Буровой раствор на водной основе Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к буровым растворам на водной основе, применяемым для бурения нефтяных и газовых скважин.

Как известно, одной из важных проблем при бурении нефтяных и газовых скважин является очистка бурового раствора от тонкодисперсных (коллоидных) частиц выбуренной породы, избыток которых отрицательно влияет на процесс бурения скважин. Так, известно, что снижение концентрации коллоидных частиц с 5 до 3% способствует повышению скорости проходки на 10%, а применяющиеся механические средства очистки не обеспечивают выделение из бурового раствора частиц размером 40 мкм и менее, что обуславливает повышение плотности и резкое снижение скорости бурения скважины.

Для улучшения очистки от тонкодисперсных частиц выбуренной породы известны составы буровых растворов, предусматривающие применение полимеров и их композиций: метас, полиакрилат гуанидина, полиакриламид с силикатом натрия. Полимерные реагенты: полиакриламида. КМЦ или полиэтиленоксида с олеатом моноэта- ноламина.

Однако, низкие селективно-флокирую- щие свойства не обеспечивают очистку раствора от избытке тонкодисперсных частиц, а низкая стабильность раствора во времени обуславливает диспергирование частиц выбуриваемых пород и развитие осложнений в скважине.

Наиболее близким к изобретению является полимерный буровой раствор следующего состава, мас.%:

Бентонит3-5

Реагент HP (продукт

омыления отходов

нитронного волокна

гидроксидом натрия) 0,25-0,5

Полиакриламид0,25-0,5

ВодаОстальное

Недостатками известного технического решения являются: невысокая степень очистки От тонкодисперсных частиц и низкая стабильность раствора во времени вследствие подверженности полиакриламида гидё

V|

сл

00

о

о сл

релизу в высокощелочной среде (за счет HP)

Кроме того, указанный состав весьма чувствителен к воздействию полиминеральных солей, что вызывает дестабилизацию раствора и возникновение осложнений в скважине.

Цель изобретения - повышение стабильности технологических параметров раствора во времени при одновременном повышении флокулирующей способности.

Цель достигается тем, что раствор содержит в качестве полиметилдиал- л иламмонийхлорид при следующем соотношении ингредиентов, мае %:

Глина4-10

Полимерный

стабилизатор0,1-0,7

Полидиметиламмонийхлорид0,1-0,7

ВодаОстальное

Полидиметилдиаллиламманийхлорид выпускается под техническим названием ВПК-402 ПО Каустик в соответствии с ТУ 6-05-2009-86. Представляет собой малотоксичную однородную жидкость, содержащую в массовых долях 30-35 % активного вещества, с мол. м 100-300 тыс.ед , плотностью 1,0-1,1 г/см3.

Известно применение полидиметилди- аллиламмонийхлорида для улучшения структуры почв Согласно изобретению по л и ди мети л диа л л иламмонийхлорид используется в Функции селективного флокулян- та, способствующего повышению степени очистки от тонкодисперсных частиц выбуренной породы при одновременном повышении стабильности показателей бурового раствора во времени

В табл. 1 приведено количественное соотношение ингредиентов исследованных составов предлагаемого раствора и известного состава бурового раствора, а в табл 2 - примеры по оценке селективно- флокупирующих свойств и изменения показателей раствора через 30 сут после приготовления при использовании в качестве полимерного стабилитрона - гипана.

Исследовались также составы раствора при соотношении ингредиентов ниже и выше заявляемых пределов (составы 4 и 5, табл 1). Через сутки замеряют стандартные показатели раствора

Содержание коллоидных частиц определялось по методу метиленовой сини. Содержание коллоидной составляющей твердой фазы в глинистой суспензии составило 3,45% Затем добавлялось соответствующее количество реагентов заявляемого состава бурового раствора и после перемешивания (30 мин) и выдержки раствора в статических условиях (10 мин) замеряли методом метиленовой сини содержание коллоидных частиц из отработанной пробы 5 раствора.

Аналогично замерялись содержание коллоидных частиц в известных составах бурового раствора (прототип). В составе 2 (табл. 1) заявляемого бурового раствора и в

0 составе 6 (прототип) содержание гпины одинаковое - 7%, однако в силу специфических свойств у Известного состава содержание коллоидной составляющей равно 3,40%. а у заявляемых составов 2,65-3,00%, т. е ниже

5 на 11,8-22,1%.

Содержание микроорганизмов оценивали методом посева испытываемого раствора на агаризованные питательные среды после 24 ч и 30 сут инкубации в термостате

0 при 28-30°С (наиболее благоприятная среда для роста и развития микроорганизмов).

Пример 1. В 958 мл технической воды добавляют последовательно при перемеши5 вании 40 г глинопорошка, 1 г полимерного стабилитрона (гипан, HP, КМЦ) и 1 г полиди- метилдиаллиламмонийхлорида.

Пример 2. В 922 мл технической воды добавляют последовательно при перемеши0 вании до полного растворения 70 г глинопорошка, 4 г полимерного стабилизатора и 4 г полидиметилдиаллиламмонийхлорида.

