Способ обработки бурового раствора Советский патент 1982 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к химической обработке буровых растворов.

Известен способ обработки бурового раствора ингибиторами гидратации, заключающийся в поддержании в фильтрате раствора 0,05-0,5 вес.% ионов кальция при рН 9-12 .

Недостатком указанного способа является его недостаточно эффективное ингибирование глинистых пород.

Известен также способ обработки бурового раствора хлористым ,и едким калием, заключающийся в подд;ержа- НИИ в фильтрате раствора 3-7 вес.% КС1 при рН 9-10 2 .

Недостатком известного способа является обратимый характер гидрбфобизации глинистых пород, что связано с низким содержанием едкого калия, в растворе (0,1-0,2%), обеспечивающим значение рН 12. Глинистые породы, провзаимодействовавшие с таким раствором, при последующем взаимодействии с водой вновь набухают, диспергируют и разупрочняются, что, в свою очередь, является причиной осложнений и аварий в скважине.

Последующее (после ингибированногр бурового раствора) действие агрессивных водных систем не исключено технологией бурения и освоения скважин. При проведении в скважине ряда технологических операций (каротаж, крепление, перфорация, освоение и др.) предусматривается замещение бурового раствора на воду или водные

10 растворы, которые фильтруются в пласт. Поэтому, несмотря на то, что использование ингибированных буровых растворов предупреждает осложнения, связанные с набуханием глинистых

15 пород, эти осложнения могут возникнуть при последующем действии воды в результате указанных операций или же проявления пластовых вод. Как следствие может произойти разупроч20нение пород или ухудшение коллекторских свойств (проницаемости) продуктивных горизонтов, представленных гранулярными коллекторами с глинистым цементирующим материалом.

25

Цель изобретения - обеспечение необратимой гидрофобизации разбуриваемых глинистых пород.

Поставленная цель достигается

30 тем, что согласно способу обработки бурового раствора едким кали и хлористым калием, обработку ведут до достижения значения водородного показателя рН фильтрата бурового раст вора 12,5-13. Для этого доводят содержание КОН в растворе до 2-3%. Принципиальное отличие предлагае мого способа от известного заключае ся в том, что при поддержании рН калиевого раствора 12,5 происходит необратимое сжатие (сшивание) крис таллических пакетов глинистого минерала ионами калия, находящимися в обменных позициях, за счет резкого увеличения поверхностного заряда глины. Результаты сравнительных лабораторных испытаний известного и предл гаемого способов обработки бурового раствора приведены в табл. 1. Для испытаний приготовляют глини тые растворы, содержащие, вес.%; МЦ 3, глину 10, КС1 3-6, КОН .0-5, стальное - вода, со следующими по-азателями фильтратов: Концентрация КС1, вес.% образец № 1 образец 2 (прототип) 3 10,5 образец № 3 образец № 4 3-12 3 12,6 образец № 5 3 13,7 образец № 6 Для определения ме ханической устойчивости (&) .глинистых образцов в растворах приготовляют цилиндры (ЗОЛЗО мм) из глинистого керна. Цилиндрические образцы после выдержив ния в растворах испытывают на одноосное сжатие на прессе. Для определения объемного набуха Чия глины пользуются прибором Жигач Ярова. . . Определения производились через двое суток после выдерживания образ цов в приготовленных растворах ( 0 , К) и после замены раствора водой ( су, К) . На фиг. 1 показаны кривые зависи мости коэффициента набухания глинис того образца от величины рН калиево го раствора кривая 1 соответствует коэффициенту набухания в раствореСК а кривая 2 - коэффициенту набухания глины после замены раствора на воду (Kg) , на фиг. 2 - кривые зависимости прочности глинистых образцов от рН калиевого раствора (кривая 1 соответствует прочности образца, выдержанного в растворе ( CVi ) , а кривая 2 - прочности образца, снача ла выдержанг- ого в растворе, а затем в воде (6-1) .... Вода, деЛствующая на глинистые образцы, (фиг.. 1 и 2), выдержанные в калиевых растворах с рН до 12,5, вызывает их набухание (фиг. 1, к Ч1вая 2) и разупрочнение (фиг. 2, кьПвая 2). Образцы, выдержанные в калиевых растворах с рН более 12,5, под действием воды уже не набухают (фиг. 1) и сохраняют свою прочность (фиг. 2). Иначе говоря, в калиевых растворах с рН 12,5 происходит необратимая гидрофобизация глины. Так как чрезмерное увеличение рН более 13 может привести к некоторому снижению прочности глинистого образца (фиг.2) и. некоторому ухудшению реологических свойств буровых растворов, то оптимальной величиной рН- калиевых буровых растворов, обеспечивающих необратимую гидрофобизацию глины, можно считать предел 12,5-13. В табл. 2 приведено доказательство оптимальности выбранных граничных значений содержания едкого кали в калиевом буровом растворе, обеспечивающего необратимую гидрофобизацию глины в буровом растворе по постоянству значений коэффициента набухания (к) и прочности глинистых образцов (G), провзаимодействовавших с буровыми .растворами, а затем с водой. Как видно из таблицы 2, глинистые образцы, провзаимодействовавшие с раствором известного состава (0,1 1% КОН), при последующем взаимодействии с водой набухают и разупрочняются, тогда как глинистые образцы провзаимодействовавшие с растворами, обработанными по предлагаемому способу (2-3% КОН), при последующем взаимодействии с водой уже не набухают ( ) и не разупрочняются ( Лб О ), что свидетельствует об их высокой ингибирующей способности, обусловленной необратимой гидрофобизацией глинистых образцов. Параметры калиевых растворов, обработанных по предлагаемому способу, табл. 1, образцы № 5 и 1 6, не отличаются существенно от параметров известных калиевых растворов, обладая при этом повышенными ингибирующими свойствами, что свидетельствует о возможности широкого и весьма эффективного использования предлагаемого способа обработки буровых растворов. Использование предлагаемого способа обработки калиевого бурового раствора обеспечивает по сравнению с известным необратимую гидрофобизацию глины, что исключает необходимость постоянного поддержания оптимальной концентрации КС 1; добавления ингибиторов гидратации глины В: растворы, используемьае при цементировании обсадных колонн, перфорации и освоении -скважин, что дает экономию расхода химических реагентов почти в 1,5-2 раза.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает повышение механической прочности глинистых пород на стенках скважины почти в 2 раза (табл.1);

сохранность проницаемости продуктивных горизонтов,, снижение поверхностного натяжения на границе нефть фильтрат бурового раствора, высокую сероводородную и коррозионную устойчивость бурового оборудования (за счет высокого рН ).

ао о

1Л Vf

1Л

00

к

X о

п

ю

г-1

(N ОО

о

го

00

VD CS

CN

г

г

О

ОО О

(N гЧ tN

«м

as

а

s ч о

I

10

977470

|Л гЧ о о о «N о о о о

rO

N

n r

|Л VO

гt

n г

n 1о

tn ф

u

fN

oo

r-l

о о

о

о о

о о

N ОО

О СО

о о

о оо

1Л 00

«N ОО

о оо

о

о

ю

00

00

00

о

гН

гч

гЧ

r-t

Формула изобретения

Способ обработки бурового раствора едким кали и хлористым калием, отличающий.ся тем, что, с целью обеспечения необратимой гидрофобизгщии разбуриваемых глинистых пород, обработку ведут до достижения рН фильтрата бурового раствора 12,513.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

МПа 6,0

И

,02.0О

7 и Э /О ff /г /5 ftt рН (Pasi