Инвертный эмульсионный буровой раствор Советский патент 1981 года по МПК C09K7/06 

(54) ИНВЕРТНЫЙ ЭМУЛЬСИОННЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, частности к буровым растворам на угл родной основе (РУО). Известен инвертный эмульсионный буровой раствор, содержащий % нефть или нефтепродукты 5-30; §оду 70-95; эмульгатор, например пентол, 0,1-1, бентонит 0, и хлористый, натрий , до 5 1. , Однако термостойкость такого раст вора недостаточна высока, а для ее повышения в раствор дополнительно не обходимо вводить коллоидный раствор КМЦ или другого защитного реагента. Наиболее близкими по составу к предлагаемому является инвертный эмульсионный раствор (ИЭФ), содержащий следующие компоненты, %: дисперсионная среда (нефть или нёфтепродук ты) 37-40; эмульгатор П рода - синте тические жирные кислоты (СЖК) 4-5г твердый эмульгатор П рода кремнийорганическое соединение 1,5-3; дисперс ная фаза (вода) до 70 2. В качестве кремнийорганнческого соединения, выполняющего в данном, ро ставе МЭР ответственную роль стабили зирующей добавки, использованы этилсиликонат натрия (ГКЖ-10), метилсили конат натрия (ГКЖ-1) и полиэтилгидридсилоксан (ГКЖ-94). Кроме того, ИЭР может содержать утяжелитель - выбуренную породу, барит и др. Однако известный ИЭР теряет агрегативную устойчивость при 200.С и выше и не восстанавливает свои свойства после охлаждения его до комнатной температуры. Цель изобретения - повышение термостабильности ИЭР. Для достижения поставленной цели инвертный эмульсионный буровой раствор, содержащий нефть или нефтепродукты, воду или водные растворы солей, нейтрализованные синтетические жирные кислоты и кремнийорганическое соединение, в качестве последнего. Раствор содержит фенилсиликонат натрия, .причем соотношение ингредиентов следующее, об. %s Нефть или нефтепродукты Нейтрализованные СЖК Фенилсиликонат натрия Вода или водные рас21-64,5 творы солей Введение фенилсиликоната натрия в состав ИЭР вместо алкилсиликонатов натрия и полиэтилгидридсилоксана существенно повышает тер остабильность

растворов и улучшает их структурноМеханические показатели. I Механизм повышения термостаСильнос ти ИЭР при введении в них фенилсилико ната натрия сводится к повышению степени экранизации за счёт большого размера кремнийорганического радикала. Это подтверждается тем, что крае вой угол смачивания на прессованных ббразцах бентонита и баритов, испольsyeiuKix в качестве наполнителей, в случае фенилсиликоната натрия превышает на 10-15 угол смачивания образцов, гидрофобизированных этил- или метнлсилоконатами натрия.

Параметры инвертного эмульсионного бурового раствора могут изменяться в зависимости от соотношения компонентов в следующих пределахj плотность 0,90-2,30 г/см , условная вязкость по СПВ-5 100-1000 с; статическое напряжение сдвига 10-100 мг/см ; напряжение пробоя 380 В при 70С и 80-90 в при 20С.

Технология получения инвертного эмульсионного бурового раствора заключается в растворении СЖК в органической среде, добавлении и. эмульгировании минерализованной водной фазы при

интенсивном перемешивании или обработке ультразвуком. После эмульгирования осуществляется нейтрализация СЖК зквимольным количеством гидрок 5ида щелочного металла и добавление фенилсиликоната натрия. При этом эмульсии проверялись в наиболее жестких условиях, т, е. при одновременном воздействии высокой температуры и добавок утяжелителя, так как повышение содержания твердой фазы ухудшает свойства

инвертных эмульсий, и снижает их терт юстабильностб . Для различных партий СЖК, имеющих разное кислотное число, величина добавки фенилсиликоната натрия определяется расчетным и опытным

путем. Практически содержание СКЖ в зависимости от кислотного числа обычно колеблется от 1 до 4%. Чем меньше кислотное ЧИСЛО СЖК, тем больше расход. Оптимальное содержание СЖК из

партии, использованной в экспериментах, составляло около 2,5%.