ПримерЗ В 886 мл технической воды добавляют последовательно при перемеши5 вании до полного растворения 100 г глинопорошка, 7 г полимерного стабилизатора и 7 г полидиметилдиаллиламмонийхлорида.

Анализ данных табл. 2 показывает, что по сравнению с прототипом предлагаемый

0 состав бурового раствора обеспечивает снижение коллоидной составляющей на 20,6-25%.

После выдержки в течение 30 суток, указанные показатели практически не изменя5 ют своих величин, что свидетельствует о высокой стабильности заявляемого раствора в течение времени. Высокая стабильность показателей заявляемого раствора обусловлена бактерицидным действием

0 полидиметилдиаллиламмонийхлорида. о чем свидетельствуют данные, приведенные в табл. 3. Так, уже при концентрации ВПК- 402 в массовых долях 0,2% обеспечивается практически полное подавление микроорга5 низмов, что предотвращает биодеструкцию компонентов раствора и улучшает его стабилизирующие свойства во времени.

У раствора, содержащего ВПК-402 менее 0,1% (№ 4), наблюдается повышение показателя фильтрации при одновременном

снижении вязкостных свойств. Это объясняется повышенными флокулирующими свойствами при малых концентрациях по- лидиметилдиаллиламмонийхлорида (0,005- 0,05%). что характерно для большинства полимеров. При выдержке во времени (30 сут) отмечается полная дестабилизация данного состава бурового раствора, что связано со снижением бактерицидных свойств и развитием микроорганизмов, вызывающих биодеструкцию компонентов раствора.

При концентрации ВПК-402 0,8% (свыше заявляемого предела, состав № 5) наблюдается коагуляционное структурооб- разование, обуславливающее чрезмерное загущение раствора, оказывает отрица- тельное влияние на процесс бурения скважины.

Таким образом, анализ данных табл. 2 убеждает в том, что наиболее оптимальным содержанием ВПК-402 в растворе являет- ся 0,1-0,7%.

У известного состава бурового раствора наряду с более высоким содержанием коллоидных частиц (раствор № 6, табл. 2), резко снижающим показатели бурения скважины, после выдержки во времени (30 сут) наблюдается коагуляционное разжижение: рост показателя фильтрации и снижение вязкости. Это обусловлено как гидролизом поли- акриламида в высокощелочной среде (HP), так и ростом численности микроорганизмов (табл. 3, растворы 1 и 2), обуславливающих биодеструкцию компонентов раствора.

Отмеченные свойства предлагаемого раствора проявляются также при использо- вании в качестве полимерного стабилизатора карбоксиметилцеллюлозы (табл. 4), реагента HP (табл. 5), оксиэтилцеллюлозы (табл. 6).

Применение предлагаемого состава бу- рового раствора позволяет за счет низкой скорости мгновенной фильтрации повысить период устойчивого состояния набухающих обвалоопасных пород, а также снизить загрязнение продуктивного пласта дисперси- онной средой и дисперсной фазой, т. е.

будет способствовать сохранению коллек- торских свойств и повышению нефтеотдачи пласта. Результаты исследований, выполненных по известной методике, представлены в табл. 7.

Как показывает анализ данных табл. 7, у предлагаемого состава величина мгновенной фильтрации в 1,454-15,4 раза меньше, чем у известного состава раствора (прототипа). Кроме того, скорость мгновенной фильтрации предлагаемого состава также значительно меньше по сравнению с известными.

Таким образом, основными преимуществами заявляемого состава перед известными являются: более высокая степень очистки от тонкодисперсных частиц выбуренной породы, обеспечивающая улучшение показателей работы долот и повышение скорости бурения скважины; высокая стабильность параметров бурового раствора во времени, способствующая снижению осложнения в скважине и затрат на химическую обработку раствора; низкие величины мгновенной фильтрации и скорости мгновенной фильтрации, обеспечивающие сохранение устойчивости ствола скважины и естественных коллекторских свойств продуктивного пласта.

Формула изобретения Буровой раствор на водной основе, содержащий глину, полимерный стабилизатор и добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности технологических параметров раствора во времени при одновременном повышении флокулирую- щей способности, он содержит в качестве добавки полидиметилдиаллиламмонийхло- рид при следующем соотношении ингредиентов, мае. %:

Глина4-10

Полимерный стабилизатор0,1-0,7 Полидиметилдиаллил- аммонийхлорид0,1-0,7 ВодаОстальное

Таблица 1

Буровой раствор на водной основе, используемый при бурении, содержит ингредиенты при следующем их соотношении. мас.%: глина 4-10, полимерный стабилизатор 0,1-0,7; полидиметилдиаллиламмонийх- лорид 0.1-0,7; вода остальное. 7 табл

Примечание, р - плотность; У8 - условная вязкость по СПв-5; - показатель фильтрации по SH-6 за 30 рН - концентраций водородных ионов; СНС - статическое напряжение сдвига; С« - содержание коллоидной состзвлиовей по методу метиленовой сини; Cw содержание микроорганизмов в 1 нл раствор

Таблица 3

Вода - остальное

вода - остальное

4 Вода - остальное.

Таблицэб

Таблица 7