Буровой раствор Советский патент 1981 года по МПК C09K7/02 

(54).БУРОВОЙ РАСТВОР

I

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а имен- , но к промывке скважин ингибированными буровыми растворами.

Известно использование в бурении скважин при температурах свыше 100120 С буровых растворов, содержащих глину, едкий натр, лигносульфон&ты, ингибирующие добавки (хлорид или сульфат кальция) .

Их применение рассчитано на уменьшение диспергирования выбуренного шлама и снижение набухаемости глинистых пород, слагающих стенки скважин.

Недостатком этих растворов является наличие .агрессивных айионов 50диС1. Слабая чувствительность растворов к обработке их реагентами для регулирования свойств создает трудности при эксплуатации и обуславливает высокую стоимость обработки.

Наиболее близким по составу ингредиентов к предлагаемому раствору является известковьм буровой раствор, работающий при температурах до 100-120 С и содержащий глину, едкий натр, известь и лигносульфонаты .

В этом растворе ион кальция оказывает наиболее мягкое коагулирующее воздействие. Раствор достаточно чувствителен к обработке химическими

10 реагентами, так как не содержит агрессивных ионов 50д и С1.

Недостатками указанного раствора является ограниченность ингибирующего влияния в связи с незначительной концентрацией ионов кальция (100300 мг/л) и низкая термоустойчивость (100-120°С).

Содержание ионов кальция в известковом растворе определяется раст20воримостЬю извести, которая сдержи- вается высокой щелочностью раствора (рН 11-12,5). В известном составе бурового раствора щелочь (едкий натр) обязательно должна вводиться в извест ковый раствор для обеспечения эффекта стабилизации структурнл-механи- ческих свойств лигносульфонатными реагентами. Область применения этих растворов существенно органичена из-за их отвердевания при высоких температурах что обусловлено высокой щелочностью растворов. Цель изобретения - усиление ингибирующей способности раствора и повы шение его термоустойчивости. Указанная цель достигается тем, что в качестве стабилизатора структурно-механических свойств буровой раствор содержит модифицированньв трибутилфосфатом лигносульфонат при следующем соотношении ингредиентов, вес.%: Глина7-11 Известь 0,3-0,5 Moдиф iциpoвaнный трибутилфосфатом лиг- носульфонат3-5 ВодаОстальное В раствор может быть добавлен утя желитель (в частности барит) для обеспечения требуемой плотности. Допускается ввод в раствор реагентов, регулирующих водоотдачу (напри ер, КМЦж). Для указанного модифицированного лигносульфанатного реагента характер но ослабление водородных связей гидратированиых поверхностей частиц на границе раздела фаз, что вызвано наличием в реагенте трибутилфосфата. Это позволяетподдерживать рН буровых растворов, обработанных лигносульфонатами, модифицированными трибут1-1лфосфатом, в пределах 7,5-9. Известко, что растворимость извести зависит от рН раствора. Так, если при рН 2 содержание растворимого кальция составляет 200-300 мг/л то при рН 8 оно равно 1200 мг/л. Следовательно, при снижении щелочности бурового раствора растет его ингибирующее действие. Уменьшеш1е рН известкового бурово го раствора позволяет увеличить его термостойкость до А(Г С. С целью поддержания рН бурового раствора в пределах 7,5-9 исключается ввод каустической соли, а модифицированный трибутилфосфатом лигносульфонатный реагент следует добав64лять без предварительной нейтрализации его щелочью. При проведении лабораторных испытаний в качестве модифицированного трибутилфосфатом лигносульфонатного реагента применялся реагент ССБТ. ССБТ готовился путем ввода трибутилфосфата в 20%-ный водный раствор ССБ, последующего тридцатиминутного перемещивания и суточного отстоя. Трибутилфосфат вводился из расчета 1 % от массы сухого ССБ. Затем предварительно диспергированный в воде глинопорошок обрабатывался смесью жидкого ССБТ с известковым молоком в таком количестве, чтобы соблюдалось указанное выше соотношение ингредиентов, и тщательно перемешивался. Прогрев раствпра при 140 С в течение 6 ч практически не вызывает ухуд1иения параметров. Известный раствор после аналогичного прогре}за густеет до нетекуче- го состояния. Этот же раствор нетекуч и в обычных условиях при повьщгении содержания глины до 11%. Настоящий известковый буровой раствор при таком содержании глины имеет вполне нриемлимые, исходя из технологических требований, параметры. Увеличение количества -извести в известковом буровом растворе свыше 0,5% приводит к увеличению его рН, и, соотственно, снижению термостойкости раствора и содержания ионов кальция. Снижение количества извести в известковом буровом растворе ниже 0,2% при-водит к уменьшению содержания ионов кальция в растворе, а значит и его ингибирующей способности. Известковый буровой раствор с низкими значениями рИ был испытан на скважине № 4 Смоленская Краснодарской ГПК объединения Краснодарнефте- газ. Известковый раствор состава, вес.%: глина 10, БКИ iO, 10Щ 0,4, барит 7, вода - остальное, с параметрами р 1 , 37 г/см , с, ,2 см , CHC,,/Yo 72/162 кг/см , рН 10,4; Са 120 мг/л был обработан модифицированным трибутилфосфатом лигносульфонатным реагентом окзил-Т. Окзил-Т готовился добавлением в оварный оксил трибутилфосфата из асчета 1,3 кг на I т окзила, тщаельным перемешиванием и отстаиваием в течение суток.

Обработка окзилом-Т с рН 4-5 привела к снижению щелочности известкового бурового раствора, а вследствие этого к повышенио растворимости извести, вводимой в количестве 0,3 вес.%.Был получен известковый буровой раствор с параметрами ) l,49 г/см, с, см, 3,9 мг/см, рН 7,9; С 640 мг/л.

Диспергирование выбуренной породы и вызываемое тем самым увеличение содержания глинистой фазы с настоящем известковом буровом растворе при бурении мощных отложений высококоллоидальных майкопских глин не наблюдалось. Промышленные испытания известкового бурового раствора с низкими значениями рН показали его высокую эффективность. Экономический эффект от внедрения составил 18 тыс.руб.

Таким образом, лабораторные и промьшшенные испытания настоящего бурового раствора с низкими значениями рН показали его высокую ингибирующую способность и термостойкость,высокую эффективность при бурении неустойчивых глинистых отложений.

Формула изобретения

Буровой раствор, содержащий глину, известь и реагент-стабилизатор,структурно-механических свойств, отличающийся тем, что, с целью усиления ингибирующей способности раствора и повышения его термоустойчивости, в качестве реагента-стабилизатора .структурно-механических

свойств раствор содержит модифицироваинь1й трибутилфосфатом лигносульфонат, причем соотнощение ингредиентов следующее, вес.%:

Глина7-11

Известь . 0,3-0,5 Модифицир о ванный трибутилфосфатом лигносульфонат 3-5 ЗодаОстальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

скважин. М., Недра, 1967, с. 409421, 434-454.

2.Там же, с. 422 (прототип).