Инвертный эмульсионный буровой раствор Советский патент 1982 года по МПК C09K7/06 

(54) ИНВЕРТНЫЙ ЭМУЛЬСИОННЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при промывке ствола скважины и вскрытии продук .. тивных пластов. .

Известен инвертный эмульсионный буровой раствор, содержащий,%:нефть или нефтепродукты 5-30; воду 70-95 эмульгатор, например, пентол 0,1-1, бентонит 0,3-i; хлористого натрия т ДО 5 И .

Термостойкость такого раствора не достаточно высока, а для ее повышения в раствор необходимо дополнительно вводить коллоидный раствор КМЦ или другого защитного реагента.

Наиболее близким к предлагаемому является ,инвертный эмульсионный буровой раствор, содержащий нефть- или нефтепродукты, минерализованную воду, нейтрализованные синтетические , жирные кислоты и кремнийорганическое соединение.

В качестве кремнийорганического соединения, выполняющего в составе ИЭР роль термостабилизирующей и гид рофобизирующей добавки, использованы эт л си ли к о на т натрия (ГКЖ-10) , метилсиликонат натрия (ГКЖ-11) и полиэтилгидрийсклоксан (ГКЖ-94). Кроме того

ИЭР может содержать утяжелитель - выбуренную породу, барит и др.

Раствор имеет следующие парамет.ры: условная вязкость (Т) по СПВ-5-82 150 с , фильтруемость водной и органической фаз О/О см/ЗО мин статическое напряжение сдвига CHdfifQ 0/2 мгс/см, напряжение пробоя при 250 В..

10

Важньол свойством, которым должен обладать ИЭР, является высокая термостабильность. Термостабильность количественно можно охарактеризовать напряжением пробоя (Vnp) систекы в ,

15 зависимости от температуры. Этот параметр широко используется для характеристики устойчивости ИЭР. ИЭР, характеризуемые напряжением про.боя 400 В и более, термостабильны . 20 при температурах не выше , устойчивы к солевому воздействию и попаданию больших количеств выбуренной гидрофильной породы. Практика применения ИЭР показывает, что минимальное 25 значение , при котором ИЭР можно считать еще устойчивым и сохраняющим- требуемые технологичесике свойства, составляет 100-110 В 2J . .

