Малосиликатный буровой раствор Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к малосиликатным промывочным жидкостям с низким содержанием твердой фазы для бурения в сложных геологических условиях.

Известны малосиликатные буровые растворы, применяемые при бурении в интервалах неустойчивых глинистых пород (глин, аргиллитов). Данные буровые растворы обладают ограниченной ингибирующей способностью в отношении набухающих глин и осыпающихся глинистых и глинисто- карбонатных пород, характеризуются термостойкостью до 180°С и подвержены электролитической коагуляции при взаимодействии с различными солями.

Наиболее близким к предлагаемому является малосиликатный буровой раствор с содержанием силиката натрия (жидкого стекла) 2,0-5,0 мас.% и бентонитового гли- нопорошка 3,0-7,0 мас.%, стабилизированный КМЦ-700 (3).

Основными недостатками указанного малосиликатного бурового раствора являются: термоустойчивость не более 180°С,

низкий уровень ингибирующего воздействия на глинистые породы с нарушенной структурой, в частности - на аргиллиты и глинистые сланцы из интервалов со сложным геологическим строением и зон АВПД, Цель изобретения - повышение ингибирующей способности (крепящих свойств) малосиликатного бурового раствора с низким содержанием твердой фазы при одновременном повышении его термостойкости. Сущность изобретения состоит в том, что малосиликатный буровой раствор, включающий бентонитовый глинопорошок, реагент-стабилизатор, силикат натрия, карбонат натрия и воду, в качестве реагента-стабилизатора содержит сульфатный лигнин - побочный продукт переработки древесины методом сульфатной варки со стадии подкисления сульфатного черного щелока серной кислотой при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Бентонитовый глинопорошок 2,0-6,0 Силикат натрияв 2.0-5,0

Карбонат натрия0,2-0,5

Сульфатный лигнин4,0-10.0

у

е

Ч

О 00

4 О

ВодаОстальное

При выполнении лабораторных исследований использовали: сульфатный лигнин Соломбальского ЦБК, который выпускается по ТУ 81-62-95-81; силикат натрия ТУ 6- 15-433-75 с плотностью 1,436 г/см3 и моду- лем 282; кальцинированную соду ГОСТ 5100-85.

Изобретение (приготовление малосиликатного бурового раствора) осуществляется следующим образом. В воде предварительно гидротируют глинопорошок, затем при перемешивании добавляют кальцинированную соду, сульфатный лигнин и силикат натрия. Через 2 ч раствор достигает своей готовности..

Пример приготовления малосиликатнго бурового раствора (табл. 1. растворы 1-5):

-приготовили исходные глинистые растворы в количестве 895, 892, 889,886, 883 г, содержащие по 60 г бентонитового глинопо- рошка;

-к каждому последующему из растворов добавили по 1,1,1,2,2 г кальцинированной соды; 94, 87, 80, 72, 65 мл силиката натрия с плотностью 1,436 г/см3; 10, 20, 30, 40, 50 г сульфатного лигнина;

-тщательно перемешивали.

Аналогичным образом были приготовлены все другие силикатные буровые растворы (табл. 1, 2, 3).

Лабораторными исследованиями установили количественные и качественные зависимости между концентрацией бентонитового глинопорошка, сульфатного лигнина, силиката натрия, кальцинированной соды, параметрами буровых растворов, их термо- и солеустойчивостью, показателем ингибирующих свойств х.

Ингибирующие (крепящие) свойства буровых растворов в отношении устойчивости образцов глинистых пород с нарушенной структурой (прессованных) оценивали коэффициентом устойчивости

Y - W х Удв.

ЪаХУдо

где т.д.р. и т.дв - время деформирования образцов в буровых растворах и в дистиллированной воде; VAP и /д в - относительная скорость деформирования образцов в буровых растворах и в дистиллированной воде. В соответствии с данными, представленными в табл. 1, оптимальными концентрациями, обеспечивающими регламентированные требования к фильтрации, вязкости, СНС; термоустойчивости до 205-220°С и крепящим свойствам малосиликатного бурового раствора являются, мае %.

Бентонитового глинопорошка 2,0-6,0 Сульфатного лигнина4,0-10,0

Силикат натрия2,0-5,0

Карбонат натрия0,2-0,5

ВодыОстальное.

Показатели свойств известного малосиликатного бурового раствора,стабилизированного КМЦ-700, представлены в табл. 2. Согласно данным табл. 2 уменьшение

вязкости и СНС, увеличение фильтрации, снижение коэффициента устойчивости глинистых образцов для известного малосиликатного бурового раствора, стабилизированного КМЦ-700, наблюдается при

180°С. При температуре 210°С отмечается его полная деструкция.

В отличие от известных малосиликатных буровых растворов с низким содержанием твердой фазы предлагаемый

малосиликатный буровой раствор, стабилизированный сульфатным лигнином, устойчив при температуре до 220°С (табл. 1). Его ингибирующие свойства, характеризуемые коэффициентом устойчивости х. в 2,5-5 раз

выше чем у известного состава малосиликатнго бурового раствора, взятого за прототип (табл. 1, 2).

Увеличение концентрации хлористого натрия в составе малосиликатных буровых

растворов (табл. 3) способствует образованию солегелевой структуры. Однако, при содержании хлористого натрия более 5% доля несвязанной минерализованной водой фазы в малосиликатных буровых растворах с

низким содержанием глинопорошка, стабилизированных КМЦ-700, резко увеличивается, а ее фильтрация через глинистые корки возрастает.

Фильтрация малосиликатного бурового

раствора, стабилизированного сульфатным лигнином, с увеличением концентрации NaCI до 10% остается практически без изменения. Допустимая концентрация хлористого натрия в предлагаемом буровом

малосиликатном растворе определяется содержанием сульфатного лигнина и силиката натрия.

Экономический эффект от использования предлагаемого бурового раствора составит не менее 6,9 руб. на 1 м проходки горных пород.

Формула изобретения Малосиликатный буровой раствор, включающий бентонитовый глинопорошок,

реагент-стабилизатор, силикат натрия, карбонат натрия и воду, отличающийся тем. что, с целью повышения его ингибиру- ющей способности при одновремрнном повышении термоустойчивости он в качестве

реагента-стабилизатора содержит сульфатный лигнин - побочный продукт переработки древесины методом сульфатной варки со стадии подкисления сульфатного черного щелока серной кислотой при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Бентонитовый глинопорошок 2,0-6,0 Силикат натрия2,0-5,0

Карбонат натрия0,2-0,5

Указанный сульфатный лигнин 4,0-10,0 ВодаОстальное

Малосиликатный буровой раствор содержит в мас.%: бентонитовый глинопоро- шок 2.0-6,0, силикат натрия 2,0-5,0, карбонат натрия 0,2-0,5, сульфатный лигнин 4,0-10,0. Буровой раствор получают смешением компонентов. 3 табл.

Таблица 1

Зависимость показателей технологических свойств малосиликатного бурового раствора, стзбилиэирояанного сульфатным лигнином, и коэффициента устойчивости глинистых образцов от концентрации составляющих реагентов и температуры

Таблица

Зависимость показателей технологических свойста налосилихатных буровых растворов, стабилизированных КНЦ-700 или сульфатным лнгнинон, и коэффициента устойчивости глинистых образцов от концентрации (добавок) хлористого натрия