Буровой раствор Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению геологоразведочных и нефтяных скважин и предназначено для их промывки.

Известен буровой раствор, содержащий хлористый калий, твердую фазу, в качестве которой используется бентонит, реагент - стабилизатор, например, карбок- симетилцеллюлозу и конденсированную сульфит-спиртовую барду, реагент - разжи- житель, например, окзил в сочетании с гид- роксидом натрия и известью, и воду.

Недостатком бурового раствора являются низкие ингибирующие свойства. Следствием этого является низкая эффективность предупреждения осложнений, связанных с обвалами неустойчивых пород. Другим недостатком является большой расход ингибирующей добавки (хлористый, калий), который составляет 3-5%. Кроме того, для поддержания технологических параметров бурового раствора на необходимом уровне требуется большой расход химических реагентов - стабилизаторов и разжижителей.

Наиболее близким к изобретению является буровой раствор, содержащий гмдро- фобизирующую жидкость, твердую фазу, в кастве которой используют бентонит или глинистый шлам и воду. Для ингибировзния бурового раствора требуются малые добавки кремнийорганической жидкости, которые составляют 0,6-0,8%. Однако наряду с ингибированием глинистых частиц происходит их пептизация и разупрочнение. Вследствие этого ингибирующие свойства бурового раствора являются низкими, что обуславливает низкую эффективность предупреждения осложнений, связанных с обвалами неустойчивых пород. Другим недостатком является то, что для регулирования фильтрационных свойств бурового раствора необходимо использовать дефит А

2

Ю

W Ю

ел

цитныв синтетические продукты - карбокси- метилцеллюлозу или конденсированную сульфит-спиртовую барду.

Целью изобретения является улучшение качества бурового раствора за счет по- вышения ингибирующих свойств при одновременном упрощении технологии регулирования фильтрационных свойств и сокращении расхода химических реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор, содержащий гидрофоби- зирующую кремнийорганическую жидкость, твердую фазу и воду, в качестве твердой фазы содержит сапропель при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: гидрофобизирующая кремнийорга- ническзя жидкость 0,2-0,8; сапропель 2-10; вода - остальное.

Улучшение качества бурового раствора достигается за счет повышения ингибирую- щих свойств при одновременном упрощении технологии регулирования фильтрационных свойств исокращении расхода химических реагентов.

8 качестве гидрофобизирующей крем- нийорганической жидкости могут быть использованы ГКЖ - 10, ГКЖ -11 или Петросил - 2М.

Гидрофобизирующая кремнийоргани- ческзя жидкость ГКЖ-10 представляет со- бой водно-спиртовой раствор мононатриевой соли этилсилантриола, а ГКЖ - 11 - водно-спиртовой раствор метил- силантриола. Это - желтоватые или светло- коричневые однородные жидкости, Они имеют плотность 1170-1190 кг/м3 и рН 13- 14.

Гидрофобизирующая кремнийоргани- ческая жидкость Петросил - 2М предсталяет собой водно-спиртовой раствор метилалю- мосиликоната натрия. Это - легкоподвижная жидкость, имеет плотность 1170-1190 кг/м3ирН 13-14.

Сапропели представляют собой тонкоструктурные коллоидальные отложения во- доемов, содержащие органические и минеральные компоненты биогенного и привносного характера. Добычу сапропе- лей из водоемов (озер) осуществляют гидро- механизированным способом их экскавации земснарядами в сочетании с гидротранспортом по трубопроводам. Применяются сапропели s качестве удобрения в сельском хозяйстве, а также при бурении скважин в качестве стабилизатора и струк- турообразователя буровых растворов, для облегчения цементных растворов.

Сапропели различаются по органическому, кремнеземистому и карбонатному типам, Отличие их друг от друга состоит в

различном составе органической и минеральной части. Для получения предлагаемого бурового раствора может быть использован любой их этих сапропелей.

Используют органический сапропель озера Судобль, кремнеземистый сапропель озера Червоное, карбонатный сапропель озера Вечер,

Органическая часть органического сапропеля содержит, %: битум 5; легкогидроли- зуемые вещества 25; гуминовые вещества 31,1; трудногидролизуемые вещества 10,2; негидролизуемый остаток 30,1; углерод 58,4; водород 7.3; азот 5,9; кислород 28,3. Органический сапропель содержит следующие минеральные вещества, %: С02 2.Q; SI02 7,4; 1,0; Fe2032,3: CaO 1,1; Мдб 0,3.

