Реагент для обработки бурового раствора

Реагент для обработки бурового раствора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение способности улучшать кольматирующий эффект бурового раствора при одновременном повышении его селективно-флокулирующих и породоразрушающих свойств. Реагент содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.% : полиакрилонитрил 8-12, каустическая сода 5-8, алюмокалиевые квасцы 3-5, бурый уголь 15-25, вода -остальное. Приготовление реагента заключается в щелочном гидролизе полиакрилонитрила в присутствии бурого угля и алюмокалиевых квасцов. В качестве источника полиакрилонитрила можно использовать отходы волокна "нитрон". В буровой раствор реагент вводится в количестве 5-7% мас. У растворов, обработанных реагентом, хорошие селективно-флокулирующие свойства, выражающиеся в осаждении грубодисперсной твердой фазы и в стабилизации коллоидной фазы. 7 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) C I (5!) 4 С 09 К 7 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8-12

5,0-8,0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4155425/23-03 (22) 01.12.86 (46) 23.08.89. Бюл. 1(- 31 (71) Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьппленности (72) Д.А.Галимов, Б.А.Аидресон, Г.П.Бочкарев и З.М.Шахмаев (53) 622.243.144.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 998484, кл. С 09 К 7/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

1(998485, кл. С 09 К 7/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1189867, кл. С 09 К 7/00, 1984. (54) РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО

РАСТВОРА (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин.

Цель — повышение способности улучшать кольматирующий эффект бурового

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к реагентам, используемым для обработки бурового раствора.

Цель изобретения — повышение способности реагента улучшать кольматирующий эффект бурового раствора при одновременном повьппении его селективно-флокулирующих и породоразрушающих свойств.

Реагент содержит следующие ингредиенты, мас.Х:

Полиакрилонитрил

Каустическая сода раствора при одновременном повьппении его селективно-флокулирующих и породораэрушающих свойств. Реагснт содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.7. : полиакрилонитрил

8-12; каустическая сода 5-8; алюмокалиевые квасцы 3-5; Gyp rA уголь 1525; вода остальное. Пригс тс вленп» реагента заключается в щелочном гидролизе полиакрилонитрила в присут»1вии бурого угля и алюмока.,вень.> квасцов. В качестве ис. счника поли акрилонитрила можно использовать от-ходы волокна нитрон. В буровой раствор реагент вводится и количестве

5-7 мас.X. У растворов, обработанных реагентом, хорошие селективно-флокулирующие свойства, выражающиеся в осаждении грубодисперсной твердой фазы и в стабилизации коллоидной фазы 7 табл

Алюмокалиевые квасцы 3,0-5,0

Бурый уголь 15-2;

Вода Остальное

Он вводится в буровой.рас свор в

I количестве 5-7 мас._#_, В качестве источника полиарилонитрила можно использовать отходы производства волокна нитрон.

Реагент приготовляют следующим образом.

690 r воды нагревают до 80-85 С, вводят 50 r щелочи и 80 г отходов волокна нитрон, Через 35-40 мин пеКак следует из данньгх табл. 2„ обраостка исходной бентонйтовой гуся.=.изин предлагаемым реагентом (опыты 3-5 и 9-11) позволяет получить буровые растворы с качественными технологическими параметрами (низкие значения вязкости и показателя фильтрации). При этом показатель

"мгновенной" фильтрации, который для обеспечения хорошей породоразрушаю3 0 !

,:. i i

150 - б, рого угля (в виде лс решка), jтеp с= ц .!на ещг i < -пят

<,г

;< .< i т" Ь еМГЬ; ЗНИИ . 0 Г яЛЮМОК. < ЛМ ЕВАХ квасцов.

Приготовляют различные составы реагента, использованные для обраго:к.« г<ииистых буровых растворов.

О< рс:.< ение технс логичегких napai", оu 1 ° о ::, о у "<ествляют по

;= глина,.тным методика: и -..тандартным и 1 «бор о э<, bio< a:-.=-<ель мгновенной" фильтрации опредсг:„ г по известной методиВе.в<чина го равна величине оти< яка „ :òc=êàåì<ãî на оси с рдинат прям<:линейным участком кривой фильт-р, ции< построения в координатах Ч вЂ”! где t — время фильтрации.

