Безглинистый буровой раствор Советский патент 1993 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к безглинистым буровым растворам на водной основе.

Цель изобретения - снижение показателя фильтрации и повышение стабильности реологических свойств бурового раствора при одновременном усилении его солестой- кости.

Цель достигается тем, что буровой раствор, включающий биополимер типа ксанта- новой смолы, структурообразователь и водную фазу, в качестве структурообразова- теля содержит сапропель или торф при сле- дукЛцем соотношении компонентов, мае. %:

Биополимер0,1-0,5

Сапропель или торф 1-8

Водная фазаОстальное.

Достижение поставленной цели обусловлено тем, что сапропель и торф содержат органические природные высокомолекулярные соединения ионогенного и неионного типов, органо-минеральные комплексы с разнообразными функциональными группами, которые при взаимодействии с макромолекулами биополимера образуют сложные межмолекулярные структуры. Элементы этой структуры соединены лабильными связями различной, преимущественно неионной, природы, включая водородные связи. Особенность системы - способность создавать стабильные обратимо разрушающие в потоке и восстанавливающие в покое дисперсные структуры с оптимальными реоло- го-технологическими и адсорбционными свойствами.

Сочетание в буровом растворе двух ин- градиентов биогенного происхождения без каких-либо синтетических или искусственных веществ и минеральных дисперсных наполнителей делает систему полностью ассимируемой природной средой, т. е. экологически полностью безвредной.

При экспериментальном подтверждении возможности реализации использованы следующие материалы и реагенты: биополимер, микробный полисахарид типа ксантановой смолы, порошок кремового цвета с насыпной плотностью 0.8 г/см3, мол. масса 2 млн.. вязкость 1 %-ного раствора

ел

с

00

о

00

00

ел

о

2000-2800 сп при рН 6-8: сапропели трех типов по промышленно-генетической классификации: органический (оз. Судобль), кремнеземистый (оз. Лучай). карбонатный (оз. Сергеевское),, содержание органического вещества соответственно 85,3; 55,8: 23,3%:

торф трех ботанических типов (древесный, пушицевый, сосново-пушицевый) со степенью разложения 40-45 %,содержание органического вещества соответственно 89,8,96,6,92,0%;

минеральные соли: хлорид натрия, калия, кальция, магния - реактивы квалификации ч и чда.

Буровые растворы для испытаний приготавливали следующим образом. Заранее готовили 2 %-ный раствор биополимера в воде из товарного порошкообразного продукта и суспензию сапропеля или торфа из влажной торфяной крошки или сапропелевой пасты, полученной с соответствующего торфопредприятия. В химическом стакане или фарфоровой кружке вместимостью 1 л при перемешивании лопастной мешалкой с частотой вращения около 1000 об/мин смешивали в заданных количествах суспензию сапропеля (торфа), раствор биополимера и воду; в случае приготовления минерализованных растворов, добавляли минеральные соли. После перемешивания смеси в течение 30 мин буровой раствор оставляли в покое 15-18 ч. Затем его вновь перемешивали в течение 10-15 мин и определяли свойства по стандартным методикам.

Конкретные примеры состава и свойств испытанных буровых растворов приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что буровой раствор заявленного состава по технологическим свойствам превосходит раствор0

5

0

5

0

5

0

прототип и в неминерализованных, и в минерализованных системах. Так. показатель фильтрации предложенного раствора в 1.5- 2 раза ниже, чем раствора-прототипа при допустимой концентрации солей в 1,5-2,5 раза более высокой. Увеличение содержания структурообразовэтеля в буровом растворе с 2 до 8 % в случае прототипа приводит к возрастанию СНС в 10-20 раз, а эффективной вязкости в 3-5 раз: в случае же предложенного раствора эти показатели соответственно возрастают лишь в 1,5-3 и в 2 раза, что свидетельствует о более высокой стабильности реологических .свойств последнего.

Следует подчеркнуть более высокую устойчивость предложенного бурового раствора к действию поливалентных катионов. Например, показатель фильтрации раствора-прототипа при концентрациях биополимера, структурообразователя и CaCla соответственно0.5; 2 и 1,5% равен 12,0см3, тогда как предложенный раствор при концентрациях этих же ингредиентов (сортвет- ственно 0,3; 2 и 2,5 %1 имеет показатель фильтрации лишь 7,5 см3.

Формула изобретения Безглинистый буровой раствор, включающий биополимер типа ксантановой смолы, структурообразователь и водную фазу, отличающийся тем, что, с целью снижения показателя фильтрации и повышения стабильности реологических свойств при одновременном усилении солестойкости, он содержит в качестве структурообразователя сапропель или торф при следующем соотношении компонентов, мае. %: Биополимер типа ксантановой смолы0.1-0,5 Сапропель или торф 1-8 Водная фаза Остальное.

Продолжение таблицы

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: безглинистый буровой раствор содержит (мае. %) биополимер 0.1-0,5, сапропель или торф 1-8, водную фазу остальное. В качестве биополимера используют полимер типа ксэнтановой смолы. 1 табл.

Состав и свойства раствора-прототипа см. в тексте

Вода-остальное

Показатель рН для всех растворов в пределах 8.0-9,3