Пенообразующий состав Советский патент 1992 года по МПК C09K7/08 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к пенообразующим составам, используемым в качестве жидкой фазы газожидкостных очистных агентов.

Целью изобретения является повышение выносной способности получаемой пены за счет улучшения ее реологических свойств при одновременном улучшении консолидирующей способности фильтра.

Цель достигается тем, что пенообразую- щий состав в качестве водорастворимого полимера содержит полиакриламид, а в качестве водорастворимой соли трехвалентного железа - или хлорид железе или сульфат железа при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Сульфонол0,1-0,5

Полиокриламид0,1-0,5

Соль трехвалентного железа0,1-0,25

Вода. Остальное

Для экспериментальной проверки подготовляют 19 композиций пенообразующих составов с различным соотношением компонентов. В качестве ПАВ используют порошкообразный сульфонол, но возможна также эквивалентная замена на другие ионогенные ПАВ, т. е. алкилсульфат, алкил- сульфонат, Д НС-Аи т. д. В качестве полимера-стабилизатора используют сухой полиакриламид. Возможна эквивалентная замена на другие акриловые полимеры, в т. ч. гипан, сополимер М-14ВВ, лакрис и т. д.

Вспенивание пенообразующего состава объемом ТОО см3 осуществляют при механическом перемешивании в миксере в течение 5 мин. Кратность К и устойчивость (стабильность) S полученной пены определяют по известным методикам, т. е. в мерном

О

«ш&

сл

цилиндре по времени истечения из пены 50 см жидкости. Кроме того, на ротационном вискозиметре определяют реологические параметры пен, в том числе КСР - коэффициент сдвигового разжижения, мПа С , / - асимптотическая вязкость, мПа.с; J/ioo эффективная вязкость при скорости сдвига 100 с . . Ингибирую- щие свойства фильтрата исследованных составов оценивают по ЕЩ-6 по показателю фильтрации за 30 мин (Взо. см3).

П р и м е р. В фарфоровый стакан помещают 2%-ный раствор полиакриламида (25,15 или 5 мл) для получения указанных в таблице концентраций ПАЛ (0,5; 0,3 и 0,1 соответственно), заливают 40 мл воды. При перемешиваний добавляют 10%-ный раствор соли (30, 15 или 10 мл) для получения соответствующих концентраций (0,5; 0,3; и 0.1), затем засыпают сульфонол 0,3; 0,25; 0,15:0,1 и 0,05 г соответственно. Вспенива- лие производят на миксере, перемешивают 3 мин только при вращательном движении и 2 мин дополнительно при движении вверх-вниз.

В таблице представлены сравнительные показатели пенообразующих и реологических свойств пен на основе известного и предлагаемого пенообразующих составов.

Оптимальным соотношением компонентов в составе является ПАВ : полимер ; электролит 1:1:1 -0,5.

Из таблицы следует, что предлагаемый пенообразующий состав характеризуется оптимальным комплексом структурно-механических свойств, обеспечивающих интенсивную очистку забоя от шлама выбуренной породы и практически.полное транспортирование его на устье скважины. Так, например, коэффициент сдвигового разжижения пен на основе предлагаемого состава до 4,7 раза (состав 6) больше известного, что определяет более низкую вязкость с ростом скорости сдвига, т. е, улучшение прокачива- емости при определенном расходе очистного агента. :

Асимптотическая вязкость, характеризующая вязкость агента на забое, для предлагаемого состава значительно ниже известного (в 2-8 раз), что способствует эффективному разрушению горных пород и облегчает отделение разрушенной породы в зоне действия рабочих элементов породо- раз ушающего инструмента, увеличивая механическую скорость бурения.. Вместе с тем, эффективная вязкость, определяющая течение агента а затрубном пространстве при низких скоростях сдвига (100 ), для

данного состава в несколько раз (в 5-15,6 раз) выше асимптотической вязкости при равном соотношении ингредиентов. Это обеспечивает высокую выносную способность пены в затрубном пространстве и пре- дупреждает шламонакоплёние в призабойной части ствола, а также в кавернах и пустотах по всей длине ствола. Для прототипа отношение г/юо/ /ооне превышает 1-2,2.

