Буровой раствор с низкой плотностью

Буровой раствор с низкой плотностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель - сохранение стабильности раствора в условиях повышенных давлений и температур за счет увеличения гидростатической прочности и термостойкости облегчающей добавки. Раствор содержит в качестве облегчающей добавки пластмассовые газонаполненные микросферы из мочевиноформальдегидной или фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмосиликонатом натрия. Раствор включает следующие ингредиенты при их соотношении, мас.%: глина 5 - 15

реагент стабилизатор 0,5 - 1,5

пластмассовые газонаполненные микросферы из мочевино-или фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмосиликонатом натрия 5 - 12

вода остальное. При приготовлении раствора вначале воду затворяют глиной и тщательно перемешивают, затем вводят последовательно остальные ингредиенты, входящие в раствор. Последний сохраняет свои технологические свойства постоянными в условиях повышенных давлений и температур. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о

IQ !

5 — 15

0,5 — 1,5 (21) 4650180/03 (22) 13.02.89 (46) 07.07 91, Бюл. М 25 (71) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Г.П.Бочкарев, Б,А.Андресон, А.П,Крезуб и Л.П.Вахрушев (53) 622.243.144.3(088.8) (56) Патент Франции N 2534268, кл. С 09 К7/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР М 578320, кл. С 09 К 7/00, 1968. (54) БУРОВОЙ РАСТВОР С НИЗКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель — сохранение стабильности раствора в условиях повышенных давлений и температур за счет увеличения гидростатической прочности и

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам для предупреждения поглощения и вскрытия продуктивных пластов с низкими пластовыми давлениями, в которых в качестве облегчающих наполнителей могут быть использованы различные твердые дисперсные материалы, имеющие низкую плотность и малые размеры частиц.

Цель изобретения — сохранение стабильности бурового раствора в условиях повышенных давлений и температур за счет,,5U,, 1661185 А1 термостойкости облегчающей добавки, Раствор содержит в качестве облегчающей добавки пластмассовые газонаполненные микросферы из мочевино-формальдегидной или фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмосиликонатом натрия. Раствор включает следующие ингредиенты пои их соотношении, мас.7;: глина 5 — 15; реагент стабилизатор 0,5 — 1,5; пластмассовые газонаполненные микросферы из мочевино- или фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмоси.ликонатом натрия,5-12; вода остальное.При приготовлении раствора вначале воду затворяют глиной и тщательно перемешивают, затем вводят последовательно остальные ингредиенты, входящие в раствор. Последний сохраняет свои технологические свойства постоянными в условиях повышенных давлений и температур. 4 табл. увеличения гидростатической прочности и термостойкости облегчающей добавки. буровой раствор включает глину, реагент-стабилизатор, воду, а в качестве облегчающей добавки — газонаполненные пластмассовые микросферы из мочевиноили фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоэлюмосиликонатом натрия, при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Глина

Стабилизатор

1661185

Пластмассовые микросферы из мочевино-формальдегидной или фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмоси.пиконатом натрия 5 — 12

Вода Остальное

Пластмассовые гаэонаполненные микросферы получают методом распылительной сушки композиции, содержаще1л мочевино- или фенолфомальдегидную cMQ лу, реагент газообразователь (порофор

ЧХЗ вЂ” 57) и Органоагномосиликонат натрия ("Петросил-2М"), причем указанные компоненты берут в следующем соотношении, мас,,ь: реагент-газообразователь 1 — 3; органоалюмосиликонат натрия 1-3; смола Остальноее.

Гра -l_#_чные э I:а .F IIvill и н градиентов в ис ходной композицIël;; Обоснованы следующим, Еслл брать концентрацию реагентагазообразователя меньше ни>кнего предела (1 мас,7,), ",о плотность пластмассовых микросфер будет зысокой (0,4-0,6 г/см ) з

w3-за недостаточнжо коллчества выделяющегося азота. Если же брать концентрацию реагента-гаэообразователя более верхнего г редела .,3 мас.,ь), то значительный обьем микросфер получается с Отверстиями э оболочке в результате прорыва через нее излишков азота, г,е. некондиционHI lx, Если брать концентраци о модифицирующей добавки — орган оал юмосили ко ната натрия — меньше ни>кнего предела (1 мас, jp), То пластмассовые микросферы будут иметь низкие гидростатическуlo прочность и термостойкость, При кс1нцентрации органе

BllюмОсиликОната HBTpI в композиции более верхнего предега (3 мас,", ) гидростатическая прочность и термостойкость пластмассовых микросфер улучшаются незначительно, но при этом увеличивается и их плотность, что нежелательно, Пример 1, В 895 г воды затворяют 50 г глины(бентонита) и перемешивают в течение 1 ч до полного распускания глины. Затем вводят 5 г стабилизатора (КМЦ) и перемешивают еще 0,5 ч, после чего вводят

50 г пластмассовых микросфер, перемешивают 20 мин и замеря ;от параметры, Пример 2. В 810 г воды затворяют 100

r глины (бентонита) и перемешивают в течение 1 ч до полного распускания глины, Затем вводят 10 г стабллизатора (КЫЦ) и перемешивают еще 0,5 ч, после чего вводят

80 r пластмассовь.х микросфер, перемешивают 20 мин и замеряк>т параметры.

