Способ регулирования свойств бурового раствора в процессе циркуляции Советский патент 1983 года по МПК E21B21/06 E21B21/08 

со

о

.4

СО

Изобретение относится к способам регулирования cBoffccTB и состояния бурово го раствора в процессе бурения скважин и может найти применение в нефтегазо- добьие, геологораэвеаке, а также в нефтехимической, горнообогатительной, строительнрй и других областях нароцио го хсхзяйства. Известен способ регулирования свойств- бурового раствора путем обра- ботки его в поле постоянного тока в зоне электрода С 13 . Однако такое регулирование свойств раствора невозможно осуществить в про цессе JtpOMblBKH. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является способ регулирования свойств бурового раствор содержащего глину, воду и КМЦ, в процессе промывки путем его обработки (фенолом) для обеспечения стабильности физико-химических свойств раствора до величины, эквивалентной дестабилизирую щему воздействию со стороны скважины (высокотемпературные скважины,где КМ теря одеструктурируется), и в направлении дестабилизации (введение фенола предохраняет от термодеструкции) Г2 Однако практически все известные химические реагенты, применяемые в бурении, при использовании их в -ойном значении оказывают побочные нежелатель ные воздействия на другие свойства ° раствора. Целью изобретения яЬляется {эасшире- 35 ние диапазона регулируемых параметров бурового раствора, снижение затрат, а также снижение аварийности и осложнений в процессе бурения скважин. Поставленная цель достигается тем, что осуществляют контроль дестабилизирующего ;воздействия по окислительновосстановительному потенциалу циркулирующего бурового раствора и при его изменении в любую сторону от равновесного состояния обработку ведут элек тртческим током в зоне электрода. К свойствам бурового раствора в первую очередь следует отнести способность раствора оказывать минимальное физико химическое воздействие на породы, слагакяцие стенки скважины, вызьшать возможно- меньщие возмущения термодинамических, химических и физических -процессов, имеющих место на границе контакта скважина пласт, Это основно условие предопределяет необхоцимость стабильности раствора (т.е. сохранения 9 02 всех его основных характеристик) во времени при воздействии высоких температур (эта способность раствора называется термостойкостью) и агрессивных солей (солестойкость). На чертеже показана схема реализа- ции способа, В емкости 1 готовят стабильный буровой раствор, имеющий значение redoхпотенциала, соответствующее его оптимальным размерам. Оптимальное состойиие раствора достигается обычными методами регулирования, вводом химических реагентов и измеряется датчи- ком 2 контроля рецокс-потенциала, иа пример коломельным электродом Крюкова, показания которого регистрируются вторичным прибором 3. При циркуляции раствора в скважине 4 происходит его физико химическое взаимодействие с окружающей ствол скважины породой 5, имеющей самый разнообразный литолого- минералогический состав. Кроме того, с ростом глубины скважины изменяет- ся температура окружающей срецы. Все это, химическая и температурная агрессия, изменяет редоке-потенциал раствора, изменяя тем самым либо окислитель- Лую, либо восстановительную активность, т.е. выводит раствор из равновесного состояния. Выход системы из равновесного состояния в течение длительного времени может привести к необратимым последствиям, которые для восстановления рав- новесного состояния раствора и поддерм жания его заданных свойств и состояния требуют значительных дополнительных затрат. Так, например, при отклонении редокспотенциала в сторону увеличения восстановительных свойств, выбуренная мелкофракционная глинистая фаза, попавшая в :такой раствор, начинает активно диспергироваться в результате мошного пептизирующего действия дисперсионной среды, имекицей высокий восстановительный потенциал. Для освобождения раствора от излишней твердой фазы, которая резко изменяет реологические свойства бурового раствора, необходимы дополнительные затраты на очистку раствора. Преобладание вы.сокого окислительного потенциала |раствора может привести к коагуляции системы, для восстановления свойств которой необходимо ввести большое количество химических реагентов, либо при необратимости процесса

заменить раствор, что чаще всего и делают в практике буровых работ.

Контроль за отклонением рецокопотенциала выходящего раствора иа скважины 4 осуществляется датчиком 6 контроля с вторичным прибором 7, помещенным в приемную емкость 8.

Для восстановления равновесия системы (бурового раствора) из емкости 8 раствор направляют в емкость, образованную положительным 9 и отрицательным Ю электродами, соединенными с источником 11 питания постоянного тока. Полупроницаемая перегородка 12 служит для предотвращения поступления из зоны положительного электрода 9 продуктов кислых реакций в зону отрицательногс электрода 10 и наоборот.

В случае отклонения, рядоко потенци- ала, например, в сторону окисления весь раствор, выходящий из скважины 4, по- ступает в емкость 1, в зсшу отрицательного электрода 1О, гае он получает не- цостающие электроны для восстановления его до стабильного состояния. Прооукты кислых реакций, образованные в зоне положительного электрода 9 ( от общего объема раствора), сбрасываются через вентиль 13. Вентилем 14 сбрасываются продукты щелочных реакций, образованные в зоне отрицательного .электрода 10, при обработке раствора в зоне положительного электрода.

Таким образом, униполярная электрообработка бурового раствора в зоне одного из электродов позволяет быстро восстанавливать равновесное состояние бурового раствора в емкости 1 и закачивать его в скважину 4 насойом 15, н допуская необратимых химических реакций в буровом растворе, которые привели Сы не только к неоправданным за- ратам, но и к авариям и осложнениям в

скважине из-за нарушения физико-химического равновесия между буровым раст вором и окружакяцими его горными породами, слагающими стенки скважины.

Экспериментальная проверка способа

проводилась на скв. № 16 площади Гад- жак ПО Узбекнефть. Буровой раствор, закачивавщийся в с.кважнну, имел величину редокс-потенциала, равную+120 мВ,

вязкость 50 с и водоотдачу 12 см/30 мин. Из скважины выходил раствор с параметрами соответственно Ч 4-25О мВ, TSOO 65 с, 6 17 мин.

При-помощи униполярн Л электрообработки бурового pacTjBopa в поле отри-, цательного электрода, установленного в жалобной системе, {параметры электро- обработки: нагтряжен.ие 17 В, ток 52О А)

редокс-потенцнал бурового раствора снизили до -1О мВ, При вязкость его стала 60 с, водоотдача 14 cMv30 мин. После осуществления цикла циркуляции из скважины на дневную поверхность поступал раствор со значением рецокопотенциала, равным 115 мВ, В51зкостью 51 с и водоотдачей 11 см 30 мин. Таким образом, было о ювидно, что предложенный способ позволяет получить требуемые от раствора параметры в наиболее нужные моменты времени в момент его работы на забое в условиях высоких температур, давлений и минерализации.

Технико-экономическая эффективность изобретения весьма высока и складывает ся из следукяцнх показателей:

снижения затрат химреагентов на 5О- 6О% при восстановлении свойств и состояния раствора;

снижения аварийности из-за термосолевой агрессии и нарушения устойчивости стенок скважины на 35-4О%.

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ БУРОВОГО РАСТВОРА В ПРОЦЕССЕ ЦИРКУЛЯЦИИ путем его обработки для обеспечения Стабильности физико-химических свойств раствора цо величины, эквивалентной аестабш1изирук щему водцействию со стороны скважины, и в направлении дестабилизации, о т л ичаюшийся тем, что, с целью расширения диапазона регулируемых параметров раствора, контролируют цестабилизирукннее воздействие по окисли.тельно-восстановительному потенциалу циркулирующего бурового раствора и при его изменении в любую сторону от равноi весного состояния обработку ведут электрическим током в зоне электрода. (Л

/

Г7

/