По описанной технологии получены ИЭР, составы которых, параметры растворов и зависимость напряжения пробоя ИЭР от температуры представлены в таблице.

о ов ее о о о ооео

о о ш о о о

Л t 1

poo о о о

о «Н .

S S S S « 5 g g g «

oo

.Шг-| 4О«ЧПСЧ

о м

о во

о

Ч

о to

о ОО о о ОО о 1Л |ПО1Л ОГ«ОПСЧ

о

ооооооооооооо

in

1 U1t со А « 1Ч1Л|Л О(Ч Л «ц

о о

о - о о

во 1Л . ГЧ (Ч

о

о

о

о.

1Л

1Л

ГО

(N

о

о

о

о м

1Л

а

VO

гч ел

п

С4 о Z

п

Хч

и и

о

5ё

о

СП

г.

е U

I

о о о

н

МММ

t о

«

I

г-1 m |Л

,.

«

IU

не

л

S

X

«оOOOfflQWOHM - -OO

н

ОФЧГГ «МММММЛ«Г«

X t;

о

. н

и( I I I I I I I I I i ® ®

М -

ее а

яаи ino mooinooo-o

iqoininrr in f in о - H -« in

ООЧMMMMMVDVOTMMMfOW

о « a

vlx Ij eg

о

ft inooieininooineao oo

о

«яяг 1 Гм«птм м пмм м

оГ

ж R i

S

л z

я

lIs s s s я s s P s s

Я)

о и

II H

42 I

S HKОО-4- гГг - - - I

« X e X

e о X a I

i н

11

S g g « «

и

ig

I о

« о

о г

о

о «о

О1

о о

о о « в

а о н (d

(ч

д

I

о

о оо

о «о

о аи

о

ю

|Г) ««о

VO

л

мм-

о о

о

о 1Ло

о

о со

о

I г -

VO

г п

-t

«пМ М

М

О)

о о

о

о

о о

о

о

п н

1П 1Л

tn

00

Jin

СП

п ч

ю

1-1 М

т

М

X

ф

о 00

in

«

М

в ео

о о

о ОО

§ о «

г

М

ео |П

Р)

VO

о о

о. fin

в)

- т

о

X

л

о о о о.

in

о 1Л

ооо

н

М о« m ш

ОО in

ооо г ГS

4 4 П in

оо г

чосо

МгЧ

§.

с

§.

ю о о

3

N

n 0)

Ш

X H

60 0)

S i о ti: n

«

s

X

я

у ф z s о, с Как видно из таблицы, термостабиль ность предлагаемого ИЭР значительно превышает термостабильность известного ИЭР, Свойства предлагаемого ИЭР позволяют использовать его в условиях высоких забойных температур, особенно при бурении глубоких нефтяных и газовых скважин. Формула изобретения Инвертный эмульсионный буровой рас твор, содержащий нефть или нефтепродукты, воду или водные растворы солей нейтрализованные синтетические жирные кислоты и кремнийорганическое соеди ение, отличающийся тем, что, с целью повышения термостабильности, в качестве кремнийорганического соединения раствор содержит фенилсиликонат натрия, причем соотношение ингредиентов следующее, об. % Нефть или нефтепродукты 30-73 , Нейтрализованный СЖК 1-4 Фенилсиликонат натрия 0,5-2 Вода или водные растворы солей21-64,5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское (свидетельство СССР 234285, кл. С 09 К 7/06, 1967. 2.Казьмин А.В. и др. Способ обрашения фаз нефтеэмульсионного раствоБурение скважин в условиях Западной Сибири . Труды Сибирского НИИГП, Тюмень, 1977, вып. 7, с. 3035 (прототип).