Кольматирующую способность растворов оценивают на установке

УИПК-111 на естественных кернах (песчаника х) ., В лабораторных условиях проводят экспериментальные исследования коль<а тиру<щих, с елективно-флок улируюш-х и породоразрушающих свойств бур

<г«:,ii р<.лельные значения к,<øîíå.iI

::аза <н1- и реагентами обрабатыва-т .;«..;" ii гости должен быть равным э

H = "..-.3 гм, находится в оптимальЪ нь<х пределах (2,5-4 см ) . У раство5 ров„ < бработанных известным реагенгn."i < опыты 7 и 13), при той же концентрации (5-7X) показатель фильтрации значительно больше (15 и 19 см ), 3 а показатель мгновенной" фильтрации, наоборот, ниже оптимальных значений и равен 1,0-1,5 см э

У растворов на основе предлагаемого реагента более низкий показатель рН (8,2-8,7), вследствии чего предотвращается коррозия легкосплавленных бурильных труб, I

Предлагаемый реагент придает раствору хорошие кольматирующие свойства, проявляющиеся в незначительном проникновении фильтрата в керн (4,0-8 мм) и в образовании тонкой фильтрационной корки (0,5-0,8 мм), в результате чего коэффициент восстансвления проницаемости значитель25 но выше, чем при использовании известного реагента (9!-97 вместо 5460Х).

У растворов, обработанных предлагае b<..-i . еагентом, хорошие селектиB ио-фз->кулирующие свойства, выражающие я в осаждении грубодисперсной твердой фазы (до 92-97%) и в стабилизац«и коллоидной фазы, У известного реагента ярко Выражены стабилиз1 ру«<яие свойства, поэтому осаждение твердой фазы незначительно (25-28X).

Растворы, обработанные реагентом с компонентным составом ниже значен<.й (опыты 2 и 8) имеют более высо3 . 40 кий показатель фильтрации (1,2-14 см ) и у них хуже кольматирующая и селек ивно-флокулирующая способность, При использовании реагента с компонентным составом Выше значений (опыты 6 и 12) указанные показатели практи.е<-ки нс улучшаются, Из предварительно гидратированного бентонита приготовляют раствор плотностью 1,04 г/см . Раствор обраэ оатывают реагентом. Далее в него вводят

"загрязняющую" добавку — гидрослюдистую глину в количестве 5 от объема раствора. После перемешивания в течение 30 мин определяют стандарт55 ные технологические параметры. Затем пробу раствора подвергают центрифугированию в течение 120 мин при

1000 об/мин и у фугата вновь определяют стандартные параметры;

)502596

В табл, 3 приведены составы реагентов, которыми обрабатывают исходный бентонитпвый раствор (составы

1-3 с граничными и средними значениями компонентов, состав 4 аналогичен реагенту по составу 3, но беэ бурого угля, а состав 5 аналогичен реагенту по составу 3, но беэ алюмокалиевых квасцов). Для сравнения бентонитовый раствор такыре обрабатывают известным реагентом (состав 6), Результаты экспериментов по оценке селективно-флокулирующих свойств растворов, обработанных реагентами иэ табл. 3, приведены в табл. 4 (P— плотность раствора, УВ „, — условная вязкость по малой воронке, <Р - показатель фильтрации).

Исходный бентонитовый раствор имеет плотность 1,04 г/см, условную

3 вязкость 4 с (по малой воронке, ког3 да в нее наливается 200 см раствора и замеряется время истечения из э воронки 100 см ), показатель фильтрации 32 см за 30 мин статическое наэ пряжение сдвига (СНС) за 1 и 1О мин равно О.

Как следует из приведенных в табл. > данных, у растворов, обработанных реагентом (составы 1-3), обеспечивается фактически полное удаление после центрифугирования частиц эагряэнителя" — грубодисперсной гидрослюдистой глины, играющей роль выбуренной породы (шлама). При этом плотность растворов после центрифугирования становится равной плотности исходного бентонитового раствора, снижается вязкость и СНС. Однако коллоидная глинистая фракция из раствора не удаляется, поскольку у фугата низкая водоотдача, а вязкость и СНС несколько выше, чем у иСходного бентонитового раствора. Все это свидетельствует о хороших селективнофлокулирующих свойствах предлагаемого реагента: из раствора удаляется только грубодисперсная твердая фаза и сохраняется коллоидная фракция глинистой фазы.

Если в реагенте отсутствуют бурый уголь (состав 4) или алюмокалие-, вые квасцы (состав 5), то селективнофлокулирующие свойства растворов ухудшаются: параметры фугата почти не отличаются от параметров растворов до центрифугирования, то же самое относится к известному реагенту.

