Буровой раствор Советский патент 1981 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к водным буровым растворам, применяемым для бурения нефтяных и газовых скважин в интервалах, сложенных переслаиваю щимися терригенными и хемогеннымн п родами, представленными солями одно (натрий, калий} и двухвалентных (ма НИИ, кальций) металлов, склонных к нарушению устойчивости, растворению и пластическому течению. Известен соленасыщенный буровой раствор, в котором предотвращение стабилизационного разжижения достигается за счет загущения активными наполнителями (глиной, палыгорскитом, асбестом и др.) 1. Однако загущение глиной не дает, положительных результатов из-за ингибирующего действия соленой среды, носит кратковременный характер и вы зывает большие расходы глины и реагентов. Добавки асбеста обеспечивают интенсивное загущение в соленой среде устойчивость к действию солей поливалентных металлов. Однако ввиду того, что очистка pactBOpa,содержащего асбест, затруднена из-за, засорения очистных устройств,известный соленасыщенный глинистый раствор с высокой степенью стабилизации не нашел практического применения. Известен также способ регулирования свойств водных СОЛенасыщенных буровых растворов, в которых реализован состав бурового раствора, содержащего глину, понизитель водоотдачи, разжижитель - лигносульфонат, хлорид натрия, а в целях улучшения структурно-механических показател ::й используют окисленный петролатум (СМАД-1) 2. Однако окисленный петролатум, относящийся к высшим жирным кислотам и содержащий карбоксильную группу, работакмций в засоленных глинистых растворах, неустойчив в растворах, содержащих соли поливалентных металлов, например кальция и магния. Кроме этого, добавка окисленного петролатума, чувствительного к действию ионов кальция и магния, вызывает разжижение и вспенивание раствора. Цель изобретения - улучшение качества раствора за счет повышения его солестойкости в условиях кальциево-магниевой агрессии, сохраняющихся при забойных те мпсратурах от 4-5 С до 160°С.

Для достижения указанной цели в качестве структурообразователя раствор содержит госсиполовую смолу и дополнительно хлористый калий при следующих соотношениях компонентов, мае,%:

Глина3-10

Разжижитель, например ССБ,окзил1-3 Хлорийтый калий 3-5 Госсиполовая

смола0,5-2

.Стабилизатор2-3

Хлористый натрий 20,3-23,9 ВодаОстальное

Госсиполовая смола представляет собой веществб, основным компонентом которого является госсипол (полифенол} - желтый пигмент, содержащийся в хлопчатнике.

Структурная формула госсипола

dHo ОБ: он too

UH

(iH3 бНз ЙНз СНз

Наличие в структуре полимера гидрок сильных групп придает ему стойкость к кальцевой и -магниевой агрессии.

Для сравнения предлагаемого бурового раствора с известным приготовлены два-типа исходных соленасыщенных (по N aC-Bj глинистых раствора: обработанный 3% крахмала (1-й тип) и 3% КМЦ (2-й--тип .

После термостатирования исходных растворов при 120 и соответственно оба раствора несмотря на чрезмерно высокую вязкость имеют очень низкие значения статического напряжения сдвига (табл.1 и 2, опыт 1) . Для повышения прочности структуры к исходному раствору добавлено 0,5 и 2% госсиполовой смолы (предлагаемый раствор). ,

Для получения известного бурового раствора к исходным растворам добавлен СМАД-1 в количестве 0,5-3% (граничные условия) . Оба (известный и предлагаемый) типа раствора готовят

как при наличии Кальциево-магниевой агрессии за счет добавки к исходным растворам карналита до получения 600-800 мг/л ионов магния и гипса до получения в фильтрате бурового раствора ионов кальция 1000-1200 мг/ так и без нее.

Результаты анализов после термостатирования приготовленных образцов при одинаковых условиях приведены в табл.1 и 2.

