Буровой раствор Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к буровым растворам, используемым для промь1вки ствола скважины в отложениях, сложенных малоувлажненными, хорошо набухающими и диспергиру-. ющИмися глинистыми породами, склонными к обвалам и осыпям.

Цель изобретения - улучшение крепящих свойств раствора.

Цель достигается тем, что используют буровой раствор, содержащий бентонитовую глину, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксид калия, хлорид калия, окзил. алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия и оксид кальция или магния и воду, причем соотношение между алюмокалиевыми или железоаммонийными квасцами или сульфатом алюминия и оксидом кальция или магния составляет 1;( 1-2).

В табл. 1 приведены сосУавы исследованных растворов, в табл. 2 - их свойства, в табл. 3 - результаты исследования влияния соотношения соли трехвалентного металла и оксида двухвалентного металла на свойства раствора.

Пример. Для получения 1 кг бурового раствора в мкость загрузили 250 г 20 %-ной глинистой пасты, 500 г вод« и перемешали до получения однородной суспензии. Потом добавили 50 г 10%-ного раствора КМЦ. 150 г окзила 20 %-ной концентрации. 20 г 10 %-н6го раствора гидроксида калия, 10 г хлорида калия. Перемешивали после каждой

добавки в течение 5-10 мин. Затем ввели предварительно смешанные в сухом виде 10 г оксида кальция и 10 г алюмокалиевых квасцов. После 4 ч перемешивания полученного бурового раствора и выдерживания в течение 16 ч его перемешивали 15 мин и замеряли основные технологические показатели. Данный буровой раствор препятствует разупрочнению глинистых пород под действием фильтрата бурового раствора, что обеспечивается высокой ингибирующей способностью бурового раствора (ограничение поверхностной гидратации и осмотическогб набухания глинистых минералов). Ингибирующая способность бурового раствора характеризуется показателем По. Буровой раствор препятствует механическому разупрочнению ствола скважины. Введение оксидов двухвалентных металлов совместно с водорастворимыми солями трехвалентных металлов в соотношении от 1:1 до 1:2 увеличивает прочность сцепления частиц горной породы, т.е. консолидирует их. Это свойство бурового раствора характеризуется показателем оьж прочностью на вертикальное сжатие образца из частичек горной породы, сформированного под действием бурового раствора.

, Для оценки консолидирующей способности был взят керновый Материал из скважины в зоне тектонических нарушений. Керн измельчали и отсеивали частички размером 1,25-2,00 мм. Приготовленный материал горной породы помещали в камеру через штуцер, который прокачивали 300-500 мл бурового раствора. После этого камеру разбирали и извлекали сформированный образец размером 40 х 20 х 20 мм. Затем полученный образец ставили вертикально (меньшей гранью) на горизонтальную поверхность, на него помещали прессовую камеру (стаканчик ёмкостью 100 мл) и насыпали свинцовую дробь до начала разрушения образца. Потом взвешивали стаканчик с дробью на технических весах с точностью АО 0,01 г и рассчитывали прочность образца на вертикальное сжатие по формуле

А

Осж - g , где А - нагрузка, г;

S - площадь основания образца, см .

Средние значения оьж трех параллельных определений представлены в табл. 2.

Из анализа табл. 1 и 2 следует, что введение в Jбypoвoй раствор добавки, состоящей из солей трехвалентных металлов (алюмокалиевые квасцы или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия) и оксидов двухвалентных металлов (оксид кальция или магния) увеличивает прочность образцов более чем в 2,7 раза по сравнению с известными растворами (опыты 23, 33). С целью отработки оптимального состава бурового раствора были проведены опыты 122. При концентрации добавки ниже 0,6 % значение Осж уменьшалось до значений этого же показателя в известных растворах (табл. 1, опыты 23, 33). При увеличении концентрации добавки более 2 % показатель Осж практически не увеличивался (табл. 1, опыт 6).

Из экспериментальнь1х данных (табл. 3) видно, что введение в буровой раствор добавки в соотношении 1:3 и 2:1 не дает положительных результатов.

Таким образом, данный буровой раствор обеспечивает устойчивость глинистых пород, ослабленных тектоническими нарушениями, позволяет сократить затраты времени на работы, связанные с бурением, повысить скорость бурения и проходку на долото, уменьшить количество колебаний, снизить расходы химических реагентов и материалов.

Формула изобретения Буровой pacTBOD, содержащий бентонитовую глину, карбоксиметил целлюлозу, гидроксид калия, хлорид калия, окзил, водорастоворимую соль трехвалентного металла и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения крепящих свойств, он дополнительно содержит оксид кальция или магния, а в качестве водорастворимой соли трехвалентного металла - алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Бентонитовая глина 3,0-5,0 Карбоксиметилцеллюлоза0,5-1,0

Гидроксид калия0,2-0,3

Хлорид калия1,0-3,0

Окзил3,0-5,0

Алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия0,3-1,0

Оксид или магния0,3-1,34

Вода. Остальное

причём на 1 мас.ч. алюмокалиевых или железоаммонийных квасцовили сульфата алюминия буровой раствор содержит 1-2 мас.ч. оксида кальция или магния.

т а б л и ц а 1

Изобретение относится к области бурения скважин. Цель изобретения - улучшение крепящих свойств раствора. Он содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.%: бентонитовая глина 3-5: карбоксиметилцёллюлоза 0.5-1; гидроксид- калия 0,2-0.3; хлорид калия 1-3; окзил 3-5; алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия 0,3-1; оксид кальция или магния 0,3-1.34, вода остальное. На 1 мас.ч. алюмокалиевых или железо- аммонийных квасцов или сульфата алюминия раствор содержит 1-2 мас.ч. ок- сиДа кальция или магния. Раствор приготавливают путем смешения ингредиентов. Использование в составе бурового раствора : указанных солей трехвалентных металлов и оксидов двухвалентных металлов улучшает его крепящие свойства. Использование раствора в промысловых условиях позволит повысить скорость бурения и проходку на долото, снизить расход химреагентов. 3 табл.у^

АКК - люиокалиевые квасцы, IAK - желеэоаммониешнв кмсчк Соотновенив между .слоямм трехввленгнмх металлов и оксипя и двухвалентных металлов равно1:1.. .

В опыте 33 раствор дополнительно содеряит S,0 мае.) гумата калия и 0,5 мае.t и«вестм, а в опыте З) мас.Х гумата кальция

Условная вязкост определялас на (нСмовйметр ПВт5 по слвдуйий не тодике: в «оронку заливали SOQ ил бурового раствор и фикеироват время вытехания }00 мл тогх раствора, Вявюстъ вояк в «тон случав равна 9 :

Твблица2

Образец - состав раствора из табл. 1.

Таблица 3