Способ получения безглинистой промывочной жидкости Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к способам получения промывочных жидкостей на водной основе и может быть использовано при бурении и освоении продуктивных пластов, преимущественно в условиях аномально высоких пластовых давлений.

Известен способ получения безглинистой промывочной жидкости, заключающийся в смешивании насыщенных водных рассолов хлорида кальция и сульфата магния в объемном соотношении 1,5:1 соответственно до образования пасты, затем вводят в пасту полимер, после чего проводят разбавление водой (до 250% воды к объему пасты).

Известен также способ получения безглинистой промывочной жидкости, заключающийся в смешивании хлористого магния с каустической содой, добавлении концентрированной сульфитспиртовой барды (КССБ), карбоксиметилцеллюлозы, нефти, крахмала и других добавок.

Наиболее близким к изобретению является способ получения безглинистой промывочной жидкости, заключающийся в растворении в воде кристаллического хлористого цинка, каустической соды, перемешивании этих компонентов с образованием гидроокиси цинка, являющейся структурообразующей твердой фазой После образования структуры жидкость стабилизируют вводом карбоксиметилцеллюлозы и тщательно перемешивают до получения однородной жидкости. При этом компоненты раствора берут в количествах, мае. %: хлористый цинк 5-55; каустическая сода 2,5-15; карбоксиметилцеллюлоза 1,5-3; вода - остальное.

Однако полученный данным способом раствор с низким содержанием твердой фазы имеет чрезвычайно высокие реологические показатели при очень низких структурно-механических свойствах. Более того, введение утяжелителя приводит к еще

сл С

XI

N Ю

ю го

00

большему ухудшению структурно-реологических свойств, что, в свою очередь, не обес- пе изает необходимую стабильность жидкости,

Целью изобретена является улучшение структурно-реологических показателей, повышение стабильности жидкости при сохранении фильтрационных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения безглинистой промывочной жидкости, включающему смешивание раствора хлорида цинка с раствором каустической соды, перемешивание, введение реагента-стабилизатора на основе полисахаридов, весь объем раствора гид- роксида натрия смешивают с частью р-зсшора хлориде цинка, который берут в количестве, 1-2 объемам раствора гидроксида натрия, причем используют раствор гидроксида натрия концентрацией 40 мае %, вводят реагент-стабилизатор на основе полисахаридов и добавляют оставшуюся часть раствора хлорида цинка, при этом реагент-стабилизатор вводят в количестве 0,4-0,7 мас,%.

Способ осуществляется следующим образом.

По заданному составу раствора рассчи- тывзется количество компонентов, требуемое для получения необходимого количества раствора

Из рассчитанных количеств ZnCJ2 и NaOH готовтятся их водные растворы. При этом рзствор NaOH готовится концентрированным (40% NaOH, / 1400 кг/л), а в оставшейся части воды растворяется ZnCIa (его концентрация может колебаться в широких пределах в зависимости от выбранного состава).

Весь объем раствора NaOH смешивается с равным ему или вдвое большим объемом ZnCIa и перемешивается до получения однородного сметаноподобного раствора.

В полученный сметаноподобный раствор вводится полисахарид (КМ1Д, КМОЭЦ, крахмал и др.) и перемешивается до полного растворения последнего.

В полученную систему вводится оставшееся количество раствора ZnCte и перемешивается до образования однородной зяйкой жидкости белого цвета, условно на- Зййнной стабилизированный гидроксид- Цйнкозый раствор (СГЦР). Этот раствор мохе быть использован как самостоятельный буроэой раствор (безглинистая промывочная жидкость), а в случае необходимости получения более высокой плотности может быть доутяжелей стандартными утяжеляющими реагентами (баритом, магнетитом и

др ). для чего в СГЦР вводится необходимое количество утяжелителя.

Изменять концентрацию раствора NaOH нельзя, а концентрация раствора

ZnCl2 не лимитируется, поскольку раствор ZnCl2 готовится из оставшейся воды Объемное соотношение первично смешиваемых растворов NaOH и ZnCl2 может быть в пределах от 1-1 до 1-2 соответственно, только в

0 такой смеси можно эффективно растворить полисахарид, обеспечивая- его максимальное стабилизирующее и структурирующее действие.

