Порошкообразный реагент для обработки буровых растворов Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно - к порошкообразным сыпучим реагентам для химической обработки буровых растворов, используемых при бурении нефтяных и газовых скважин в высококоллоидных глинах.

Известен реагент для обработки буровых растворов, представляющий собой вод- ный раствор полиакрилнитрила, гидролизованного гуматом калия или натрия. Недостатки реагента - товарная форма реагента - водный раствор и высокие структурно-реологические свойства бурового раствора при повышенном содержании коллоидной фазы 6-8% вследствие загущения высокомолекулярным акрилатом-гипа- ном 1.

Известен реагент - низкомолекулярная полиакриловая кислота (ПАК) с мол.массой 2500-5000 2. Согласно этому изобретению буровой раствор содержит воду, глину и гомополимер АК-ПАК 0,5-12 ррв. (0,5-8 г/350 мл) ПАК является добавкой для регулирования (снижения) структурно-реологических свойств бурового раствора и дефлокуляции частиц глины буровых растворов. Существенным недостатком реагента язляется его жидкая товарная форма (25%-ный водный раствор) Отсутствует технология получения порошкообразного реаген та - ПАК в связи с высокой гигроскопичностью сухого реагента, недостатком реагента является незначительное снижение структурно-реологических свойств (статического и динамического напряжения сдвига).

Цель изобретения - улучшение структурно-реологических свойств бурового раствора за счет снижения статического и динамического напряжений сдвига.

Поставленная цель достигается тем, что порошкообразный реагент для обработки

сл С

xj

О

О

ю

Сл) СР

глинистых буровых растворов, включающий углещелочной или гуматнокалиевой реагент и полимер акрилового ряда, с целью улучшения стуктурно-реологических параметров за счет снижения статического и динамическо- го напряжения сдвига при одновременном сокращении расхода реагента при обработке буровых растворов на основе высококоллоидальных глин, в качестве полимера акрилового ряда содержит низкомолекуляр- ную акриловую кислоту с м.м. от З Ю до 15 -103у еТпри следующем соотношении ин- федИёнтов, мае,ч.: - „ Углещелочной или

гуматно-калиевый реагент100

Низкомолекулярная

полиакриловая кислота с м.м. от З Ю

до15-103у.е.8,7-33

Углещелочной реагент выпускается по ТУ 39-01-247-76

Гуматно-калиевый реагент (ГКР) выпускается по ТУ 39-932-84

Низкомолекулярная полиакриловая кислота (ОЛД-04А) выпускается по ТУ 6-02- 26-88. Улучшение структурно-реологических свойств бурового раствора, содержащего данный порошкообразный реагент, объясняется гелеобразование глино- содержащих буровых растворов за счет адсорбции комплекса на пластинах глины, нейтрализации положительного заряда глин, создания общего отрицательного заряда. Таким образом, достигается отталкивание глинистых пластин и препятствие их сближению. Вместе с тем низкомолекуляр- н-ый полимергуматный комплекс подвергается значительно меньшей деструкции в условиях температурной агрессии, а зто способствует сохранению хороших струк- турно-реологических свойств после термо- статирования. Кроме того, совместное использование низкомолекулярной ПАК с УЩР или гуматно-калиевым реагентом дает снижение статического и динамического на- пряжений сдвига и фильтрации.

Получение порошкообразного комбинированного акрилового понизителя структурно-реологических свойств имеет большое значение, потому что получить полиакриловую кислоту в сухом виде невозможно в связи с ее высокой гигроскопичностью.

Порошкообразный реагент удобен в перевозке и применении, дает возмож- ность использовать его при низких температурах.

Предлагаемый реагент приготовляют следующим образом.

К 100 мае.ч. просушенного углещелоч- ного реагента (ГКР) добавляют 8,7-33 мас.ч. полиакриловой кислоты. Смесь тщательно перетирают в ступке. После окончания экзотермической реакции получается сыпучий мелкогранулированный непылящий порошок, который в целях предупреждения слеживания подсушивают при 60-70°С в течение 1,5 ч. Порошок полностью растворим в воде.