10 !

5 . 0

3Ь

Кольматиру п<эя -.пс гоб«ог.ть ровых растворов вп многом зависит пт свойств образующейся глинистой кпркa, в частности от ее проницаемости. У растворов, обработанных реагентом, образуется тонкая маэ.опроницаемая корка, которая предотвращает проникновение тонкодисперсной твердой фазы и фильтрата в пористую среду, таким образом обеспечивается высокая кольматирующая способность раствора.

В табл. 5 приведены данные, хапактеризующие кольматирующую способность составов из табл. 3.

Как следует из приведен !x:õ г табл. 5 данных, составы 1-3 обеспечивают высокие ко<с матир,i«mi

-<том можно сулить го тому <1<,1кту„ - г, восстанонление проницаемо<-.ти непосредственно после Л«льтрации досээ<гает 91-94Х, а после среза,;< я с керна слоя толщиной 1,5 <м перзона,а.<гни;- я проницаем сть <<ра т<; «ки посс н .«ливается полностью (98-!< <1",.), llри отг тг твии В р < л Г и те <1<, эt < из комГ пн я с.,— ществег<но у .Удшас тся: э. ачит.-;;ьно увеличивается глубш<а прп««кнпв .«ч« фильтрата и твердой <Ъазы в к,::,<, что отражается на восстанонлен1<и проницаемости. У известного реягентя (состав 6) кольматируюшая способность еще хуже: даже посге грезгчи« с керна слоя толщиной 1,5 мм восстановление проницаемости дпстигает только 721., Таким образом, только ня.< н.е и."оих ингредиентов (бугогп угля и алюмокалиевых квасцов) « реаге <те (составы 1-3) поэт.ол«гт и<. д :ит ровой раствор с пс вы<не". . <: <.c,ii,??,?????????????????? ?? ????????????????????-???? . .??<??".????1???????? ???????????????????? ?????????? -.??.??????> .зн.=

<Ьильтрации, Причем комбинация .- их компонентов обусловливает спн,; гетический эффект воздействия на указанные параметры раствора, поскольку при отсутствии в реагенте одного из них (состав 4 и 5) эти показатгл<. ухудшаются в 2-3 раза. F.c».. в реагенте отсутствует бурый уголь (состав 4), то при обработке данным реа1502596

3-5

15-25

Остальное квасцы

Бурый уголь

Вода

Таблица 1

Сос- Содержание ингредиентов> мас.> 1вода — остальное) тав г

Щелочь

Бурый > ВодорастАлх>мс— каг)исСульфат натрия

Отход волок

>голь воримые гуматы на нитрои выл квасцы

6,5

8,0

10,0

12,0

15,0

12 0

4,0

5,0

6,5

8>0

9,0

8 О

2,0

3>0

4,0

5>0

6,0!

3

5

8,0

8,0, ); I >, . нг>> tl I.,чини>: того рис тг> " ,.и .- око затель фильтрации увеличява1ся более чем в 2 раза (по с, анненик с «оставом 3), глубина п1 оникно-нсния фильтра.га в керн увели гинистr:ÿ о>г ги в 5 pd3 (гаол, 5), носсIаион— ление проницаемости составляет лишь

657. (вместо 942), г рубодисперсная фаза осаждается лишь на 387 (вмес.— то 97K). При отсутствии в реагенте а я,мок",лиевых квасцов (состав 5) воцсотдача раствора ухудшается в 3 раза, по сравнению с составом 3), глуп1>агпикновения фильтрата в керн 15 увеличивается в 4 раза, восстановяение проницаемости составляет 68Ж

{вместо 94/ ), грубодисперсная фаза осаждается лишь на 337. (вместо 97X).

Хорошие породораэрушающие свойст- 20 ва растворов, обработанных реагенгом, обусловлены их низкими реологическими свойствами и оптимальными

>! >1 значениями показателя мгновеннои фильтрации„ 25

В табл. 6 приведены сравнительные данные о показателях разбуривания образцов мрамора микродолотами при промывке составами из табл. 3, Образцы мрамора разбуривают микро- 30 долотами при скорости вращения шпинделя 98 об/мин, осевой нагрузке

32 5;<ã> гидростатическом давлении

50 ко/ем „ создав, мом при циркуляциг,;а< тнора, обраоотанного состава-ми и -3 табл. 3, Ка- видно из данных табл. 6, раствоь обрабо явные реагентом (составы !— ! ), c5e:ë чивают высокую скорость разоуривания породы. У растворов без 40 одного из компонентов (составы 4-5) скорость разбуривания в 2 раза ниже, а у известного р .агента (состав 6) она чиже в 3 раза.

