Способ обработки бурового раствора карбоксиметилцеллюлозой Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

СО

с

Сущность изобретения : в буровой раствор последовательно вводят феррохром- лигносульфонат (ФХЛС) и водный раствор цемента с карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ) при их массовом соотношении 0,1-1,1. КМЦ вводят в раствор не менее 0,08 мае.ч. от массы бурового раствора, ФХЛС в количестве 1,5-2,3 мае.ч. от массы вводимой в раствор КМЦ. 2 табл.

Изобретение относится к бурению скважин и может использоваться при регулировании свойств буровых растворов.

Известен способ обработки бурового раствора феррохромлигносульфонатом (ФХЛС), который используют для уменьшения вязкости и предельного напряжения сдвига.

Недостатком способа является то, что ФХЛС при данной обработке не позволяет снижать водоотдачу раствора и увеличивать стабильность его свойств.

Наиболее близким по признакам и технической сущности к предложенному является способ обработки бурового раствора путем последовательного ввода в него кар- боксиметилцеллюлозы (КМЦ), ФХЛС и цемента.

К недостаткам способа относится недостаточная эффективность в снижении водоотдачи и стабильности раствора.

Цель изобретения - уменьшение водоотдачи и повышение стабильности раствора.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу в буровой раствор последовательно вводят ФХЛС и реагент, содержащий цемент и КМЦ в массовом соотношении 0,1-1,1, при этом минимальное количество вводимого КМЦ должно составлять 0,08% от массы бурового раствора, а количество ФХЛС- 1,5-2,3 мае.ч. от вводимого в раствор КМЦ,

Согласно способу обработки, происходит сшивка КМЦ и образование пространственной структуры полимера в буровом растворе. При этом повышается стабильность раствора и его свойств, уменьшается водоотдача по сравнению с обработкой, при которой эти реагенты вводятся в другой последовательности и в других соотношениях.

При массовом соотношении ФХЛС к КМЦ, равном 1,5-2,3, образуется наиболее стабильная во времени система сшитого

-ч ы о

00

i

полимера. За пределами этого соотношения стабильность раствора уменьшается, возрастает его водоотдача. Оптимальное количество цемента, являющегося в новом способе регулятором структурно-механиче- ских свойств и водоотдачи, является 0,1-1,1 от количества вводимого в раствор КМ Ц. При меньшем соотношении происходит рост структурно-механических свойств при одновременном росте водоотдачи раство- ра, при превышении данного соотношения возрастает водоотдача раствора. Минимальное количество КМ Ц в 0,08% определено как нижний предел, при котором образуется пространственная структура полимера при его сшивке в неминерализованных буровых растворах с высокой концентрацией твердой фазы (более 15%). С уменьшением содержания глинистой фазы в растворе нижний предел содержания КМ Ц возрастает и еще больший расход КМЦ требуется в минерализованных буровых растворах. Оптимальное количество КМЦ определяется в каждом конкретном случае по результатам лабораторного анализа.

Пример1.В емкость наливают 1000 г бурового раствора, добавляют 1,6 г порошкообразного ФХЛС и перемешивают электрической мешалкой в течение 20 мин до полного растворения реагента, затем до- бавляют 20 г реагента, содержащего 4% КМЦ, 4,4% цемента, остальное вода, и раствор перемешивают в течение 30 мин. После этого измеряют параметры раствора,

П р и м е р 2. В емкость наливают 1000 г бурового раствора, добавляют 10 г 30%-ного водного раствора ФХЛС и перемешивают в течение 5 мин. Затем добавляют 200 г реагента, содержащего 1 % КМЦ, 0,1 % цемента, остальное вода, и перемеши- вают в течение 30 мин. После этого измеряют параметры раствора.

Пример 3. В емкость с 1000 г бурового раствора добавляют 63,3 г 30%-ного водного раствора ФХЛС и содержимое переме- шивают в течение 5 мин. Затем добавляют 250 г реагента, содержащего 4% КМЦ, 2% цемента, остальное вода, и перемешивают раствор в течение 30 мин. Измеряют параметры раствора.

Пример 4. В емкость с 1000 г бурового раствора добавляют 23 г порошкообразного ФХЛС и раствор перемешивают в течение 20 мин. Добавляют 200 г реагента, содержащего 5% КМЦ, 4% цемента, остальное вода, и перемешивают в течение 30 мин. После этого измеряют параметры раствора.