Об эффективности реагента судят по снижению статического напряжения сдвига (СНС), динамического напряжения сдвига (TO), фильтрации (Ф) модельного бурового раствора при комнатной температуре и после термостатирования при 66 и 177°С.

Исследования с целью оценки свойств понизителя вязкости проводили по методике Американского нефтяного института:

а)К 350 см3 бентонитовой суспензии добавляли 1,75 г соли (NaCI) и перемешивали 3 мин на миксере.

б)Добавляли 5 г исследуемого дефлоку- лянта. В течение 1 мин перемешивали пробу.

в)Доводили рН бурового раствора до 9,5 ±0,1 добавкой NaOH в течение 20 мин при перемешивании.

После перемешивания проверяли рН:

г)Если рН соответствовал 9,5 ±0,1, перемешивали 1 мин и измеряли реологические параметры, используя приборы СНС-2 и ВСН.

д)Выдерживали раствор в автоклаве при 66°С в течение 16ч.

е)После термостатирования доводили рНдо9,5 ±0,1 изамерялирН,СНС1 м, СНС 10 м, rjnn, TO, Ф.

ж)Аналогично п.д. выдерживали раствор при 177°С.

з)После термостатирования доводили рН до 9,5 ± 0,1 и вновь измеряли реологические свойства и водоотдачу.

Исследовали опытные образцы порошкообразного реагента на глинистой суспензии 8-9%-ной концентрации. Примеры 1, 8 (прототип).

Пример 2. К 100 г углещелочного реагента (или гуматно-калиевого) добавляли 13,6 г полиакриловой кислоты с перемешиванием и перетиранием смеси в ступке. Во время перемешивания и перетирания шла экзотермическая реакция. После окончания экзотермической реакции продукт подсушивали. Полученный продукт представляет собой непылящий порошок черного цвета.

Примеры 3-9, 10. Реагент для обработки бурового раствора готовили по примеру 2.

Содержание низкомолекулярной полиакриловой кислоты в порошкообразном реагенте должно быть в пределах 8,7-33 мас.ч. на 100 мас.ч. гуматного реагента.

При содержании полиакриловой кислоты более 33% смесь получалась нетехнологичной - частички смеси слипались, слеживались. При содержании низкомолекулярной ПАК менее 87 мас.ч. ухудшились реологические параметры (статическое и динамическое напряжения сдвига).

С увеличением содержания глины эффективность прототипа падала.

Применение порошкообразного реагента для обработки буровых растворов позволяет в раза снизить Т0.

Статическое напряжение сдвига понижается до 0/0-0/9.

Формула изобретения Порошкообразный реагент для обработки буровых растворов, включающий уг- лещелочной или гуматнокалиевый реагент и полимер акрилового ряда, отличающийся тем, что, с целью улучшения его структурно-реологических параметров за счет снижения статического и динамического напряжения сдвига при одновременном со- кращении расхода реагента при обработке буровых растворов на основе высококоллоидальных глин, он в качестве полимера акрилового ряда содержит низкомолекулярную акриловую кислоту с мол.м. от ЗхЮ3 до 15x103у.е. при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:

углещелочной или гуматнокалиевый реагент -100; низкомолекулярная полиакриловая кислота с м.м. от ЗхЮ3 до 15x103 у.е.-8,7-33,0.

Порошкообразный реагент для отработки буровых растворов, для бурения нефтяных и газовых скважин, улучшающий структурно-реологические свойства буровых растворов. Реагент получают следующим образом: к 100 мае.ч. просушенного углещелочнго реагента добавляют 8,7-33 мас.% полиакриловой кислоты с мол. массой от 3-10 до 15-Ю3 у.е. Смесь тщательно перемешивают. Послг окончания экзотермической реакции получают сыпучий мепко- гранулированный непылящий порошок. Для предупреждения слеживания полученный реагент подсушивают при 60-70°С в течение 1,5 ч.