Органическая часть кремнеземистого сапропеля содержит, %: битум 4,6; легко- гидролизуемые вещества 27,2; гуминовые вещества 29,4; трудногидролизуемые вещества 8,9; негидролизуемый остаток 28,8; углерод 52,3; водород 6,7; азот 4,1; кислород 36,6. Кремнеземистый сапропель содержит следующие минеральные вещества, %: С02 3,2; Si0233,9; А120з 1.1. РегОзЗ.б; СаО 1,3; МдОО,2.

Органическая часть карбонатного сапропеля содержит, %; битум 3,2; легкогидро- лизуемые вещества 18,2; гуминовые вещества 58,8; трудногидролизуемые вещества 4; негидролизуемый остаток 20,5; углерод 55,8; водород 7,8; азот 4; кислород 31,7. Карбонатный сапропель содержит следующие минеральные вещества, %:С0220,5; ,8, AI2033,2; РедОз 11.5; СаО 21,9; МдО 1,1.

Экспериментальные работы выполнены путем оценки обычно измеряемых технологических характеристик с использованием общепринятых методик и приборов. Плотность о) измеряют пикнометрическим методом; условную вязкость (УВ) - с помощью воронки ВБР-1; водоотдачу (В) - на приборе ВМ - б; статическое напряжение сдвига через 1 и 10 мин (СНСт/ю) - на приборе СНС - 2; рН - на приборе рН-340; ингибирующие свойства оценивают с помощью прибора для набухания грунтов ПНГ путем измерения коэффициента набухания бентонита (К), представляющего собой отношение объемов жидкости и сухих частиц.

Пример 1, В 988 г (98,8 мас.%) воды вносят 10 г (1,0 мае.%) органического сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии. Затем вводят 2 г (0,2 мас,%) ГКЖ-10 и производят перемешивание в течение 1 ч, Полученный буровой раствор характеризуется следующими

параметрами: р 1005 кг/м ;УВ 25 с; В 15 см3; CHCi/io 8/12 дПа; рН 11,10; К 0,55.

Пример 2. В 978 г (97,8 мас.%) воды вносят 20 г (2 мас,%) органического сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии. Затем вводят 2 г (0,2 мас.%) ГКЖ- 10 и произведут перемешивание в течение 1 ч. Полученный буровой раствор характеризуется .следующими параметрами: р 1010 кг/м°; УВ 25 с; В 6 см3; СНС1/Ю 8/12 дПа; рН 9,30; К 0,32.

Пример 3. В 935 г (93,5 мас.%) воды вносят 60 г (6 мас.%) кремнеземистого сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии. Затем вводят 5 г (0,5 мас.%) ГКЖ - 11 и производят перемешивание в течение 1 ч. Полученный буровой рас- твор характеризуется следующими параметрами: р 1040 кг/м3; У В 24 с; В 8 см3; CHCi/io 8/10 дПа; рН 9,30; К 0,35.

Пример 4. В 895 г (89,5 мас.%) воды вносят 100 г (10 мас.%) кремнеземистого сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии. Затем вводят 5 г (0,5 мас.%) ГКЖ - 11 и производят перемешивание в течение 1 ч, Полученный буровой раствор характеризуется следующими параметрами: р 1060 кг/м3; УВ 28 с; В 7 см3; CHCi/ю 8/12 дПа; рН 8,75; К 0,28.

Пример 5. В 895 г (89,5 мас.%) воды вносят 100 г(10 мас.%) карбонатного сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии, Затем вводят 5 г (0,5 мае. %) ГКЖ - 11 и производят перемешивание в течение 1 ч. Полученный буровой раствор характеризуется следующими параметрами:/ 1060 кг/м3; УВ 25 с; В 7 см3; CHCi/io Ю/16 дПа; рН 8,95; К 0,30.

Пример 6. В 892 г (89,2 мас.%) воды вносят 100 г (10 мас.%) кремнеземистого сапропеля и перемешиваю до получения однородной суспензии. Затем вводят 8 г (0,8 мас.%) Петросила - 2М и производят перемешивание в течение 1 ч.