H абл, 7 приведены результаты

»"чольз",ëания реагента (состав по

",àáë. 3) для обработки малоглинисто" го >аствора из бентонита (опыты 2-7) и глинистогo раствора иэ глинопорошка (опыты 9-14), подтверждающие возможность его использования для обработки любых типов глинистых буровых растворов.

Результаты исследования реагента показывают его способность улучшать кольматирующий эффект бурового раствора при одновременном повышении

его селективно-фпокулирующихи породоразрушаюших свойств. Укаэанные качества реагента определяют эффективность его использования в промысловьгх условиях °

Формула изобретения

Реагент для обработки бурового раствора, содержаший полиакрилонитрил, каустическую соду, водораство-римые гуматы, неорганическую соль серной кислоты и воду, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьшгения его способности улучшать кольматг1рук,щий зффек I бурового раствора лри одновременном повышении его елек гивчо-флокулирующих и породоразрушающих свойств, реагент содержит в ка .естве водорастворимых гума" тс: бурый уголь, а в качестве неорганической соли серной кислоты— алюмокалиевые квасцы при следующем соотношении ингредиентов, мас.7.:

Полиакрилонитрил 8-12

Каустическая сода 5-8

Алюмокалиевые

1502596

Э5Р, ХОЭ!

1

I

iОИ ОЛффСЧСЧ И ОИ

ССс 01 Ch СГ1 СЧ Л Ch Ch 0 (31 СЧ

1 1 Р

О Р! Х Э

О И 00 Л И И Q W ф Л И И О а л л в л а л a a л л а л

Г) ООООГЧ ООООГЧ

1 О

Х О В Ф х z

Э О Э

Р cd Х

1 Ф I

1 Е Э

1 U

1 О Р! ! О О

1 ГР Х и ф сч И а» и Г л О

Cc! Ch Ch CCc О И ф CCc Ch CCc Ch O

1 1

1 1 О

Х Р

ГО 1

1 I

О IC Е

О О

О ° ОООИ «QQQQ

ОИ л а е «И(Ч фФИ ФЛ О ГЛ

В ь

I 1

I 1

I Й Х а

1 Е Х

О ЭЭРИЙ»

Р, ГР О Э Х 1» «Е Z ec

С 1 Ь Ct И ф Е СЧ СЧ Irl CO СО О ф с0 сЧ с Г О Л ф Ф сЧ W Ф О

Л Л 00 С» Л С» Г 00 Л Л Л Г Л в a a в а е е а л в a a

О О О О О О О О О О О О О

О И

И О СЧ И Л е СЧ Ф И Г О л в а л а «О л а а л aQ ф 00 ф CO CO CO CO CO 00 0

Ф 1

О Е» Х 1

Х д Х», iqaz

С0е Р, Е

Э 1 1

5 0

С4 1: Ф СГГ

cd 1 О cd

Е»

О О

О

ЛФQ СЧVlОФСЧСЛИCOC

СЧ С»С СЧ СЧ C4 С»С СЧ СЧ С 4

1 0 л

Е E Z

0 U О

I Г 0

1 g Х И

О О а

1

L Х

Э CC Э

Х Г РГ

Х «Е ГГ!

О ГГГ Э cd

Р С4 Е

1 0 с:Е РГ В0

1С Z 0

0 0 cd Э

Й Х Р Р

Р

I О

Ц Р3

Х Ф О

О Я ccI

Ж Х Р СЧ СЛ И О СЧ Сл И О

РГ Х

Р! Э О

4 Д Ц

0 cd ГО

О Э Р! Ф

О C4 E E

° 1

О сч с !

СЧ С ) И Ф Л ф Ф I

E

О

О

Х

О

Х

1

Х 1

m o

cd Ф Х

Ю1OaJZ

Р 1 И E

О

М 1 1

Е» 1 cd I

U 1 Ccl !»

cd cd А 0

Р I л Л е

О

° ООИООИООСИ

Q л в л е а а в л е а

Р ) Г Ъ с )» К0 ГЛ сЧ

О О О

«О О О О ° «О Q О

04 е а е «ФГЧ

0О Л- сО О Г., О О 1 О ОГ ОИ ОГ

ООООООООО а е а а а а а л а

ОООООООООО в в а е а е а в л а

ИИИИИИЛЛГ

О О I л л

C1 !

