известкового 8,8 12,5 см³/г•ч, гипсового 6,54 11,45 см³/г•ч, хлоркальциевого 4,25 7,5 см₃/г•ч, показатель набухания известкового 0,192 0,3 см³/г, гипсового 0,157 - 0,275 см³/г, хлоркальциевого 0,102 0,18 см³/г (примеры 7 15, табл.1), скорость набухания в фильтрате известного раствора: известкового 12,7 17,08 см³/г•ч, гипсового 11,6 15,9 см³/г•ч, хлоркальциевого 10,6 11,5 см³/г•ч, показатель набухания известкового 0,305 0,41 см³/г (примеры 1 6, табл.1).

Приведенные в табл.3 данные показывают, что введение 30% от объема раствора глинистого шлама независимо от времени перемешивания не вызывает значительного роста статического напряжения сдвига и условной вязкости (примеры 7 15), что свидетельствует о резком уменьшении диспергирования глинистого шлама по сравнению с известным раствором (примеры 1 6).

Кроме того, раствор, содержащий карбоалюминат, имеет лучшие технологические показатели. При одинаковых расходах КМЦ и карбоалюмината данный буровой раствор обладает более низкими показателями водоотдачи, см³: известковый 4 4,5, гипсовый 4,5 5,0, хлоркальциевый 5,0 6,0; условной вязкости, с: известковый 33 38, гипсовый 29 32, хлоркальциевый 28 31; статического напряжение сдвига, дПа: известковый 15/19 26/36, гипсовый 6/9 15/21, хлоркальциевый 3/6 14/19 (примеры 7 15 табл.1), по сравнению с известным буровым раствором, имеющим водоотдачу, см³: известковый 7 - 7,5, гипсовый 8 8,5, хлоркальциевый 9 10; условную вязкость, с: известковый 46 48, гипсовый 36 38, хлоркальциевый 33 34; статическое напряжение сдвига, дПа: известковый 30/45 33/53, гипсовый 21/30 27/35, хлоркальциевый 10/12 9/19 (примеры 1 6 табл.1).

Примерами 16 25 в табл.1 обоснованы верхние и нижние границы концентраций компонентов данного бурового раствора на примере раствора, содержащего в качестве кальцийсодержащего ингибитора разупрочнения глины - известь.

Содержание каустической соды менее 0,1% в буровом растворе вызывает увеличение фильтрации раствора, так как не обеспечивается эффект стабилизации (пример 18), более 0,3% приводит к повышению вязкости (пример 19).

Содержание кальцийсодержащего ингибитора разупрочнения глины менее 0,2% недостаточно для снижения показателя и скорости набухания глины в фильтрате бурового раствора (пример 20), более 1,5% нецелесообразно, так как вызывает снижение ингибирующих свойств в данном растворе (пример 21).

Содержание ХЛС менее 0,5% не обеспечивает удовлетворительных значений условной вязкости и статического напряжения сдвига, такой раствор непригоден для бурения (пример 22), более 2% малоэффективно, так как при увеличении добавки ХЛС структурно-механические показатели раствора изменяются незначительно (пример 23).

Содержание карбоалюмината менее 0,4% не обеспечивает получения раствора с высокими показателями качества, так фильтрация раствора возрастает с 3 до 6 см³, показатель набухания с 0,3 до 0,392 см₃/г, скорость набухания с 12,5 до 16,33 см³/г•ч (пример 24). Бурение таким раствором в интервалах терригенных отложений может вызвать набухание и обвалы глинистых пород, что явится причиной целого ряда осложнений в процессе бурения.

Содержание карбоалюмината более 1,5% экономически нецелесообразно, так как существенного влияния на показатели раствора не оказывает (фильтрация раствора снижается с 4,5 до 3,5 см³, показатель набухания с 0,192 до 0,190 см³/г, скорость набухания с 8 до 7,92 см³/г, пример 25).

Применение бурового раствора способствует значительному повышению технико-экономических показателей бурения за счет сокращения расхода химических реагентов, увеличения механической скорости и проходки на долото, предотвращения диспергирования и гидратации глинистых пород. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4 ТТТ5 ТТТ6

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - повышение ингибирующих свойств раствора при одновременном улучшении его технологических свойств. Буровой раствор содержит ингредиенты при следующем их соотношении, мас.%: глина 10 - 30; известь или гипс, или хлорид кальция 0,2 - 1,5; каустическая сода 0,1 - 0,3; понизитель вязкости 0,5 - 2,0; модифицированная карбоксиметилцеллюлоза марки карбоалюминат 0,4 - 1,5; вода - остальное. В качестве понизителей вязкости можно использовать ФХАС, ХЛС, ССБ и другие реагенты. Приготавливают раствор путем смешения ингредиентов. 3 табл.

Буровой раствор, содержащий глину, известь или гипс, или хлористый кальций, каустическую соду, понизитель вязкости, карбоксиметилцеллюлозу и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения ингибирующих свойств раствора при одновременном улучшении его технологических показателей, в качестве карбоксиметилцеллюлозы он содержит модифицированную карбоксиметилцеллюлезу марки карбоалюминат при следующем соотношении компонентов, мас.

Глина 10-30
Известь или гипс, или хлорид кальция 0,2-1,5
Каустическая сода 0,1-0,3
Понизитель вязкости 0,5-2,0
Модифицированная карбоксиметилцеллюлоза марки карбоалюминат 0,4-1,5
Вода Остальное