Кроме того, фильтрат данного пенооб- разующего состава имеет значительно меньшую водоотдачу, что повышает ингиби- рующую способность очистного агента при

бурении набухающих и размокающих пород глинистого состава.

Как видно из таблицы, консолидирующая способность оптимального состава (примеры 7, 12, 17). в 1,5-2 раза выше, чем

прототипа.

Навеску раздробленного кернового материала (фракция 0,3-0.5 мм) смачивают 5 см3 фильтрата исследуемого консолидирующего состава. Затем формируют цилиндрмческий образец, имеющий площадь сечения 4,9 см2 и определяют предел

прочности на сжатие из выражения Р .О

(ПА) где F - нагрузка разрушения, м; S площадь поперечного сечения, м2. Критерий Р характеризует способность фильтрата повышать прочность и устойчивость породы, что особенно важно при бурении в генетически слабосвязанных и технически

разрушенных породах.

В качестве полимера состав содержит, полиакриламид (ПАА), который по сравнению с ШЦ-600 имеет повышенную способность к комплексообразованию в

присутствии ионов поливалентных металлов за счет их взаимодействия с активными радикалами или функциональными группами макромолекулы полимера, а также ПАВ. Возникновение металлоорганических

сшитых структур объемного характера улучшает реологические параметры получаемой пены и повышает стойкость воздушных пузырьков, т. е. несущую способность пены даже при малых расходах. При этом увеличи-

вается стабильность пены в скважине при остановках циркуляции и снижении давления, улучшается очистка от шлама аыбурен- ных пород и предупреждается его осаждение при вынужденных или техноло5 гических остановках циркуляции. f . ..

Использование состава позволяет успешно пробурить скважину, предупредив осложнения в интервалах пучащих глин и

частивно в зонах развальцевания и мелони- тизации.

Формула изобретения Пенообразующий состав, включающий сульфонол,полиакриламид, соль трехвалентного металла и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения выносной способности получаемой пены за счет улучшения ее реологических свойств при

одновременном .улучшении консолидирующей способности фильтрата, он в качестве соли трехвалентного металла содержит хлорид или сульфат железа при следующем со- отношении ингредиентов, мас.%:

Сульфонол0,1-0,5

Полиакрилэмид0,1-0,5

Соль трехва лентного железа0,1-0,25

ВодаОстальное

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к пенообразующим составам для получения очистных агентов. С целью повышения выносной способности получаемой пены за счет улучшения ее реологических свойств при одновременном улучшении консолидирующей способности фильтрат, включающий сульфонол 0,1 - 0,5 мае.%, полиакриламид 0,1 - 0,5 мас.% и неорганический электролит и воду, в качестве электролита содержит соль трехвалентного металла, например сернокислое или хлорное железо или хлористый алюминий в концентрации 0,10 - 0,25 мас.%. Обеспечивает интенсивную очистку забоя от шлама выбуренной породы и полную транспортировку его на устье скважин. 1 табл. 00 с

Содержание компонентов, j нас Л

Пенообраэуочая ело собиость

| S. Ь/е

3-

Реологические свойства

I иПа-с I мПэ-с I .

BB .P. Па

Си

to

СуЛьфоноп0,3

ПАЛ0)3

1С1,-O.tS i %

Вод Остальное 4,1

20,0 $0,3 16,2

СульфонолО,

ПАЛО,

А1С1,О,

«льж 3,3 15,0 28,3 12,3

СуюФонол.0,

ПААО,

А1С1,0,05

ВодаОстальное

2,5 9,9 6,3 8,5

100,С 6,1 5,0 7,И 60, «1 5,0 9,0 6,01 20,9 2,5 12,5 5,91