Способ оценки ингибирующих свойств буровых растворов

Способ оценки ингибирующих свойств буровых растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) Ц Ir:. -„:;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т л К-0,85

L показатель увлажняющей способности время выдерживания образца в буровом растворе, ч; текущая скорость увлажнения 1 ч, где П— л

1.—

V т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Ilo делАм изоБРетений и ОтнРытий (21) 366201 3/23-03 (22) 15.08.83 (46) 07.04.86. Бюл. № 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) А.И.Пеньков, А.А.Пенжоян и B.Í.Koøåëåâ (53) 622.243.144.2(088.8) (56) Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. M.:Íeäðà, 1977, с. 18-27.

Пеньков А.И. Буровые растворы для проводки скважин в сложных условиях

РНТС. — Бурение, 1981, ¹ 5, с. 19-23. (54)(57) СПОСОБ ОЦЕНКИ ИНГИБИРУЮЩИХ

СВОЙСТВ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, включающий увлажнение глинистой породы, получение образца прессованием, определение текущей скорости увлажнения глинистой породы образца в буровом растворе во времени и последующей оценки по полученным данным ингибирующих свойств буровых растворов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности способа и расширения возможностей способа путем учета свойств глинистой породы, дополнительно определяют коэффициент коллоидальности глинистой породы, причем прессование осуществляют при 40-45 МПа в течение 4-6 мин, а увлажнение глинистой породы производят исходя из соотношения

W = ЗЗ,ЗК, где 4! — влажность глинистой породы, К вЂ” коэффициент коллоидальности, и оценку ингибирующих1. свойств буровых растворов ведут по показателю увлажняющей способности исходя из следующей зависимости: : 22)26. 0

ИЗОбрЕтЕНИЕ ОтнаСИтСя К аблаС)гн исследования при бурении нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин, в частности, для исследо):-.ан- я устайчивОсти стекак скваж)«ны при воздействии на них промывочных рас "воров, а также для оперативнога контроля за качеством бур >Bo!.-C pçc! :: вора при бурении в неустойчивых а ложениях применительно к данным геологическим условиям.

Целью изобретения является по,!„ зпение точности и:-...адежнасги способа, а также расширение ваэмаж)застеи способа за счет учета свойств глинистой породы.

Пример осуцествления с)лосс.ба „)3.-:,; кОмовый Сарт«г)охский! бентапит н кевi! (аргиллит) . Оба образца рь)зма,)и «т>1 и просеяны через сито с диаметрсм От" верстий не больше 0„25 bì, Блажи"icT! глинапорошков саста)зила по бенто!Н«ту

10%, по аргиллиту 0,5%. 3;игем опп=:— делили коэффициенг коллаидальности этих образцов но адсорбции Ие")!««Теь!а-B0Й сини ф КОллОидальна cTь бентон) гга равна 0,54, коллоипальность аргиллт! -. та 0,07. Затем произведено предв З.з)): тельное увлажнение глинопарошков по зависимости M 33,3 K. По бентопиту

Ът — 33,3 0,54 — !8%, па артыТт)11 >

V„„= 33,3 0,07 = 2,3%, Предварительна уппажненный г«тлтаIIopoIHoK в кОличеcTве 20 г засыпаIо 1 в пресс-форму и при данг..:ии 4!)„0 т«)ь)«а в течение 5 мин образцы выдержив);;:.);"..и под давлением, Набор p= .боиcro )та)1«ТСния в 40,0 KIa производится паст."1)ен но в течение 30-40 с.

После выдержки образr;oB под и--:..))е

НИЕМ НаГРУЗКУ СНИМаЮт И ВЬПРЕC)CÑ Н,вают образцы иэ пресс-формы. Тот)ц)з! образцов цилиндрической фс-омы rrар;:ф)« нируют Опуская их в рас!Тл!В теин)-!1 парафин на глубину 2 и!«к:-)ттцьп««.„

Бурение скважины велась :.Та пат)1мерлигносульфонптнам глинистом р ..с норе (КМЦ, ССБ, КССБ) ., Результаты применения с)пасаба 1ен ки ингибирующих свойств r«y poB!-r,;.;

ВОРОВ На Даииай СКВажИНЕ BPBТВЕДЕ)п):) в табл. 1.

