Безглинистый утяжеленный буровой раствор Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе для бурения скважин на нефть и газ, используемым при бурении, вскрытии и освоении продуктивных пластов преимущественно в условиях аномально высоких пластовых давлений.

Известен безглинистый буровой раствор на водной основе, состоящий из хлористого цинка, каустической соды, карбокси- метилцеллюлозы (КМЦ) и воды,

Данный раствор имеет недостаточную плотность, в силу чего его нельзя применять на месторождениях с высокой степенью

аномальных пластовых давлений (при Ка

р 1,75) ввиду опасности нефтегазог гидрос

водопроявлений. Кроме того, данный раствор имерт неудовлетворительные технологические свойства.

Наиболее близким к предлагаемому является безглинистый буровой раствор, состоящий из карбоксиметилцеллюлозы, хлористого цинка, каустической соды, воды и барита,

Недостатком этого раствора являются неудовлетворительные технологические

свойства и низкая утяжеляющая способность. Так, при плотности 2300 кг/м и выше раствор имеет условную вязкость по СПВ -5 от 1500 с до не течет и практически не применим для бурения глубоких скважин.

Целью изобретения является повышение утяжеляющей способности раствора и улучшения его технологических свойств для получения высокоутяжеленной системы.

Поставленная цель достигается тем, что безглинистый утяжеленный буровой раствор, включающий карбоксиметилцеллюло- зу, минеральную добавку, барит и воду, содержит в качестве минеральной добавки хлорид бария и сульфат цинка при следующем соотношении ингредиентов, мас.%.

Хлорид бария Сульфат цинка Кзрбоксиметилцел- люлоза со степенью полимеризации 700 Вода

14,8-28,5 11.5-22,1

0,20-0,26 Остальное

Для достижения высокой плотности (до 2700 кг/м3) вводят баритовый концентрат в количестве 80-160 мас.ч. на 100 мас.ч. раствора.

(Л

С

Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод, что предлагаемый состав безглинистого бурового утяжеленного раствора отличается от известного наличием минеральной добавки, а именно хлорида бария и сульфата цинка, в результате взаимодействия которых получается конденсированный барит, являющийся одновременно активной твердой фазой - структурообразо- вателем и утяжелителем.

В предлагаемом составе конденсируется активная коллоидная твердая фаза - сульфата бария, являющаяся одновременно структурообразователем и утяжелителем плотностью 4500 кг/м3. В известных раство- pax барит, вводимый для утяжеления, необходимо удержать во взвешенном состоянии, что непросто ввиду его крупных размеров. Для Этого в указанные растворы вводится глина, обладающая малым удельным весом. Наличие в растворе большого количества твердой фазы: структурообразователя (глины, гидроксидов металлов) и утяжелителя (барита) приводит к снижению утяжеляющей способности раствора и ухудшению его технологических свойств.

Таким образом, предлагаемый состав ингредиентов повышает утяжеляющую способность раствора и улучшает его технологические свойства. Безглинистый утяжеленный буровой раствор плотностью 2700 кг/м3 обладает хорошими технологическими свойствами.

Для экспериментальной проверки предлагаемого состава было приготовлено 22 смеси (табл. 1, п. 5-26) при различных соотношениях ингредиентов, из которых оптимальными являются 11 (л. 7-14,17-19), аналогичные показатели для известного состава приведены в табл. 1 (п. 1-4).

Из табл. 1 видно, что уменьшение содержания КМЦ ниже 0,20% приводит к росту фильтрации (п. 5 и 15), а выше 0,26% наблюдается рост вязкости и СНС при незначительном снижении фильтрации (п. 16)

Опытным путем установлено, что хлорид бария и сульфат цинка необходимо вводит в стехиометрическом соотношении, чтобы раствор после завершения их ввода имел первоначальную плотность 1260- 1680 кг/м3. При первоначальной плотности менее 1250 кг/м3 удерживающая способность раствора недостаточна (Т и СНС) и раствор нестабилен (табл. 1. п. 5 и 6).

Пример. Набирают 543 мл воды и вводят хлорид бария и сульфат цинка по 312,5 г и 242,1 г соответственно и КМЦ 2,861 г. После тщательного перемешивания вводят необходимое количество барита (п. 17-20).

В полученном таким образом безглинистом буровом растворе достигается следующее оптимальное содержание ингредиентрв. мас.%:

Хлорид бария14,8-28,5

Сул ьфат цин ка11,5-2 2,5

КМЦ,0.20-0.26

ВодаОстальное

Барит вводится после приготовления раствора для повышения плотности до 2700 кг/м в количестве 80-160 мае. ч. на 100 мас.ч раствора.

Для сравнения в аналогичных условиях готовили известный безглинистый буровой раствор, состав которого приведен в табл. 1 (п. 2 и 4).

Из табл. 1 и 2 следует, что предлагаемый безглинистый буровой раствор предлагаемого состава при оптимальном содержании ингредиентов обладает рядом преимуществ по сравнению с известным, а именно достигается повышение утяжеляющей способности раствора, что видно по плотности (2700-2710 кг/м3), и улучшение его технологических свойств.

Формула изобретения Безглинистый утяжеленный буровой раствор, включающий карбоксиметилцел- люлозу, минеральную добавку и воду, отличающийся тем, что. с целью увеличения утяжеляющей способности раствора при одновременном улучшении его технологических свойств, он в качестве минеральной добавки содержит хлорид бария и сульфат цинка при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Хлорид бария14,8-28,5

Сульфат цинка11,5-22,1

Карбоксиметелцел- люлоза со степенью полимеризации 700 0,20-0,26 ВодаОстальное

причем хлорид бария и сульфат цинка содержатся в стехиометрическом соотношении.

Сущность изобретения: раствор включает, мае. %: КМЦ-700 0,20-0,26; хлорид бария 14,8-28,5; сульфат цинка 11,5-22,1; воду - остальное, причем хлорид бария и сульфат цинка содержатся в стехиометрическом соотношении. Раствор способен утяжеляться до плотности 2700 кг/м добавками барита от 80 до 160 мае.ч. на 100 мас.ч. раствора. 2 табл.