Реагент для обработки буровых растворов на водной основе Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к реагентам для обработки буровых глинистых растворов.

Известны химические реагенты для улучшения смазочных свойств буровых растворов на основе нефти, нефтепродуктов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является реагент для обработки буровых растворов, содержащий графит, углеводородную добавку (нефть) и органический реагент (сульфанол)

Основными недостатками этого реагента являются невысокие протмвоприхвэтные и антифрикционные свойства, наличие в составе ценного сырья - нефти.

Цель изобретения - повышение эффективности реагента в части повышения про- тивоприхватных и антифрикционных свойств буровых растворов.

Поставленная цель достигается тем, что реагент для обработки буровых растворов на водной основе, включающий графит, углеводородную добавку и органический реагент, дополнительно содержит воду, в

качестве углеводородной добавки - фосфо- нометилированное производное 1,3-диами нопропанола-2 а в качестве органическою реагента - карбоксиметилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов мае %:

Графит12-30

Карбоксиметилцеллюлоза2-6

Фосфонометилированное производное 1,3-диамино- пропанола-210-15

ВодаОстальное

Новые в реагенте является содержание в качестве органического реагента кар- боксиметилцеллюлозы, в качестве углеводородной добавки - фосфонометили- рованного производного 1,3-диаминопро- панола-2 и дополнительно воды.

Входящая в состав реагента карбоксиметилцеллюлоза используется в качестве реагента-стабилизатора в буровых раство pax.

Используемое в реагенте фосфономети- лированное производное 1,3-диаминпропа- нолэ-2 (ДПФ) общей формулы

(Л

С

ъввА

СЛ

Јь vj

СЛ xj

(HO)2-PO-CH2-N-CH2-CH-CH7-N}rCH2-PO{OH)2, CH2 ОН СН2 РО(ОН)2РО(ОН)2

где , выпускается Волгоградским ПО Химпром, в соответствии с ТУ 6-09-4915- 80 представляет собой прозрачную жидкость желтоватого цвета, хорошо растворимую в воде, кислотах, щелочах, имеющую температуру замерзания не выше 100°С. Известно применение ДПФ для обработки буровых глинистых растворов с целью снижения структурно-механических свойств и как ингибитора солеотложений

Установлено, что введение в реагент ДПФ и карбоксиметилцеллюлозы обеспечивает повышение противоприхватных свойств бурового раствора на 50-60%, антифрикционных свойств на 60-70% и снижение его структурно-механических характеристик в 1,5-2 раза.

Реагент готовят путем перемешивания исходных компонентов. В смесительную емкость буровой установки или цементировоч- ного агрегата набирают расче тное количество воды, вводят ДПФ, перемешивают. В полученный водный раствор ДПФ вводят сначала половинное, а после непродолжительное перемешивания - остальное количество графита, затем вводят КМЦ и перемешивают в течение часа.

Для получения 100 г реагента в 58-67 г воды растворяют 10-15 г ДПФ, добавляют 6-15 г графита, перемешивают в течение 20-30 мин, вводят оставшиеся 6-15 г графита и 2-6 г КМЦ. Компоненты перемешивают в течение часа до получения однородной смеси, после чего реагент готов к применению. Порядок ввода составляющих компонентов в водный раствор ДПФ на эффективность реагента не влияет.

Реагент вводится в циркулирующий через скважину раствор в течение 2-3 циклов или в гидромешалку при приготовлении глинистого раствора.

Реагент для обработки буровых, глинистых растворов исследован в лабораторных условиях на пресном и минерализованном глинистых растворах следующего состава, мас.%: пресный - бентонит 3,0; глина 10,0: NaOH 0,1; КССБ 0,5; воды 86,4; минерализованный - бентонит 5,0; глина 8,0; МзОИ 0,2; крахмал 2,0; NaCI 20,0; вода 64,8.

Для измерения технологических параметров приготовленных растворов (плотности - р, условной вязкости - УВ, статического напряжения сдвига СНС водоотдачи - В и рН) использовались стандартные приборы и методики в соответствии с РД 39-2-45-82.

После замера исходных показателей растворы делят на серию равных частей. Одну часть растворов обрабатывают известным реагентом, другую - предложенным.

Обработанные растворы перемешивают в течение часа на мешалке при скорости 600 об/мин,

По сравнению показателей бурового глинистого раствора судят о качестве ново0 го реагента

Противоприхватные свойства растворов оценивают по предельному статическому напряжению сдвига в глинистой корке - 7, МПа, которое замеряют на успа5 новке для определения напряжений сдвига в глинистой корке при перепадах давления - НК-1, и по показателю коэффициента сдвига фильтрационной корки КСК, определяемого на модернизированном приборе

0 для измерения статического напряжения сдвига конструкции УкрНИГРИ

Антифракционные свойства растворов оценивают на машине трения (4 - шариковая установка СР-1). Установка позволяет

5 вести испытания промывочных жидкостей в режиме трения - качения (при подвижных шариках) и трения скольжения (при заторможенных шариках).

Снижение структурно-механических ха0 рактеристик приготовленных растворов определяют по изменению условной вязкости и статического напряжения сдвига.

Результаты испытаний представлены в таблицах: в табл.1 приведены качественные

5 и количественные составы реагентов для обработки буровых растворов; в табл.2 приведены данные о влиянии на показатели глинистых растворов известного реагента (опыт 3-14), для удобства анализа извест0 ный реагент взят в равных количествах с предлагаемым; предлагаемого реагента (опыт с 15 по 34), а также сравнительного реагента (опыты с 45 по 44).

