Состав для бурения скважин Советский патент 1981 года по МПК C09K7/02 

t

Изобретение относится к горному делу, в частности к составам для бурения геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые, и предназначено для бурения скважин при высоких частотах вращения колоны бурильных труб.

Известны составы для бурения скважин (промывочные жидкости, буровые растворы), содержащие эмульгированные в воде c 4aзoчныe добавки, повышаю&ше антифрикционные и антивибрационные свойства этих составов, в качестве таких добавок обычно применяют различные композиции на сю нове органических 1ШН/И минеральных масел (1

Указакиью состакд Для бурения сквгиким отвечают требованиям техники безопасности, пожарной безопасности и npohftmuieHHoA санитарии, экранируюBisie свойства таких составов ничтожно малы.

того, по мере увеличения частоты лращения колонны бурильных труб происходит расслоение указанных составов на водную и масляную фазы, что дополнительно понижает их антиф икцион{|ые и антивибрационные свойства.

Вследствие этого затраты мсяцности на вращение колонны бурильных труб при использовании указанных составов на 35-40% выше, чем при использовании консистентных смазок.

Наиболее близким к предлагаемому являетсэя состав для бурения скважин, содержгшщй воду и смазочную добавку, эмульгированную в воде, при следуквдем

o соотнсяаении компонентов, вес.%:

Смазочнао добавка 1,5-2,0

ВодаОстальное

В качестве смазочной добавки используют универсальный эмульсол ЭН-4,

s являющийся композицией на основе индустриального масла и кубовых остатков от дистилляции животных и растите ль шах жиров .

Данному ..составу присугди все вьйие0описанные недостатки составов для бурения скважин, содержащих воду и смазочную добавку, эмульгированную в воде.

Цель изобретения - повышение сма5зочных и антивибрационных свойств состава для бурения.

Поставленная цель дост.игается тем, ,что состав дополнительно содержит полиакриламид при следующем соотношении компонентов, вес.%: Смазочная добавка 0,2-2,0 Полиакриламид 0,0005-0,0 Вода . Остальное В качестве смазочной добавки цел сообразно использовать выпускаемые промышленностью универсальный эмуль сол ЭН-4, а также эмульсолы ЭЛ-3, ЭЛ-4. Также можно использовать пасТУ. Кожпастол. При наличии в составе для бурени только смазочной добавки, эмульгиро ванной в воде, затраты мощности на вращение колонны бурильных труб рез ко снижаются, а при содержании смаз ной добавки 0,2 вес.% и далее, по мере повышения содержания смазочной добавки, остаются практически неизм ными. Однако эти затраты на 35-40% вьвие, чем при использовании консистентных смазок, например .смазки КАВС Добавление в указанный состав для бурения полиакриламида от 0,0005 вес и выше, позволяет при увеличении содержания смазочной добавки свыше 0,2-. вес.% добиться дальнейшего умень шения затрат мощности на вращение ко лонны бурильных труб. При этом указанные затраты приближаются к затратам мощности при использовании консистентных смазок, например смазки КАВС, при содержании полиакрилами-да 0,0035 вес.% и смазывающей добавки 1,0 вес.%. При увеличении содержания полиакриламида свыше 0,0035 вес.% и одновременном увеличении смазочной добавки свЕлше 1,0 вес.% затраты мощности остаются приблизительно на одном уровне. Однако при содержании смазочной добавки свыше 2 вес.% происходит замасливание породораэрушающего наконечника, что резко снижает производительность труда, вследствие чего состав с содержанием смазочной добав ки свыше 2 вес.% применять нецелесообразно.

При содержании смазочной добавки 1,5-2 вес.% содержание полиакриламида должно быть около 0,005%, чтобы затраты мощности были минимальны.

Увеличение содержания полиакриламида свыше 0,005 .вес.% увеличивает затраты мощности, что происходит, по-видимому, из-за некоторого возрастания вязкости состава для бурения.

Однако при указанном увеличении содержания полиакриламида улучшаются укрепляющие свойства состава для бурения, что делает целесообразным применение состава с содержанием полиакриламида ДО 0,035 вес,% при бурени грунтов, требующих укрепления. При этом затраты мощности на вращение бурильных труб хотя и выше, чем при использовании консистентных смазок, но ниже, чем при использовании известного cocTiasa.

Как видно из таблицы, наименьшие затраты мощности получаются при использовании состава, содержащего 1,0 вес.% смазочной добавки и 0,0035 вес.% полиакриламида. Состав с указанным содержанием компонентов целесообразно использовать при бурении в грунтах, не требующих укрепления. Снижение затрат мощности можно объяснить тем, что в указанных пределах содержания компонентов пол.иакриламид повышает стабильность эмульсии, образуемой при эмульгировании смазочной добавки в воде, и предотвращает её расслоение на водную и масляную фазы при вращении колонны бурильных труб. Кроме того, он улучшает адгезионно-сорбционные свойства указанной эмульсии. Причем свойственная полиакриламиду способность увеличивать вязкость растворов при сочетании его со -смазочной добавкой в указанных пределах их содержания не так сильно проявляется. Все это повышает антифрикционные и.антивибрационные свойства состава для бурения и приводит к снижению указанных затрат мощности. Предлагаемый состав для бурения целесообразно Тртовить в условиях буровой вышки путем разведения концентрированного полимерно-эмульсионного раствора, приготавливаемого в эмульгаторных установках, например, типа УЭМ-ЗМ. Изменения антифрикционных и антивибриционных свойств предлагаемого состава для бурения, содержащего в качестве смазочной добавки универсальный эмульсол .ЭН-4, эмульгированный в воде, в зависимости от соотношения эмульсола и полиакриламида приведены в таблице, причем затраты мощности на вращение колонны.бурильных труб соотнесены с аналогичными затратами, возникающими при использовании консистентной смазки КАВС, которые приняты за 1. 5825578 При бурении в грунтах, требующих укрепления, целесообразно использовать составы с повышенным содержанием полиакриламида (до 0,035 вес.%). Использование предлагаемого состава позволяет уменьшить затраты е мощности на вращение колонны бурильных труб по сравнению с составами, содержащими только указанные смазочные добавки, эмульгированные в воде, на 35-40% т. е. получить такие же « затраты мощности, как при использовании консистентных смазок и одновременно избежать недостатков зтих смаэок. Формула изобретения 1. Состав для бурения скважин, содержащий смазочную добавку и воду, 15 6 отличающийся тем, что, с целью повышения смазочных, антифрикционных и антивибрационных свойств состава, он дополнительно содержит полиакриламид, при следующем соотношении ингредиентов, вес.%: Смазочная добавка 0,2-2,0 Полиакриламид 0,0005-0,035 Вода Остальное 2. Состав по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что..в качестве смазочной добавки он содержит эмульсол ЭН-4 или ЭЛ-3, или ЭЛ-4. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 220906, кл. С 09 К 7/02, 1967. 2. Руководство по применению эмульсионных промывочных жидкостей при алмазном бурении. НИИ ВИТР. Л., 1975, с. 9 (прототип).