Низкая теря-юстабильность является недостатком известного инвертного эмульсионного раствора. Так, у свеже приготовленного ИЭРпри комнатной температуре Vf|p составляет лишь 250 В, а при нагревании вьлие оно падает до 0. ИЭР при этом разрушается (происходит обращение фаз) и свойства раствора не восстанавливаются при охлаждении его до комнатной температуры. Важным свойством ИЭР также является глиноемкостъ. Глиноемкость ИЭР с этилсиликонатами при 200с составляет 3-5%. При малой глиноемкости ИЭР может (произойдет обращение фаз) при малейшем попадании в раствор выбуренной породы. Цель изобретения - повышение термостабильности и глиноемкости раство ра. Поставленная цель достигается тем что инвертный эмульсионный буровой раствор (ИЭР), содержащий нефть или нефтепродукты, минера:лизов&ную воду нейтрализованные синтетические жирны кислоты и кремнийорганическое соединение, дополнительно содержит гид роксохлорид магния при следующем соотношении ингредиентов, об.%: Нефть или нефтепро300-64,5 дукт Минерализованная 21,0-63,5 вода Нейтрализованные синтетические жирные кислоты Кремнийорганическое соединение Гидрок сохлорид магния Введение в состав ИЭР гидроксохл рида магния повышает напряжение про боя, измеренное при высоких темпера рах 180-200©С, до 600-650 В, т.е. ИЭР еще более устойчивы и способны выдерживать термообработку до 200 С и выше. Глиноемкость ИЭР с водными растворами Mc(Cl2 , с окисью магния п 200°С составляет 15-20%, что превыш ет Глиноемкость известных рецептур при повышенных температурах в 3-4 р I за. Гидроксохлорид магния получаетс при реакции взаимодействия МдС1-5 и ИдО MgC)2+MgO+H20 2MgOHC1 (1) затем гидроксохлорид магния.полимер зуется в цепи типа Мд - О - Мд - О - Мд, на концах которых находятся атомы хлора и гидроксильные группы (процесс образования магнезиального цемента) , Дисперсная фаза ИЭР содеЕ жит MgCl2 20,6%, гидроксохлорида 3% (п введении 1% МдО). В этом случае ИЭР обладает максимальной электростабил ностью (Vnp при равно 1000 В, при - 600-900 В), содер НИИ 20% бентонита при. значение Vpp равно В, Такое резкое увеличение электростабильности можно объяснить включением в адсорбционные слои дисперсной фазы полимера гидроксохлорида с образованием сложных соединений с жирными кислотами, что дополнительно бронирует межфазные слои. Пример 1. В 41,5 г (50 об.%) Салымской нефти, предварительно нагретой до 60°С, растворяют 2,94 г i(3 об. %) эмульгатора - кубового остатка СЖК С25+. Кубовый остаток СЖК С 20+ - смесь жирных кислот с длиной углеродной цепи двадцати углеродных атомов и более коротких фракций. Дисперсная фаза представляет собой 20,6% водный раствор MgCl2. Процесс растворения соли проводят при обЕлчной температуре и перемешивании;Затем в 49,7 г (42 об. %)полученного j рассола добавляют 2,4 г (2 об.%) ГЖК-10. В отдельной емкости готовят гидроксохлорид магния путем смещения МдО и MgCl2 в эквивалентных количествах согласно реакции. Для получения 7,5 г MgOHCl (З об.% 9,3 г MgCl смешивают с 3,9 г МдО и 1,8 г Н2О. Процесс образования MgOHCl протекает при перемешивании и нагревании до 40-50 0. Для завершения процесса необходимо 4-5 ч, однако в данном примере смесь перемешивают не более 30 мин. За этот период не происходит образование цементного камня образуются лишь отдельные нити неорганического полимера. Далее полученную смесь, а именно 7,5 г MgOHCl, добавляют в дисперсную фазу содержащую и ГКЖ-10 и перемешивают 1 ч. Дисперсная фаза готова. Затем смешивают дисперсную среду содержащую нефть и СЖК, с водной минерализованной фазой. Полученную эмульсию обрабатывают NaOH из расчета полного омыления жирных кислот кубового остатка (в количестве 10% от веса введе(й)ого СЖК. Полученную инвертную эмульсию утяжеляют добавкой 30 г барита до удельного веса 1,24 г/см. Полученная инвертная эмульсия обладает максимальной электростабильностью (Vnp при равно 1500 В, а при - 700-В). Глиноемкость ИЭР при 20с составляет 35 об.%. Пример 2. В 41,5 г (50 об.%) Салымской нефти, предварительно нагретой до , растворяют 2,94 г (3 об.%) эмульгатора - кубового остатка СЖК С2Р+. Дисперсная фаза представляет собой 30%-ный водный раствор CaCl. Процесс растворения соли проводят при обычной температуре при перемешивании. Затем в 50,1 г

Д39 об.%)| полученного рассола добавляют 2,4 г (2 об.%)1ГЖК-10. В отдельной емкости готовят гидроксохлорид магния путем смешения MgjQ и MgClj в экв lвaлeнтныx количествах согласно реакции (1). Для получения 15 г MgOHCl (б об.%) 18,6 г MgCl, смешивают с 7,9 г МдОН и 3,5 .

Процесс образования MgOHCl протекает при перемешивании и нагревании до 40-50с. Для завершения Ю процесса необходимо 4-5 ч, но в случае смесь перемешивают 30 мин, За этот период не происходит образование цементного камня, образуются лишь отдельные нити неорганического 15 полимера. Полученную смесь, а именно 1,5 г MgOHCl добавляют в дисперс-ную фазу, содержащую MgClj и ГЖК-10 и перемешивают в течение 1 ч.Дисперсная фаза готова. Затем смешива- 20 от дисперсную среду, содержащую нефть и СЖК, с водной минерализованной фазой. Полученную эмульсию обрабатывают NaOH из расчета полного омыления жирных кислот кубового остат- 25 ка в количестве 10% от веса введенного СЖК). Полученную инвертную эмульсию утяжеляют добавкой 30 г барита до удельного веса 1,24 г/см . Полученная инвертная эмульсия обладает меньшей электростабильностью „ чем эмульсия, приведенная в примере {Vпр при 20°С равно 1300 В, при . 250°С 500 В). Глиноемкость ИЭР при составляет 26 об.%. ,. ас Пример 3. В 41,5г 1,50 об.%,, Салымской нефти, предварительно нагретой до , растворяют 2,94 г (3 об.%) эмульгатора - кубового остатка СЖК20+- Дисперсная фаза представляет собой 20,6%-ный водный раствор 0 MgCl. Процесс растворения соли производится при обычной температуре при перемешивании. Затем в 45,6 г (.38,5 об.%) полученного рассола добавляют 2,4 г (2 об.% ГЖК-10. В отдель-45 Ной емкости ; гидроксохлоРИД магнияс путем смешения МдО и MgClg в эквивалентных количествах согласно реак ции. Для получения 16,2 MgOHCl (6,5 об.%) смешивают 20,1 г MgCl2 с 8,5 г МдО и 3,8 г .