Сопоставляя данные этих таблиц, следует отметить, что добавки СМАД-1 в количестве 0,5-3,0% (табл.1 и 2, опыт 2 и 3) , обеспечивают повышение прочности структуры высокостабилизированного соленасыщенного глинистого раствора до необходимых пределов. Однако в присутствии кальциевомагниевой агрессии добавка СМАД-1 не позволяет получить структурированной системы (опыт б и- 7) как при использовании крахмала (табл.1) , так и при использовании КМЦ-бОО (табл.2)

Как видно из опытов 4 и 5 ( табл.1 и 2), Госсиполовая смола, добавленная в количестйе 0,5-2,0%, как в присутствии кальциево-магниевой агрессии (опыты 8 и -9) , так и без нее (опыты 4 и 5), обеспечивает .получение довольно высоких значений прочности структуры.

Таким образом из полученных данных следует, что в глинистых растворах, насыщенных солью (NaCE) , обработанных полисахаридами (крахмал, КМЦ)., использов-ание СМАД-1 в качестве структурообразующей добавки при наличии кальциево-магниевой агрессии не позволяет предотвратить стабилизационного разжижения.

Использование для этой цели госсиполовой смолы в количестве 0,5г-2,0 позволяет повысить структурно-механические показатели предлагаемого раствора.

При отсутствии кальциево-магниевой агрессии добавки госсиполовой смолы позволяют получить более высокие прочностные характеристики соленасыщенного (по N aCl) бурового раствора по сравнению с растворами, об.работаннЕЯМИ СМАД-1

Таблица 1

. Соленасыщенный (по NaCBj буровой раствор, стабилизированный 2% крахмала Проба 1 + 0,5% СМйД-1. Проба 1 + 3,0% СМАД-1 Проба 1 + 0,5% госсиполовой Проба 1 + 2,0% госсиполовой Проба 2 + ГИПС+ 1000-1200 600-800 карналит Проба 3 + ГИПС+ 1000-1200 600-800 карналит Проба 4 + ГИПС+ 1000-1200 600-800 карналит Проба 5 + ГИПС+ 1000-1200 600-800 карналит

асыщен ный буровой раствор стабилизированный 3,0% КЩ-600

Проба 1+0,5% СМАД-1

Проба 1+3,0% СМАД-1

Таблица 2

1,50 140 0,3 3,0 1,0

1,49 85 12/38 3,0 1,0

1,47 70 39/67 3,0 1,0 1,50 120 3/6 3,0 1,0 1,50 80 15/43 3,0 1,0 1,48 60 47/92 3,0 1,0 1,50 75 23/54 2,0 Oj5 1,48 60 45/114 2,0 0,5 1,49 130 3/7 4,5 1,5 , 1,47 140 4/12 4,0 1,0 1,50 65 48/102 3,0 1,0 1,48 63 69/162 2,5 0,5

Проба 1+0,5% госсиполовой смолы

Проба 1+2,0% госсиполовой смолы

Проба 2+ГИПС+

1000-1200 600-800 карналит

Проба 3+ГИПС+

1000-1200 600-800 карналит

Проба 4+ГИПС+

1000-1200 600-800 карналит

Проба 5+ГИПС+

1000-1200 600-800 карналит

Формула изобретения

Буровой раствор,содержащий глину разжижитель-лигносульфонат,стабилизатор, например карбоксиметилцеллюлозу, или крахмал, хлористый натрий и структурообразователь, о т л ичающийся тем, что, с целью улучшения качества раствора за счет повышения его солестойкости в условиях кальциево-магниевой агрессии до 160°С, в качестве структурообразователя раствор содержит госсиполорую смолу и дополнительно хлористый калий, причем соотношение компонентов следующее, мае,%: ,

Продолжение табл. 2

1,50 72 25/52 2,0 0,5

1,49 64 43/108 2,0 0,5

1,50 155 3/6 4,0 1,5

1,48 130 3/9 4,0 1,5

1,-49 56 30/85 3,0 1,0

1,48 62 43/124 2,5 0,5

Глина3-10 Разжижитель-лигносульфонат1-3Стабилизатор2-3 Хлористый натрий 20,3-23,9 Хлористый калий3-5 Госсиполовая смола0,5-2,0

ВодаОстальное

I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

{ прототип) .