О 1 л л

И—!

00 О

° в

1 !

1

Q Q 1 в в

Г Л !

1502596

Таблица 3

СосСодержание ингредиентов, мас.7. (вода — остальное) тав

ЩЕЛОЧЬ АЛР1МО калиеОтход волокна нитрон

Бурый уголь

Водорастворимые гуматы

Сульфат натрия вые квасцы

80 50 30 15

10вО 6 в5 4 вО 20

12,0 8,0 5,0 25

12 0 8,0 5,0

12,0 8,0 — 25

12,0 8,0

8,0

8,0

Таблица 4

Параметры раствора после введении реагент и "эагрявнителя" (до центрифугирования) Концентрация реагента ь

СосПараметры фугата (после центрифугнрования) тав реагента ув г/см с

>г, см см СНС, дПа ув„, с

» ° г/см по табл. 3 растворе, мас.8

I >е>н 10 мин мии 10 иии

I 07 6>S 80 12

I 07 7,0 7,0 1>4

1,07 8,0 6,0 1,8

1,07 6,5 14,0 1,4

I 07 5,5 18 0 0,8

1,07 6,5 19>0 1,2

1 ° 8 1 ° 04 S 0 10 ° 0

2,1 1,04 S,5 8,0

2,2 1,04 6,0 7,0

1,8 I 06 6,0 15 0

I 2 1,05 5,S 18,0

1 8 I 06 6 0 20 0

Таблица 5

Проницаемо сть осста- Воссталубина рониковения

Состав овленовление реагента по табл. 3 ие проицаемоти, Х проницаемости ильтраа в керна, после ерн, мм сревания слоя

1,5мм, Ж

0 8 0 820 8 0

07 0736 60

0,5 0,765 5,0

1,0 0,795 24,0

1,2 0,802 20,0

2вО Ов784 65 ° О

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5 0

2

4

1

3

5

Толщина корки на керне, мм

91

92

94

68

0,0

0,4

0,8

1,2

0,4

0>8

98,0

99,0

100,0

78,0

84,0

72,0

О,&

I 2

1,4

1,6

I >2

l,2

1502596 l4

Таблица 6

Состав

ПлотУсловПоказаПоказаМеханическая ность, г/см ная реагента по табл. 3 тель фильтрации, 3 см тель и мгновенной" фильтрации, з см вязскорость при разбуривании мрамора, м/ч кость, с

1,07 6,5 8,0 4,0

1,07 7,0 7 0 3 5

1,07 8,0 6,0 3,0

lâ,07 6э5 14еО 2э5

1,07. 5,5 18,0 2,0

l,07 6,5 19,0 1,5

12,4

11,8

11,2

5,6

5,4

2,8

Таблица 7

Параметры растворов

КонСосОпыт тав центрация реагента рН

СНС, дПа

Услов- ПоказаПлотная тель фильтрации, см ность, г/см за 1 мин за 10 мин вязв растворе, мас.X кость, с

Составитель Л. Бестужева . Техред М,Ходанич Корректор Jl. Бескид

Редактор Н. Гунько

Заказ 5042/34 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

1 1 5

2 2 5

3 3 5

4 4 7

5 5 7

6 6 7

7 1 5

8 2 5

9 3 5

10 4 7

1l 5 7

12 6 7

13 1 1 5

14 2 5

15 3 5 .16 4 7

17 5 7

18 6 7

1,03 18

1,04 18

1 04 19

1,04 19

1 05 20

1,05 20

1,05 20

1,06 21

1,06 22

1,06 22

1,07 23

1,07 25

1,18 28

1,18 29

1,19 30

1,19 32

1,20 35

1,20 39

l0,0

10,0

9,0

9,0

8,0

8,0

8,0

7,0

6,0

6,0

5,0

5,0

6,0

5,0

5,0

5 0

4,0

4,0

О

О

О.

0,2

0,4

1,2

1,4

1,8

2,4

2,8

3;2

5,2

5,8

6,8

l0,2

12,2

16,2

0 8,1

0 8,2

О . 8,3

0,2. 8,4

0,4 8,5

0,8 8,6

1,8 8,2

2,1 8,4

2,2 8,5

4,2 8,5

4,6 8,7

6,8 8,0

7,2 8,2

8,8 8,3

14,4 8,4

18,6 8,5

22,8 8,6