Понизитель водоотдачи буровых растворов Советский патент 1980 года по МПК C09K7/02 

изобретение относится к химическим реагентам, применяемым для понижения водоотдачи буровых растворов, используемых при бурении глубоких высокотемпературных нефтяных и газовых скв жин в условиях полиминеральной агрессии. В настоящее время для регулирования водоотдачи буровых растворов при совместной агрессии одно- и поливалентных солей применяют природные и синтетические полимеры из класса пол сахаридрв,например крахмал и смешанные эфиры целлюлозы - КМГЭЦ (карбоксиме,тилгидроксиэтилцеллюлоза) 1 . Однако указанные понизители водоотдачи обладают низкой термостойкост (до. ), что ограничивает их применение в бУрений. Известен реагент для снижения водоо д-ачи минерализованных буровых растворов, представляющий сополимер винилсульфоната натрия и N-виниламида карбоновой кислоты 2. Недостатком известного реагента являются высокие значения водоотдачи бурового раствора в забойных условиях, т.е. для данной TeMnepaTypjS 180-200с и перепада давления 40кг7с (горячая водоотдача), особенно При содержании хлористого кальция до 10%. Целью изобретения является снижение водоотдачи буровых растворов, используемых при бурении в Условиях полиминеральной агрессии (NaCI до 20%, СаСе ДО 10%) и температурах до . Это достигается применением в качестве понизителя водоотдачи буровых растворов известного вещества - гидролизованного цианэтилированного поливинилового спирта (ЦЭПС) общей формулы -сн -сн0где X 5-25, п 100, у 100-х. Гидролизованмый цианэтилированный ПВС представляет собой вязкую ЖИДКОСТЬ без видимых примесей с легким запахом аммиака, хорошо растврРИМ в воде. ПЛОТНОСТЬ 1,07-1,15 г7см.

вязкость водного раствора по ВЗ - 4-9-11,5 сек, характеристическая вязкость 1,3-2/0, рН раствора 9,0-11,5.

Понижение горячей водоотдачи при использовании этого реагента по сравнению с сополимером винилсульфоната натрия и N-винилацетамида объясняется следующим Энергия гидратации карбоксильных групп значительно выше, чем у сульфопроизводных. Поэтому гидратные оболочки в гидролизованном цианэтилированном иве более устойчивы при высоких температурах, чем гидратные оболочки в известном реагенте, вследствие чего и наблюдается более низкое значение водоотдачи. Устойчивость к полиминеральной агрессии связана с присутствием в предлагаемом реагенте пигандообразующих групп, которая с гидротированными 2-х валентными кати нами металлов образуют водорастворим комплексные соединения.

Эффективность действия предлагаемого реагента в качестве понизителя горячей водоотдачи высокоминерализованных буровых растворов в условиях высоких температур (до 200С) связана так же с определенным соотношением фрагментов винилового спирта и гидролизованного циаиэтилированного винилового спирта. При указанны соотношениях обеспечивается высокая устойчивость реагента к дезактивирующему действию civiecH солей одно- и поливалентных металлов, что позволяет ему сохранить защитные функции в системе бурового раствора эффективно снижать горячую водоотдачу в условиях поли№-п-1еральной агрессии и высоких температур.

.Обработку бурового раствора проводят следующим образом.

К суспензии бентонита 5%-ной концентрации добавляют 3% реагента (на сухое вещество) в виде водного раствора, считая на бентонит, и перемешивают 30 минут до получения однородной массы. Для создания полиъинеральной агрессии в раствор добавляют 20% хлористого натрия и 10% хлористого кальция, считая на исходную суспензию бентонита (т.е. 20 г хлористого натрия и 10. г хлористого кальция ина 100 г суспензии бентонита) и перемешивают до полного растворения солей. Затем буровой равор помещают в металлические бомбы и в закрытом виде прогревают в течение;-8..час при температурах 140-200 С Охлажденный до 20°С буровой раствор выгружают из бомбы и перемешивают в течение 30 NWH. Затем часть прогретого,бурового раствора помещают в фильтрпресс для определения горячей водоотдачи при температуре 140-200 с (перепад давления составляет 40 кг/см), Кроме того,

1были замерены условная вязкость, .статическое напряжение сдвига, плотность и рН бурового раствора. Аналогичным образом определяют водоотдачу бурового раствора, обработанного реагентом - сополимером винилсульфоната натрия и N-винилацетамида.

Для сравнения было приготовлено 5 образцов следующего состава:

1.5%-ная суспензия бентонита содержит 20% NaCI, 2% CaCCg и 3% гидролизованного цианэтилированного ПВС.

2.5%-ная суспензия бентонита содержит 20% Nace , 20% Caceg и 3% сополимера винилсульфоната натрия и N-винилацетамида.

3.5%-ная суспензия бентонита содержит 20% NaCe , 10% 3% гидролизованного цианэтилированного ПВС.

4.5%-ная суспензия бентонита содержит 20% NaCe, 10% CaCgj и 3% сополимера винилсульфоната натрия и N-винил ацетамида.

5.5%-ная суспензия бентонита содержит 20% NaCe, 10% Сасе22% гидролизованного цианэтилированного ПВС.

Данные{показывают, что oдopт;цa-J ча при температуре и перепаде давления в 40 кг/см(горячая водоотдача) бурового раствора с добавкой из вестного реагента (Ное-Е-1461) намного превышает аналогичную водоотдачу бурового раствора, обработанного реагентом ЦЭПС. Даже раствор с добавкой 5 2% ЦЭПС имеет при 200С меньшую горячую водоотдачу, чем аналогичный раствор, стабилизированный 3% Ное Е-1461. Это позволяет заметно снизить вероятность остановок и аварий при использовании реагента ЦЭПС в составе бурового раствора при бурении высокотемпературных нефтяных и газовых скважин в осложненных геологических условиях (соле.вые сланцы, обваливающиеся глины и т.д). и наличие солевой агрессии. Согласно предварительным расчетам, эффективности использования реагента ЦЭПС для обработки бурового раствора при бурении в условиях поли1 ннеральной агресии и повышенных TeMiiepaTyp составит около 3-4 тыс. руб. на 1 тонну реагента.

55Формула изобретения

Применение гидролизованного циан--.этилированного поливинилового спирта общей формулы

л-сн -си-СН -снО , где X 5-25, n 100, у ЮО-х в качестве понизителя водоотдачи буровых растворов . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Э.Г. Кистер.Химическая обработка буровых растворов, М Нелра, 1972, с. 159-189 2. Патент ФРГ 1300481 кл. 5 а 21/04. 1969.