Данные о параметрах и свойствах про5 мывочной жидкости, полученные по предлагаемому способу, приведены в таблице.

Жидкость, содержащую, например, 60% ZnCl2, 4% NaOH и 0,4% КМ Ц, можно приготовить смешиванием растворов ка0 устической соды и хлорида цинка в различных объемных соотношениях.

П р v. м е р 1. 1 кг жидкости этого состава может бь ть получен следующим способом. Из расчетных количеств хлорида цинка, ка5 устической соды и воды готовят растворы хлорида цинка (479 мл раствора 67%-ной концентрации) и каустической соды (71 мл раствора 40%-ной концентрации). Весь раствор каустической соды смешивают с час0 тью раствора хлорида цинка в объемном соотношении 1:1 (по 71 мл) и при перемешивании в образующийся гидрогель вводят 4 г КМЦ перемешивание продолжают в течение 1 u оо образования однородной систе5 мы, После этого в полученный гидрогель стабилизированный КМЦ, вводят оставшуюся часть раствора хлорида цинка (408 мл) и перемешивают в течение 2 ч до получения однородного раствора.

0Замеренные технологические параметры полученного раствора составляют: плотность 1800 кг/м , условная вязкость 57 с, фильтрация за 30 мин 4 см статическое напряжение сдвига (CHCi/io)3/5 дПа, пла5 стическая вязкость 26 мПа-с, динамическое напряжение сдвига 39 дПа, стабильность О кг/м3, отстой 0%, рН 4,0

Для возможности получения жидкости с плотностью кг/м и использо0 вания ее для решения таких технических задач, как глушение аварийно-Фонтанирующих скважин, прекращения выдавливания в ствол скважины пластичных горных пород под воздействием геостатического давле5 ния и других, в жидкость вводят баритовый концентрат в количестве 80-100 мае.ч. на 100 мае.ч. жидкости.

При утяжелении жидкости, содержащей 60% ZnCI2, 4% NaOH и 0,4% КМЦ введением 85% барита параметры раствора следующие плотность 2500 кг/м , условная вязкость 70 с, фильтрация 2,5 см ; CHCi/ю :5/9 дПа, пластическая вязкость 54 мПа-с, динамическое напряжение сдвига 121 дПа, рН 4,0; стабильность 0 кг/м , отстой 0%.

П р и м е р 2. 1 кг жидкости такого же состава получают следующим образом: из рассчитанных количеств хлорида цинка, каустической соды и воды приготавливали растворы хлорида цинка (479 мл раствора 67%-ной концентрации) и каустической соды (71 мл раствора 40%-ной концентрации), Весь раствор каустической соды (71 мл) смешивают с частью раствора хлорида цинка в объемном соотношении 1:2 (т.е. 142 мл) и при перемешивании в образовавшийся гидрогель вводили 4 г КМЦ, перемешивание продолжали в течение 1 ч до образования однородной системы. После этого в стабилизированный КМЦ гидрогель вводят остав- шуюся часть раствора хлорида цинка (337 мл) и перемешивание продолжали в течение 2 ч до получения однородной жидкости,

Технологические параметры полученной жидкости составляют: плотность 1800 кг/м ; условная вязкость 57 с, фильтрация 4 см , CHCi/ю 3/5 дПа, пластическая вязкость 26 мПа с, динамическое напряжение сдвига 39 дПа, стабильность 0 кг/м3, отстой 0%-, рН 4,0.

ПримерЗ. 1 кг жидкости этого же состава получают следующим образом; из расчетных количеств хлорида цинка, каустической соды и воды приготовили растворы хлорида цинка (479 мл раствора 67%-ной концентрации) и каустической соды (71 мл раствора 40%-ной концентрации). Весь раствор каустической соды смеши вают с трехкратным раствором хлорида цинка (213 мл) и при перемешивании вводят 4 г КМЦ, пере- мешивание продолжают в течение 1 ч до образования однородной системы. После этого при перемешивании в полученную систему вводят оставшуюся часть раствора хлорида цинка (266 мл) и перемешивают в течение 2 ч до получения однородного раствора. Технологические показатели полученного раствора следующие: плотность 1800 кг/м , условная вязкость 54 с, фильтрация 15 см , CHCi/ю О/О дПа, пластическая вязкость 17 мПа-с, динамическое напряжение сдвига 13 дПа, стабильность 30 кг/м3, отстой 6%, рН 3.