Полученный буровой растьор характеризуется следующими параметрами: р 1060 кг/м3; УВ 28 с; В 6 см, CHCi/ю 11/17 дПа; рН 9,25; К 0,22.

Пример 7. В 872 г (87,2 мас.%) воды вносят 120 г (12 мас.%) кремнеземистого сапропеля и перемешивакгт до получения однородной суспензии. Зат-гм вводят 8 г (0,8 мас.%) Петросила - 2М и производят перемешивание в течение 1 ч. Полу1 енный буроЁОЙ раствор характеризуется следующими параметрами:р 1065 кг/м3; УВ 28 с; В 6 см3; CHCi/ю - 12/17 дПа; рН 9,20; К 0,22.

Результаты экспериментальных работ

приведены в таблице. При содержании сапропеля 2-10 мас.% и кремнийорганической жидкости 0,2-0,8 мас.%. (примеры 2-6) буровой раствор характеризуется удовлетворительнымитехнологическими

параметрами: р 1010-1060 кг/м ; УВ 24-28 с; В 6-8 см3; CHCi/ю 8-11/10- 17 дПэ; рН 8,75-9,30. К 0,22-0,35. Это свидетельствует о том, что буровой раствор

характеризуется повышенными ингибирую- щими свойствами по сравнению с известным раствором, для которого К 0,60-0,72, При этом упрощается технология регулирования фильтрационных свойств бурового

раствора, поскольку исключается необходимость введения дорогостоящих синтетических полимеров. Так, например, если водоотдача бурового раствора составляет 6-8 см , то известный раствор в отсутствие

понизителя водоотдачи имеет водоотдачу 17 см3 и только лишь в присутствии КМЦ вооотдача снижается до 8 см3.

При содержании сапропеля 1,0 мас,% (пример 1) буровой раствор харэгтеризуется К 0,55 и имеет незначительное преимущество перед известным, для которого К 0,60. Кроме того, он имеет высокую водоотдачу, которая составляет 15 см . Поэтому уменьшение содержания сапропеля отчосительно 2 мас.% существенно снижает качество бурового раствора.

При содержании сапропеля 12 мас.% (пример 7) буровой раствор характеризуется одинаковыми ингибирующими свойствами (К 0,22) с раствором, содержащим 10% сапропеля (пример 7). Остальные технологические параметры этих растворов также близки друг к другу, Поэтому увеличивать содержание сапропеля относительно 10

мас.% нецелесообразно, поскольку это не приводит к улучшению качества бурового раствора.

Анализ результатов испытаний буровых растворов 10-12 в сопоставлении с буровым

раствором 3, содержащим те же количества ингредиентов, показывает следующее.

Коэффициент набухания бентонита в фильтратах буровых растворов 10-12 высок и составляет 0,70-0,78, в то время как коэффициент набухания раствора 3 значительно ниже и составляет 0,35. Поэтому буровой раствор обладает более высокими ингибирующими свойствами. Положительный эффект достигается только в том случае, когда

сапропель и кремнийорганическая жидкость используются в сочетании друг с другом.

Таким образом оптимальным является раствор при содержании 2-10 мас.% сапропеля и 0,2-0,8 мас.% гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости.

Экономическая эффективность применения предлагаемого бурового раствора может быть получена за счет сокращения затрат времени на борьбу с осложнениями, повышения производительности буровых работ в сложных условиях, а также за счет сокращения расхода химических реагентов.

0

5

Формула изобретения Буровой раствор, включающий гидро- фобизирующую кремнийорганическую жидкость, твердую фазу и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества бурового раствора за счет повышения ингибирующих свойств при одновременном упрощении технологии регулирования фильтрационных свойств и сокращении расхода химических реагентов, он содержит в качестве твердой фазы сапропель при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: сапропель 2-10; гидрофобизирую- щая кремнийорганическая жидкость 0,2- 0,8; вода - остальное.

Сущность изобретения: буровой раствор содержит, мае. %: сапропель 2-10; гид- рофобизирующая кремнийорганическая жидкость 0,2-0,8; вода - остальное. Характеристики раствора: раствор обладает повышенной ингибирующей способностью, простой технологией регулирования фильтрационных свойств и низким расходом химических реагентов. 1 табл,