Ингибитор разупрочнения и диспергирования горных пород Советский патент 1981 года по МПК C09K7/02 

I

Изобретение относится к вуреияю скважин на нефть, газ и твердые полезшле ископаемые, в частности к ингибиторам буровых растворов, применяемых при бурении в сложных геологических условиях.

Известны различные вещества, применяемые в качестве ингибиторов разупрочнения и диспергч ования пород щри бурении с про Ф1вкой буро1выми растворами. В большинстве случаев это неорганические соли: соли натрия. Кальция, калия, аммония .

Однако применё1ше неорган1«4ских солей снижает ассортимент пригодтлх для обработки химреагентов. Возникает необходимость в применении дефицитных,дорогостоящих реагентов: КССБ, ЮШ, гипан и др. Кроме того, при использовании Heoj)ra№i4ecKMX солей не всегда удается достигнуть высокой сте пени ингибирования, так как допустимая концентрация солей в растворе ограничивается порогом солестойкости реагента-стабилизатора. Это сниясае.т Эффективность ингибирования.

Известно применение смеси алн- фатических а(шнов, получающихся на базе отходов производства химической пронышпенности, в качестве ингибитора сероводородной коррозии {3J.

Цель изобретения - разработка ингибитора разупрочнения и диспергировайия Слагакщих стенки сква10жины, в среде бурового раствора.

Эта цель достигается применением смеси апифатических аминов в виде оснований) в количестве 1-3% по весу от объема бурового раствора.

W

Использование в качестве ингибитора разупрочнешея пород указанной смеси обеспечивает повышение устойчивости стволов скважин при ст1жении стоимости

20 химической обработки. Из лабораторных данных видно (см. табл.2-4, что ингибир1Чов5«й эффект растворов, содержащих смесь алифатических аминов

в виде оснований и УЩР, равен таковому для хлоркальциевых растворов.

В качестве смеси алифатических аминов может быть использован ингибитор сероводородной коррозии горг ных металлов, который представляет собой смесь алифатических аминов а виде оснований со средним числом углеводородных атомов равньи- 15 и выпускается под маркой АНПО:

+

2 4й 7

Смесь алифатических аминов в виде оснований - это густая жидкость .темно-коричневого цвета со специфическим характерным запахом, с плот ностью 0,85-0,89 г/см. Это вещество хорошо растворимо в углеводорода типа бензинов, нефти. Горючее, но не взрьвоопасно. Температура кипения 58С при 737 ммрт.ст., температура вспышки вьше 150С. Вязкость углеводородн ix растворов при кон- . центрации от 10 до 40% изменяется в пределах 2,5-5,7 спз при . При более низких концентрациях вязкость приближается к вязкости растворителя.

Эффективность применения смеси алифатических аминов в качестве ингибитора разупрочнения и диспергирования глинистых пород определялась в лабораторнь1х условиях.

Проверено влияние смеси алифатических аминов на свойства различных буровых растворов: пресного раствора обработанного УЩР; пресного раствора, обработанного КССБ, хлоркапьцие- во.го раствора.. .

Готовились порции изделий буровых растворов весом 500 г и определялись их параметры. З.атем в ти буров растворы добавляли в нарастающем кол честве: 0,1; 0,5; J,2; 3; 4; 5; 6 вес.% смесь алифатических аминов. После каждой добавки смеси алифатических аминов раствор перемешивали в течение 6 ч на высокооборотной мешалке при 6000 тыс. об/мин. ЗатРём pacTS&p отстаивгшся в течение суток и повторно перемешивался J ч. После этого определялись его параметры. Результаты сведены в Табл.1.

Как видно из таблицы, с точки зрения влияния на показатели бурового раствора, оптимальная добавка смеси алифатических аминов находится в Пределах до 3 вес.%. При увеличении количества смеси алиф атических айннов вязкость, сне и водостача растворов, обработанных УЩР, КССБ и хлор апьциевых растворов значительно увеличиваются. При добавках Смеси алифатических аминов в количестве до 3% практически не наблюдается изменений этих показатели.

Способность указанной смеси замед-. лять диспергирование и pa3ynpo4HejfiHe горных пород оценивалась по трем методикам.

1.Определялось влияние смеси алифатических аминов на диспергируемость бентонитового глинопорошка в моделях , фильтратов растворов, обработанньпс УЩк КССБ и хлоркальциевого раствора. Модели готовились следующего состава: 80% воды + 20% УП}Р, 80% воды + 20% КССБ; 75% воды + 5% CaCl 20% КССБ. . Каждый из приготовленных растворов делили на определенное количество проб объемом 500 см

К каждой пробе добавляли последовательно 0,5; ; 2,5; 5; 10;.15; 20 г смеси алифатических аминов.

Затем в каждую пробу добавляли 100 г бентонитового глинопорошка. Полученные составы перемеишвапи в течение 1 ч на высокооборотной мешалке при 6 тыс. оборотов в минуту; зат.ем замерили показатели раствора.

