Буровой раствор Советский патент 1993 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к глинистым буровым растворам на водной основе для бурения нефтяных и газовых скважин.

Известен буровой раствор, содержащий глину, понизитель фильтрации, смазочную добавку (масло концентрата фосфотидов) и воду.

Недостатками указанного раствора являются высокая фильтрационная способность и ухудшение смазочных свойств с увеличением плотности раствора.

Известен буровой раствор, содержа- ;щий 20-27 % глины, 0,1-0,4 % понизителя фильтрации (метас), 1-5 % смазочной добавки СМАД-1 иО,1-0,15 % блоксополимера

окиси пропилена и окиси этилена (прокса- нол 168, проксанол ЦЛ-3) и воду.

Недостатком данного раствора является значительное снижение смазочной способности с ростом содержания твердой фазы и утяжелителя.

Целью изобретения является улучшение смазочных свойств бурового раствора при одновременном сохранении реологических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор, содержащий глину, органический реагент-стабилизатор, понизитель вязкости, регулятор рН, смазочную добавку и воду, дополнительно содержит

XI

чэ

XI

О

СО

реагент СНПХ-7215 - оксиалкилированный алкилфенол с азотсодержащей добавкой в ароматическом растворителе, а в качестве смазочной добавки - спринт - смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных поверхностно-активных веществ, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: .

Глина9,0-30,0 Органический реагент-стабилизатор 0,2-5,0 Понизитель вязкости 2,0-3,0 Регулятор рН 0,2-5,0 Реагент СНПХ-7215- оксиалкилированный алкилфенол с азотсодержащей добавкой

в ароматическом раст- ворителе 0,025-0,150 Спринт..- смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот

и неионогенных по- верхностно-актив- ных веществ 0,5-3,0 Вода Остальное В качестве органического реагента- стабилизатора используют, например, карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) или конденсированную сульфит-спиртовую барду, или их смесь при массовом соотношении 1:{5-10). .

При необходимости увеличения плотно- сти раствора в его. состав может быть включен утяжелитель.

Отличительной особенностью настоящего изобретения является синергетиче- ский эффект при совместном действии в буровом растворе смазывающей добавки спринт и СНПХ-7215. Последний в отличие от ранее известных имеет до 86-96 мас.% оксипропильных групп, сочетающихся с ал- килфенольными группами и обеспечивает вследствие своих структурных особенностей в сочетании со спринтом значительное повышение смазочных свойств в буровых растворах с увеличенным содержанием твердой фазы и утяжелителя.

Приготовление бурового раствора осуществляют следующим образом.

Для приготовления буровых растворов используют глинистые суспензии из глино- материалов различной коллоидальности: бентопорошок (ОСТ 39-208-86), комовая глина, глинистый шлам. В глинистые сус- пензии при перемешивании лабораторной мешалкой добавляют реагенты-понизители

вязкости, реагенты-понизители фильтрации, регулятор рН, смазывающую добавку спринт (ТУ 38-50712-87) и оксиалкилированный алкилфенол с азотсодержащей добавкой в ароматическом растворителе- СНПХ-7215(ТУ39-576565-К023-84). Понизители вязкости и фильтрации вводят как в сухом виде, так и в виде водных растворов, имеющих за счет добавок регуляторов рН, например, гидроокиси натрия или калия, водородный показатель рН 8,5-9,5.

Технологические свойства буровых растворов определяют на стандартных приборах в соответствии с РД 39-2-645-81. Смазочные свойства буровых растворов оценивают по коэффициенту трения (и) пары металл-металл, который определяют на приборе Любрисити ЭП фирмы Бароид в соответствии с API RP.13B при нагрузке 11.3Н-М.

Состав и свойства буровых растворов при температуре 20°С и после прогрева в течение 6 ч при температуре 150°С приведены в таблице. Состав растворов приведен в массовых процентах, что соответствует количеству реагентов в граммах, необходимых для приготовления ТОО г раствора.