Процесс образования MgOHCl протекает при перемешивании и нагревании до 40-50 С. Для завершения процесса необходимо 4-5 ч,но в данном эксперименте перемешивают не более 30 мин За этот период происходит образование цементного камня, образуются лиш отдельные нити неорганического полимра.

Полученную смесь 45,6 г MgOHCl добавляют в дисперсную фазу, icoдержащую MgClg и ГЖК-10 и перемешивают в течение 1 ч. Дисперсная фаза готова. Затем смешивают дисперсную среду, содержащую нефть и СЖК, с водной минерализованной фазой.

Полученную эмульсию обрабатывают NaOH из расчета полного омыления жирных кислот кубового остатка(в количестве 10% от веса введенного СЖК). . Инвертную эмульсию утяжеляют добавкой 30 г барита до удельного веса 1, 24 г/с Полученная инвертная эмульсия имеет следующие значения электростабильности: Vfip при 20®С равно 150 В, при - О В. Глиноемкость ИЭР при 200°С составляет 20 об.%.

В табл. 1 представлены составы со средними, минимальными и макси-i мальными значениями ингредиентов, входящих в состав предлагаемого раствора, а также составы, содержащие, компоненты в количествах, выходящих за пределы указанных соотношений, обладающие хуДшими свойствами, низкой электростабильностью, что характеризуется низкими значениями напряжения пробоя.

В табл. 2 представлены составы известного и предлагаемого ИЭР.

Как видно из табл. 2, термостабильностъ предлагаемого ИЭР превышает термостабильность известного, а Глиноемкость предлагаемого ИЭР в 3-4 pasa больше известных ИЭР,

а S

гН

Oi о

сг) (б

S и

я to о й п

е

I «

о оо

X гН

Я

а

pq тн

о

Р)см

Sт-ч

(Осг

а

Ш оо

ж

S -

а

«

о яч- о о m СП 2 п

(О Р Н VO

и о о

1и см

,,х

о in

иЛ 1Л

in vo

о ю

О

1Л

о

о in

1Л 1Л

in

о

о

о

1Л 1Л

in

in

in

ID

1Л

о

о о

1Л о

о (N N

(N

гЦ

о

1Л

гН

00

гм

см

чо

го

v,

гЧ

г

.tN

01

г со

г

00

со

г

OJ

О1

сч

М

З (N

rv)

1Л Г

1Л 1Л

1Л 1Л

г г

г 1Л

1Л Ю

а г

S П

(N OJ

го го

о

in 1Л

« 1Л ЦЭ

19985017гв

Формула изобретенияНейтрализованные

Инаертный эмульсионный буровой ные кислоты 1,0-5,0 раствор, содержащий нефть или нефте- Кремнеорганичеспродукты, минерализованную воду, ней- кое соединение 1,6-6,0 трализованные синтетические жирные (5 Гидроксохлорид кислоты -и кремнийорганическое соедине- магния1,0-6,0

ниё, отличающийся тем,

что, с целью повышения термостабиль- Источники информации, ности и глиноемкости раствора, он принятые во внимание при экспертизе дополнительно содержит гидроксохло- 10 1. Авторское свидетельство СССР РИД магния при следующем соотношении 234285, кл.С 09 К 7/02, 1967. ингредиентов, %:2, Казьмин А.В. и др. Способ обра

Нефть или нефте-ра.-Сб.: Бурение скважин в условияН

продукты ,5 15 Западной Сибири, Труды СибНИИНП, Минерализованная, Тюмень, 1977, вып. 7, 6.30-35 /(провода21,0-63,5 тотип).

синтетические жирщения фаз нефтеэмульсионного раство