Оценку диспергируемости производили по вязко.сти, СВС и содержанию коллоидной фазы см.табл.2 .

Растворы, содержащие смесь алифатических ataiHOB в количестве 1-3 вес.%, имели значительно меньпшё вязкости, СЙС и содержание коллоидной фазы.1

2,Определялось влияние смеси алифатических аминов на коэффициент устойчивости шлама аргиллита.

Для определения коэффициента устойчивости 25 г воздушно-сухого аргаллита фракции 2-5 MW загружагш в сосуд, содержащий 300 мл испытываемого раствора, и содержимое сосуда обкатывали в течение 16 ч в специальном вращающемся устройстве. После этого содержание сосуда промьгеали через сито с диаметром ячеек 0,5 мм. Остаток на сите высушивали до постоянной массы и взвевшвали. Коэффициент устойчивости высчитывали как выраженное в процентах отношение массы остатка на сите после высушивания к первоначальной массе аргиллита, Данныесведены в табл. 3.

3.Определялось время устойчивого состояния искусственно приготовленных

образцов аргиллита, находявдхся под постоянной нагрузкой в среде бурового раствора с добавкой ингибитора.

Образцы аргиллита готовились из размолотого и просеянного через сито с диаметром ячейки 0,5 мм керна аргиллита. Давление прессования 6000 кгс/см , величина сжимающего напряжения в процессе испытания 60 кгс/см Сем.табл.4.

Из данных, приведенных в табл. 2-4, видно, что ингибирующий эффект растворов начинает проявляться при содержании смеси алифатических ами.нов в количестве -3% и более. При увеличении содержания смеси алйфаг тических аминов сверх 3% параметры раствора ухудшаются. В связи с этим, оптимальная концентрация указанной смеси находится в пределах 1-3 вес.., Бт веса бурового раствора.

Как видно из таблиц коэффициент устойчивости аргиллитов и время

613876

их устойчивого состояния в растворах, где имеется смесь алифатических аминов в виде оснований, значительно вьппе, чем в растворах, где эта смесь 5 отсутствует. Это подтверждает эффективность см(вси алифатических аминов как ингибиторов разупрочнения и диспергирования глинистых пород.

Q Предварительшлй подсчет показал следующее.

Стоимость химобработки 1 м хлор кальциевого раствора составляет 14,6 руб. Стоимость химобработки 1 м

)5 раствора, содержащего смесь .iческих аминов и УЩР, составляет 5,7 руб.

При ереднем расходе бурового раствора на одной скважине 800 м и

2Q объеме применения 30-35 скважины в год (по Министерству геологии Украинской ССР/ экономический эффект составит 210-250 тыс.руб.в год.

Влияние добавок ингибитора на параметры буровых

5%-ного бентонитового раствора + 20% УЩР пеногаситель

Таблица

растворов

О

0,1

0,2

0,5

. 2 3 4 5 6

№9+5% УЩР №15+5% УЩР

№14+6% УЩР 80% 5%-ного бентонитового раствора + 20% КССБ пеногаситель

№1 №1 №1 №1

№ 1 1

22 + 5% КССБ № 23 + 5%. КССБ 24 + 5% КССБ №24+5% КССБ 26 + 5% КССБ №23+5% КССБ №29+5% КССБ №33+5% КССБ № 30 + 5% КССБ 34 + 5% КССБ

70% 5-%-ног6 бентонитового раствора +25% КССБ + 5% С

№ 36 № 36 № 36 № 36 №36 №36

41 9

28/41

17 13 16

1,00 20/28 1,00 0,96

0/4

1,02

16

7

О 0/4

7

1,02

16

,1 О/О

6

1,02

15 ,2 0/9

7

1,01

15 ,5 3/11

7

UO

16 3/19

8

18 18

з

8 3/23

1,00 19/27

4 5 6 23 27 33 15 16 t9 23

13 О,98 19/43

17 0,98 29/56

22 0,98 0/3

4

1,00 0/3

4 0,98 6/20 0,98

3 19/23

15 0,98 0,98

20

3 0,98

0/20

17

2 0,98

6 0,98

17/31

21

13 0,98

10 0,98

0,3

17 18 17 20 19 21 25

О

9

1,02

0/4

,1

1,02,

9

0/4 ,2

1,02

9

3/12 ,0

9

1,01.

0,12

8 ,5

1,01

4/18 ,0

10

1,01

1,01

8/29 ,0

10

Днспергирусмоег Ов|«тойнгового гяяяопорвпхи

10

861387 Продолжение табл. 1

Т а. б; л В| ц.

, Яиспёргируемость бентонитового .глннопорошкй. Диспергируемость образцов аргиллита

Пйополженйв табл. 2

Таблица 3

Формула изобретения

Применение смеси алифатических аминов (в виде оснований) в качестве ингибитора разупрочнения и диспергирования пород, слаганщнх стенки скважин, в среде бурового раствора в процессе бурения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Аракелова О.А. и др. Коррозия и захциты в нефтегазовой промьшшенности, 1972, № 3, с. 10-13 (прототип) .