При введении в этот раствор 80% баритового утяжелителя параметры его состав- ляют: плотность 2500 кг/м3, условная вязкость 82 с, фильтрация 12 см . CHCi/io 0/2 дПа, пластическая вязкость 21 мПа-с, динамическое напряжение сдвига 23 дПа, стабильность 20 кг/м3, отстой 10%; рН 4,

П р и м е р 4. Для получения 1 кг безглинистой промывочной жидкости состава,%. ZnCl2 60%; NaOH 4; КМЦ 0,4; вода 35,6, при использовании раствора NaOH 35%-ной концентрации необходимо использовать раствор ZnCl2 88%-ной концентрации в то время как растворимость хлорида цинка в воде обеспечивает возможность получения раствора с максимальной концентрацией 75%. Таким образом, в данном случае (при использовании раствора NaOH 35%) получить промывочную жидкость указанного состава невозможно.

П р и м е р 5. Для получения 1 кг жидкости состава, %: ZnCte 50; NaOH 4; КМЦ 0,4; вода 45,6, при использовании раствора NaOH 35%-ной концентрации (82.2 мл) необходимо приготовить 561 мл 61,1%-ного раствора ZnCte. Смешивают по 82,2 млмоль растворов хлорида цинка и гидроксида натрия. При перемешивании в образующийся гель вводят 4 г КМЦ, и перемешивают в течение 1 ч до образования однородной системы. После этого в полученную гидрогеле- вую систему, стабилизированную КМЦ, вводят оставшуюся часть (478,8 мл) раствора хлорида цинка и перемешивают в течение 2 ч до получения однородного раствора. Технологические показатели раствора следующие: плотность 1550 кг/м ; условная вязкость 39 с; фильтрация 6 см ; CHCi/ю О/О дПа; пластическая вязкость 13 мПа-с; динамическое напряжение сдвига 6 дПа; стабильность 0,0 кг/м ; отстой 1 %.

Использование предлагаемого способа позволяет при меньших затратах утяжелителя получить более высокие показатели плотности и стабильности растворов по сравнению с известными техническими решениями.

Низкая концентрация гидроксидцинко- вой твердой фазы обеспечивает возможность ввода в жидкость больших количеств стандартных утяжеляющих компонентов, что, в свою очередь, создает реальные объективные предпосылки вбзможности получения сверхтяжелых растворов (плотностью 2500 кг/м3 и выше) при минимальном количестве твердой фазы по сравнению с известными системами тяжелых растворов.

Формула изобретения

Способ получения без глинистой промывочной жидкости, включающей смешивание раствора хлорида цинка с раствором гидроксида натрия, перемешивание смеси, введение реагента-стабилизатора на основе полисахаридов, отличающийся тем, что, с целью улучшения структурно-реологических показателей за счет снижения вязкости при сохранении тиксотропности, повышения стабильности при одновременном сохранении фильтрационных свойств, раствор гидроксида натрия предварительно смешивают с частью раствора хлорида цинка, равной 1-2 объемам раствора гидроксида натрия,причем раствор гидроксида натрия используют с концентрацией 40 мае % а остальную часть раствора хлорида цинка вводят после введения реагента-стабилизатора, при этом реагент-стабилизатор используют в количестве от 0,4 до 0.7 % от массы бурового раствора

Использование: бурение и освоение скважин. Сущность изобретения: смешивают раствор хлорида цинка и 40%-ный раствор гидроксида натрия. Весь объем раствора гидроксида натрия смешивают с 1-2 объемами раствора гидроксида натрия, вводят реагент-стабилизатор на основе полисахаридов в количестве 0,4 - 0,J мае % и добавляют оставшийся объем раствора хлорида цинка 1 табл.