По данным табл.. 1 видна, что «.1!«и значениях показателя П пo бент)о)11:-гу

1,96-2,20 "/ч" "- H па автиллиту

2, 50-2, 60 "/ч" " ч"" бурение шла б з = осложнений, следовательно„дпя да1:.—

НОГО ЛИтОЛОГИЧЕCKOГа РаЗРЕЭа Этн "Н;:-чения показателя П являются огг)« -..)ьзыььи дпя проводки скважины без ослож. .еп:: й. Правы)те!!Ие их приведет к аслажнен-1)о ст)зала ск)зBëèíbj.

:!а,данной буровой последние 150 м

;io проектной глуб)Тны 3500 м, бурение зелзсь без обработки раcтвора алюмо.-;=..«)з)евым!«квасцами, вследствие чего повысилось значение показателя Ппа

Т O, «5

О )j!1-Онт)тт-„г да 2. 50 /ч и па ар)!з . -.)ллиту до 2 7 /ч " -". Зта, в свою очередь, гтривело к IQHBJIPHHю осыпей парадь..

Показ,Te; - ф!«Льтрации бурового

)a

:1ред I;)гаемый способ позволяет точзаб, Та газpei!e!1»o получить инфор1:;1!.«)о а.« Тнгибирующей способности

:))r)))«БОГО Рас ГВОРа И СОСТОЯЬ!ИИ СТВОЛа

СЪ">

Теку)«)ия скорость увлажнения (Vj ) г :т«!1;.! Зазисит ат времени нахождения а бр с. Зпс! ) Eoj- TcLI(Tc. с ис сле цуемым

О а - 1 варам а

-«i табл. 2 наказано влияние вре. !cBH Bыдержки образца B !«Сслепуемом . а-.. . ворс:, 1)а «пта,:нь)! ) Щ)иведен!«ым в табл, 2 ) 1 ) c!ÿ c:I "ра з1ик (фиг «) ), График

-аоиг има ти ат r а п«гьвается г !7 o p мул ай

Ч =- Г т

j-;.o«Tër,Häàëüíoc TB (К7 бентонита, атт)рзделяг тся )io адсо)обции метиленоззо) . си).и.. )4;piкс!«!«йльпая коллс)идальТ-,б)-) IBij, )- р«Тл p o !T!-Ib!K I TIPò, по

- ."=-;:!«че)=::..о равна О, .85. Разница между го;!!!аида.--,т=но тью исследуемой глины максим эльна возмОжнай кОллаидаль= о c! rb); <. " раз и а «побой природной глины еа)«гвс гствует фактическому значе.-:! h, ):ол ченному расчетным путем —: е,. р:-;r.«!åòbjîå Ь = -0,307, а разни««):..С)кду каллоидальностью бентонита ,:. и,-.".;с:;-.. ::".Най каллоидальнастью при.Одных глин равна 0.310. Данное па. )в:;.!спи -. -)ро)зедено для различных ти.!оВ гл;:.-;-: с j - . зной каллоидальностью.

,, : —.луче !1)-)е при этом значения IIpHBe

Г 3, . б).т! с 3

1 и !) .т. . :,", зпии привецснных даннь)х .абл„ 3 !делан вывод а целесообраэ.Таст!! Определения значения покаэагеля с гег)е))Т! - Ь расчетным путем.

По да--:ным габл. 3 строится грао)ик r 11)).тг, ?,) зависима ти — b от К.

1?22670

Сравнительными исследованиями кинетики увлажнения глин различного типа установлено, что показатель степени-Ь зависит от коллоидно-химической природы глины. Величина его изменения прямо пропорциональна коэффициенту коллоидальности К (фиг. 2) и может быть представлена как

Ь= K — 0,85.

Зависимость И = f(K) получена в результате обработки экспериментальных данных, приведенных в табл.4, в которой также показано влияние предварительного увлажнения образца глины до его изготовления на показатель увлажняющей способности готового образца.