В табл.1 приведены параметры раствора, пробы которых были отобраны с бурящихся скважин.

После измерения параметров растворы обрабатывали по известному и предлагаемому способу. По известному раствор обра- батывался путем поочередного ввода КМЦ-бОО, ФХЛС и цемента, при этом использовалась разная последовательность введения указанных реагентов. КМЦ при обработке вводили в виде 5%-ного водного раствора, ФХЛС и цемент вводили в сухом виде. После введения каждого реагента раствор перемешивали электрической мешалкой в течение 30 мин, что обеспечивало полное их растворение. Параметры измерялись через 24 ч после обработки.

По предлагаемому способу растворы обрабатывали следующим образом.

Готовили реагент, содержащий 5% КМЦ-800, расчетное количество цемента, остальное вода. Для этого сначала в воде затворяли КМЦ, затем цемент, при этом после ввода каждого компонента состав перемешивался электрической мешалкой в течение 30 мин. Затем в пробу бурового раствора вводили расчетное количество ФХЛС и раствор перемешивался в течение 5 мин, после этого вводили расчетное количество приготовленного реагента и перемешивали раствор в течение 30 мин. Через 24 ч измерялись параметры раствора.

Сравнительные показатели раствора после обработки по известному и предлагаемому способам приведены в табл.2, там же приведены составы реагента, содержащего КМЦ и цемент (или известь), а также расход компонентов на обработку. Для всех исследуемых растворов при предлагаемом способе обработки получено наибольшее снижение водоотдачи и увеличение стабильности растворов.

Для обработки растворов по предлагаемому способу использовались следующие составы комплексного реагента. Для раствора 1 % КМЦ 5, портландцемент для горячих скважин (или известь) 0,5, вода остальное. Для раствора 2,% КМЦ-5.строительный цемент ПЦ-500 (или известь) 5, вода остальное.

Для раствора 3,% КМЦ-5, гипсоглинозе- мистый цемент (или известь) 5,5, вода остальное. Для раствора 4: КМЦ-5, расширяющийся цемент НЦ-1 (или известь) 5,5, вода остальное.

На буровой обработку бурового раствора проводят следующим образом.

Сначала вводят по циклу расчетное количество ФХЛС в порошкообразном виде или в виде его водного раствора. В первом случае для повышения скорости растворения ФХЛС вводят через перемешивающее устройство, например, ФСМ. Во втором случае предварительно готовят концентрированный водный раствор ФХЛС, например, в глиномешалке. После этого в буровой раствор по циклу вводят водный раствор КМ Ц с цементом, который также готовят в глиномешалке или другой емкости для приготовления водных растворов реагентов. Для ускорения процесса обработки ввод указанных реагентов в буровой раствор можно совмещать. В этом случае ближе к устью скважины в желобную систему при циркуляции вводится ФХЛС в порошкообразном виде или его водный раствор, а ниже по желобу вводится водный раствор КМ Ц с цементом. Для ускорения растворения и перемешивания реагентов в растворе последний пропускают через перемешивающее устройство, например, ФСМ. Обработку можно проводить как в течение одного цикла, так и нескольких. Количество реагентов при обработке определяют по результатам лабораторного анализа в зависимости от параметров раствора, которые требуется получить.

Использование способа позволяет уменьшить расход реагентов, увеличить показатели работы долот, уменьшить прихва- тоопасность труб в скважине и осложнения, связанные с потерей устойчивости ствола скважин.

Формула изобретения Способ обработки бурового раствора

карбоксиметилцеллюлозой, феррохромлиг- носульфонатом и цементом, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью уменьшения водоотдачи и повышения стабильности раствора, последовательно вводят в буровой

раствор феррохромлигносульфонат и водный раствор цемента с карбоксиметилцеллюлозой при их массовом отношении 0,1-1,1, при этом карбоксиметилцеллюлозу вводят в раствор не менее 0,08 мае.ч. от

массы бурового раствора, а феррохромлигносульфонат в количестве 1,5-2,3 мае.ч. от массы вводимой в раствор корбоксилиме- тйлцеллюлозы..

25

Таблица I

Номер раствора соответствует номеру раствора в табл.1

Количество реагентов для обработки буровых растворов приведено в процентах от массы бурового раствора, в колонках против наименования реагентов приведена очередность их ввода ъ буровой раствор пои обработке. Параметры измерялись через Ik ч после приготовления растйоров.

Таблица 2