П р и м е р 1 (прототип). В 898,5 г воды добавляют 90 г глины, перемешивают лабораторной мешалкой до получения однородной суспензии и вводят 10 мл 10 %-ного водно-щелочного раствора метаса(1 г мета- са, 9 г воды и 0,5 г NaOH),10гСМАД 1 и 1 г Проксанола 168. Перемешивают до однородного состояния. Коэффициент трения равен 0,13.

Пример. В 879,75 г воды добавляют 90 г глины, перемешивают до получения однородной суспензии и вводят 80 мл 25%-но- го водно-щелочного раствора ФХЛС (20 г ФХЛС. 60 г воды и 2 г NaOH). 30 мл 10%-но- го водного раствора КМЦ, 5 г спринта и 0,25 г СНПХ-7215. Коэффициент трения- 0,09.

П рим е р 9. В 850,75 г воды добавляют 90 г глины, перемешивают до получения однородной суспензии и вводят 20 г ФХЛС, 4 г NaOH. 30 г КССБ-4, 5 г спринта и 0.25 г СНПХ 7215. Коэффициент трения равен 0,09.

П р и м е р 17. В 523,3 г воды добавляют 200 г глины, перемешивают до получения однородной суспензии и вводят 30 г ФХЛС, 4 г NAOH. 2 г КМЦ, 20 г КССБ-4.200 г барита. 20 г спринта и 0,7 г СНПХ 7215. Коэффициент трения равен 0.10.

Как видно из приведенных данных, содержание СНПХ 7215 и спринта в количествах соответственно 0.01 % и 0,4% (растворы

29 и 31) не оказывает заметного влияния на улучшение смазочных свойств буровых растворов. Увеличение их концентрации до 0.025-0,15% и 0,5-3,0% (растворы 7-28) эффективно улучшает смазочные свойства, как неутяжеленных, так и утяжеленных буровых растворов. Коэффициенты трения в этом случае на 20-40% ниже,-чем у прототипа (растворы 1-6) и растворов, содержащих СНПХ 7215 или спринт индивидуально (растворы 33-36). Дальнейшее увеличение концентрации СНПХ 7215 и спринта в составе буровых растворов (растворы 30 и 32) нецелесообразно, поскольку оно не приводит к

существенному улучшению их смазочных свойств и способствует росту реологических характеристик,

Буровой раствор наряду с улучшенными смазочными свойствами обладает пониженной экологической опасностью.

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: буровой раствор содержит, мас.%: глину 9,0-30,0 органический реагент-стабилизатор 0,2-5,0, понизитель вязкости 2,0-3,0; регулятор рН 0,2-5,0; реагент СНПХ 7215 - 0,025 - 0,150, спринт 0,5-3,0, вода - остальное. Реагент СНПХ представляет собой оксиэтилированный алкилфенол с азотсодержащей добавкой в ароматическом растворителе, спринт- смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных поверхностно-активных веществ. В качестве органического реагента стабилизатора буровой раствор содержит карбоксилметилцеллюлозу или конденсированную сульфит-спиртовую барду, или их смесь при массовом соотношении 1:(5-10), а в качестве понизителя вязкости он содержит феррохромлигносульфонат или лигносил. 2 з.п.. 1 табл. ел С

Формула изобретения 1. Буровой pact вор, содержащий глину, органический реагент-стабилизатор, |1они- зитель вязкости, регулятор рН, смазочную добавку и воду, о тли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения его смазочных свойств при одновременном сохранеии реологических характеристик, он дополнительно содержит реагент СНПХ 7215 - рксиалкилированн.ый алкилфенол с азотсодержащей добавкой в ароматическом растворителе, а в качестве смазочной добавки - спринт - смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных поверхностно-активных веществ при следующем соотношении ингредиентов, мае. %: глина9,0-30,0; органический реагент-стабилизатор 0,2-5,0; понизитель вязкости 2,0-3,0; регулятор рН 0,2-5,0; реагент СНПХ

7215-оксиалкили- рованный алкилфенол с азотсодержащей добавкой

в ароматическом

растворителе0,025-0,150; спринт - смесь

натриевых солей

жирных карбоновых

кислот и неионогенных поверхностно-активных

веществ0,5-3,0; вода остальное.

Влияние состава на технологические показатели буровых растворов