Исходя из полученных данных, при— веденных в табл. 4, выбраны исходные влажности образдов, при которых пока. затель увлажняющей способности образ. ца глины при контакте с исследуемой средой будет иметь максимальное значение, т.е. для бентонита — 207 для палыгорскита — 107 и нефтеабатской глины — 57, По данным табл. 4 построен график фиг. 3.

При меньшей степени предварительного увлажнения глинопорошков или использования их без предварительно го увлажнения образцы при давлении

40,0 МПа получаются некачественными, так как при выпрессовке их из прессформы они разрушаются. В этом случае для прессования и получения качественных образцов потребуется увели— чить давление до 600,0-800,0 МПа, что, в свою очередь, приведет к ряду недостатков по отношению к способу изготовления образцов (высокое давление, увеличение времени испытания с часов до суток и т.д,).

Таким образом, образец глинистой породы после помола необходимо увлажнять для получения качественных образцов, используя прямую зависимость коллоидальности глинистой породы и необходимого предварительного ее увлажнения по зависимости

И = 33,3 К.

График зависимости W = f(K) построен ж данным, приведенным в табл.4.

При оценке ингибирующих свойств буровых растворов можно использовать породу любой коллоидальности. При этом для получения качественных образцов необходимо установить оптималь ную величину начального увлажнения размолотого порошка породы.

Как показано в табл. 5, величина оптимального увлажнения различных типов глин зависит от коэффициента их коллоидальности.

Оптимальная влажность — это влажность при которой, возможно изготовление качественных образцов.

Изготовление. образцов производится в цилиндрической пресс-форме под давлением не ниже 40 МПа. Выбор это- го давпения обоснован в табл. 6.

Выдерживать под давлением образцы необходимо 4-6 мин. Как показали исследования, время набора рабочего давления существенно влияет на показатель увлажняющей способности образцов и сопоставимость результатов (табл. 7), поэтому время набора рабочего давления должно быть 30-40 с, 20

Пример. Приготовлены образцы различных типов глин-бентонит, палыгорскит, нефтеабатская глина при различных давлениях, времени на.бора рабочего давления и времени выдержки образцов под давлением. Изготовленные образцы помещались в исследуемые среды и затем после четырех" часовой выдержки определялась ингибирующая способность этих сред для каждого типа глин по показателю увлажняЗО ющей способности из соотношения

П

° к -îВ5

Результаты исследований приведены в табл. 8.

Как видно из таблицы 8,для различ-ных типов глин наименьшим показателем увлажняющей способности обладает глинистый раствор, содержащий

0,657 метаса, следовательно, этот раствор будет обладать лучшей инги- ° бирующей способностью по отношению к другим.

Проведена сравнительная оценка ингибирующих свойств буровых растворов семи различных по составу фильтратов буровых растворов. Исследования проводились на бентоните (немодифицированном) Инджеванского. завода. По предлагаемому способу были изготовлены образцы (давление

40,0 МПа, влажность образца 19Х, время набора рабочего давления 40 с, время выдержки образца под давлением при прессовании 5 мин). После выдержки их в исследуемых растворах в течение 4 ч были определены их показатели увлажняющей способности растворов.

12?2670

Результаты исследования показаны на фиг. 4, где графически изображено, что наиболее эффективными являТаблица 1

Забой, м

Тип раствора и обработка

Параме гры

Примечание

Ту с

CHC

Ф

30 мин, см3 за

1 мин за

10 мин по бенто- по аргилниту литу

2707

Полиме рлиг" носульфонатный КМЦ, ССБ

КССБ

70 8 5 60 120

3,30 Сильные ocoI пи породы

2707 Гипсование с добавкой

КМЦ

30 60 12 36

3,95

2,91

2757 Алюмокалиевые квасцы 93 7,0 150 150

2,21

3034 Алюмокалиевые квасцы 35 4,5 3 12

2100

2,50

37 5,5 6 24

3181

3481

С 3350 м раствор не обрабатывался

40 4 5 3 I2

2,50

Т а б л и ц а 2

Текущая скорость увлажнения, V „ 7/ч

Среда

Глина за 4 ч за бч за 30 ч

4,497

3, 960

6,,765

8,175

Бентонит

Саригюхский

II сорт

Дистиллированная .вода+

+0,57. М-14 ются алюмокалиевые и гипсокалиевые растворы, Составы исследованных растворов приведены в табл, 9 °