В реагенте Р-1, Р-2 и т.д цифровой

5 индекс обозначает номер реагента в табл.1. В лабораторных условиях обработка известным и заявляемым реагентамиосущест- вляется следующим образом.

Пример1.В емкость, удобную для

0 перемешивания, набирают 500 г приготовленного пресного глинистого раствора и вводят 2,0 г реагент N: 4 (табл.1), перемешивают в течение часа на лабораторной мешалке (on. N 15, табл.2).

5

П р и м е р 2. Набирают 500 г минерализованного глинистого раствора, вводят 10 г приготовленного реагента № 6 (табл 1), все перемешивают в течение часа (on N 32, габл 2).

Аналогично осуществляли обработку растворов в остальных опытах, которые представлены в табл.2

Результаты испытаний показывают, что реагент, содержащий в своем составе, мас.%: графит 12 - 30; карбоксиметилцел- люлозу 2-6; ДПФ - 10 - 15; воду до 100, превосходит известное техническое решение.

При одинаковых добавках известного и заявляемого реагентов растворы, обработанные предлагаемым реагентом, обладают более высокими противоприхватными и антифрикционными свойствами.

Так, для снижения коэффициента сдви- га фильтрационной корки до 0,52-0,3; предельного статического напряжения сдвига глинистой корки до 0,165-0,07 МПа; коэффициента трения качения до 15,4 -10 - 11,3 коэффициента трения скольже- ниядо11,3 10-7,2- приготовленных глинистых растворов расход предлагаемого реагента составляет 0,4 мас.% (оп. № 15-19; № 25-29; табл.2), увеличение добавки реагента до 2 % существенно не изменяет пока- затели бурового раствора (оп. № 20-24, № 30-34, табл.2).

При обработке приготовленных глинистых растворов известным реагентом в количестве 2 мас.% растворы имеют коэффициент сдвига фильтрационной корки 1,04-0,39; предельное статическое напряжение сдвига глинистой корки 0,215-0,140 МПа; коэффициент трения ка

чения 26 17 -10 ; коэффициент трения скольжения 17,3- - 11,3 (оп. № 3-5, 9-11, табл 2); добавка 0,4% незначительно улучшает качество раствора (оп. . 12-14, табл.2)

Кроме того, растворы, обработанные предлагаемым реагентом, имеют лучшие структурно-механические показатели (у пресных растворов условная вязкость 45- 30; статическое напряжение сдвига 51 /78 - 28-39 дПа (оп. № 15-24 табл.2); у минерали- зованных растворов условная вязкость 40- 30; статическое напряжение сдвига 37/52 - 13/21 дПа (оп. № 25-32 табл.2)

Растворы, обработанные известным реагентом, имеют более высокие значения условной вязкости и статического напряжения сдвига (оп. № 3-13, табл.2),

Опытами № 35-40 (табл.2) обоснованы верхние и нижние границы концентраций ингредиентов заявляемого реагента на примере пресного глинистого раствора npto введении оптимальной добавки предлагаемого реагента - 0,4 мае %

5

0

5 0 5

0

5

0 5

0

5

Содержание в реагенте графита выше и ДПФ ниже заявляемого предела вызывает увеличение структурно-механических свойств раствора; кроме того, не наблюдается существенного улучшения смазочных свойств (on. 37), содержание графита ниже и ДПФ выше заявляемых пределов вызывает снижение противоприхватных и антифрикционных свойств раствора (on, №з 36),

Содержание КМЦ в реагенте более 6% вызывает рост условной вязкости и статического напряжения сдвига (оп. № 35), менее 2% -вызывает снижение антифрикционных свойств (оп.№ 38).

При использовании в буровом растворе состава реагента Р N 13 и Р № 14 цель изобретения не достигается, так как проти- воприхватные и антифрикционные свойства бурового раствора находятся на уровне значений известного технического решения (оп №39,40).

Раздельное введение компонентов предлагаемого реагента в буровой раствор неэффективно; так как качество раствора улучшается незначительно (on. Ns 41-44).

Внедрение предлагаемого реагента для обработки буровых растворов будет способствовать значительному повышению технико-экономических показателей бурения за счет повышения антифрикционных и противоприхватных свойств, улучшения реологических показателей буровых растворов.

Повышение смазывающей способности бурового раствора путем ввода реагента позволит ограничить содержание в нем нефтепродуктов, экономя таким образом ценное сырье и уменьшая загрязнение окружающей среды нефтепродуктами.

Формула изобретения

Реагент для обработки буровых растворов на водной основе, включающий графит, углеводородную добавку и органический реагент, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности реагента в части повышения противоприхватных и антифрикционных свойств бурового раствора, он дополнительно содержит воду, в качестве углеводородной добавки - фосфоно- метилированноепроизводное

1,3-диаминопропанола-2, а в качестве органического реагента - карбоксиметил цел л го- лозу, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Графит12-30

Фосфонометилированное

производное 1,3-диаминопропанола-2Карбоксиметил10-15

целлюлоза Вода

2-6 Остальное

Сущность изобретения: реагент содержит графит 15-30%, фосфонометилирован- ное производное 4,3-диаминопропанола-2 10-15%, карбоксиметилцеллюлоза 2-6, вода - остальное. Характеристики реагента- снижает фрикционные (коэффициенты трения качения и скольжения) и повышает про- тивоприхватные свойства раствора 2 табл

Качественный и количественныйсостав реагента

Влияние ка технологический показатели буровых растворов

Таблица 1

Таблица 2