Показатели увлажняющей способности бурового раствора П, 1/ч

2,61 Полностью ликвидированы осыпи

2 50 Полностью ликвидированы осыпи

2,70 Осыпи породы

1222670 аблица 3

Х

Показатели Бентонит Са- Палыгорскит ригюхский

II сорт

Нефтеабатская глина

Коэффициент коллоидальности (К) 0,54-0,56 0,32-0,36

0,47

0,16-0,18

Фактическое значение Ь -0,307

-0,682

-0,381

-0,532

Ь = K-0,85 (расчетное) -0,310-0,29 (-0,530)(-0,49) с (-О, 69) — (О, 65) -0,380

Таблица 4

Нефтеабатская глина

Палыгорскит

Глина

О, 16-0, 18

О, 32-0, 36

О, 54-0, 50

Влажность образца до испытания,7. 20 30 50 10 20 . 30

5 10

Показатель (П) 23,3 13,9 5,2

8,7 6,7 4,5 27,6 19,2 15,5

П р и м е ч а н и е. Показатель П в среде вода +0,65Х М-14

Таблица 5

Порода

Бентонит Саригюхский

34,0

0,56

33 2

11i3

0,34

Палыгорскит

Нефтеабатская глина

33,3

0,18

Аргиллит с буровой Ф 1 Надежденская

33,3

0,06

Коэффициент коллоидальности (К) Коэффициент коллоидальности (К) Оптимальная начальная влажность образцов, Ж

Смесь ?OX бентонита, ЗОЖ нефтеабатской глины

1222670

Таблица 6

Давление при изготовлении образца, МПа

80 120 160

20 30 40

1,8 1,5 1,3

1 3 1 3 1 3

2,8

Таблица 7

Образец

Скорость набора рабочего давления при различных давлениях

40 МПа 30-40 МПа (30-40 c) (30-40 с) 40 NIIa (2-3 с) 10 МПа (2-3 с) 1,30

2,90

1,15

2,57

2,79

1,32

2,86

2,82

1,29 1, 59

3,20

2,85

2,60

2,03

2,75

i 30

3 50 та бп па 8 атель уалапэппвдвя способности среди б

8одаэ

252 сан ни,0,65

Н-14

52 э65 и

9 а

4,09,22

О, I

45э

8э56 Яэll 5,79

3, l8,Пааа opc-

Olt

13,80 14,75 12,79

13,85 14,68 12,84

16,30

1fi3

0,35

4 °, f6 35

16э39 13э79 . 14э71 12э75

Ьфтеабатснаа ьпэВЮ

5,48 3,35,4,37 2,38

5,46 3,30 4,29 2,35

0,16

Зэ 45

3,41 4,ЗЗ 2,43

Увлажняющая способность 0,65%-ного раствора М-14+10%

KCt для бентонита, 1/ч

30 6 Bэál Яэ07, 5э77 Зэ25

35 4

35 4

40 6

30 5

35 5

40 4

30 6

1222670

Раствор

Состав

Гуматный

Лигносульфонатный

Калиевый

Алюмокалиевый

Гипсокалиевый

\

Ингибированный алюминиевыми мылами жирных кислот

Вода + 4% УЩР

Вода + 17 КМЦ + 37 КССБ

Вода + 10% НАН + 0,2Х метаса +

+ 1% КССБ

Вода + 1% КИЦ + 3% КССБ + ЗХ КСФ

Вода + 1% метаса + 3% окзила +

+ 0,3% KOH + 3% KCf + 0,3% KAf (SO )

Вода + 1% КИЦ + 3% КССБ +

+ 3% КС1, + 2% Ca SO„

1222670

Составитель Г.Сапронова

Техред И.Попович Корректор И.Эрдейи

Редактор Т.Кугрышева

Заказ 1669/24 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 иыо сутра- 8ыи 5анны6 Ьый юлие- калиенатныи Al-иыла. (Х%нс1) йlи А»и ми Ж/(Фиг.4