Пример 3. В 715 г веды затворяют 150 г глины (бентонита) и перемешивают в течение 1 ч до полного распускания глины. Затем вводят 15 г стабилизатора (КМЦ) и перемешивают еще 0,5 ч, после чего вводят 120

r пластмассовых микросфер, перемешива5 ют 20 мин и замеряют параметры.

В лабораторных условиях исследованы облегченные растворы, полученные путем введения в исходный раствор пластмассовых микросфер из мочевино-формальдегид10 ной (марки УКС) и фенолформальдегидной (марки БЖ вЂ” 3) смол, модифицированных органоалюмосиликонатом натрия, т,е. предлагаемые облегченные растворы.

В табл,1 приведены составы иссле15 poBBHHblx растворов. В составах 1 — 5 используют микросферы из мочевино-формальдегидной смолы марки УКС, модифицированной органоал омосиликонатом натрия, В составе 6

20 используют микросферы из той же смолы, но без модификации. Аналогично в составах 7 — 11 используют микросферы из,фенолформальдегидной смолы марки БЖ вЂ” 3, модифицированной органо25 ал омосиликонатом натрия, а в составе

12 — микросферы из той же смолы, но без модификации. Причем в составах 2 — 4 и

8-10 взяты граничные и средние значения ингредиентов, в составах 1 и 7 меньше гра30 ничных значений, а в составах 5 и 11 — больше граничных значений.

Данные о технологических параметрах облегченных растворов, приготовленных из всех приведенных составов, приведены в

35 табл,2, Как следует из приведенных данных, при содержании ингредиентов ниже граничных значений (составы 1 и 7) растворы имеют некачественные технологические

40 параметры. высокий показатель фильтрации и сравнительно высокую плотность (больше плотности дисперсионной среды), из — эа низких значений структурно-механических свойств раствора отмечается обрат45 ная седиментация (всплывание) микросфер.

При содержании ингредиентов в предлагаемых пределах (составы 2 — 4 и 8 — 10) растворы имеют качественные технологические параметры: низкую плотность (ниже

50 плотности дисперсионной среды), низкий показатель фильтрации, оптимальные вязкостные и структурно-механические свойства, высокие значения удельного электрического сопротивления.

55 При содержании ингредиентов выше граничных значений (составы 5 и 11) у растворов черезмерно повышаются вязкостные и структурно-механические свойства, что может вызвать технологичесКие трудности при их практическом применении.

ioo11Оо

У растворов, приготовленных из известных составов (составы 6 и 12), несколько выше плотность и ниже удельное электрическое сопротивление, чем у предлагаемых растворов. 5

Для изучения стабильности свойств растворов (табл,1) при воздействии на них давления и температуры растворы выдерживают в автоклаве при различных давлениях и температурах в течение 4 ч, а затем 10 после стравливания давления и остывания до комнатной температуры замеряют их технологические параметры. Результаты исследований при воздействии только одного давления представлены в табл,3, а при воэ- 15 действии одновременно давления и температуры — в табл.4.

Как следует из сравнения данных табл.2 (до термобарического воздействия) и данных, приведенных в табл. 3 и 4 (после тер- 20 мобарического воздействия), предлагаемые составы облегченного раствора при оптимальных соотношениях компонентов (составы 2 — 4 и 8 — 10, табл.3 и 4) сохраняют высокую стабильность своих технологиче- 25 ских свойств в исследованных диапазонах термобарического воздействия: сохраняется низкая плотность (ниже плотности дисперсионной среды), практически не изменяются показатели вязкости, фильтра- 30 ции, статического напряжения сдвига и удельного электрического сопротивления.

В меньшей степени сохраняют стабильность своих свойств составы, содержащие компоненты в концентрациях больше гра- 35 ничных значений (составы 5 и 11), особенно при совместном воздействии давления и температуры (табл,4), Это связано с повышенным содержанием глины (бентонита), у которой под действием давления и темпера- 40 туры изменяется Степень гидратации и диспергации, что сказывается на параметрах раствора.

Особенно значительное изменение свойств облегченного раствора после тер- 45 мобарического воздействия наблюдается у известных составов (составы 6 и 12, табл.З и 4). У них резко повышается плотность изза разрушения большей части микросфер: она становится больше плотности диспер- 50

5 — 12

Остальное сионной среды, а при совместном воздействии давления и температуры (табл.4) она становится равной плотности исходного глинистого раствора (1,08 г/смз), что свидетельствует о полном разрушении всех микросфер. При этом также существенно ухудшается показатель фильтрации, снижается удельное электрическое сопротивление и резко повышаются вязкость и структурно-механические показатели.

Таким образом, в результате повышения гидростатической прочности и термостойкости пластмассовых микросфер путем модификации мочевино- или фенолформальдегидных смол органоалюмосиликонатом натрия раствор сохраняет свои технологические свойства ппстоянными в условиях повышенных давлений и температур, например, при бурении глубоких скважин. Это позволяет получить экономический эффект за счет значительного сокращения расхода микросфер для восполнения разрушенных в процессе бурения.

Формула изобретения

Буровой раствор с низкой плотностью,, включающий глину, реагент-стабилизатор,. облегчающую добавку и воду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сохранения стабильности раствора в условиях повышенных давлений и температур за счет увеличения гидростатической прочности и термостойкости облегчающей добавки, он в качестве облегчающей добавки содержит пластмассовые газонаполненные микросферы из мочевино-формальдегидной или фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмосиликонатом натрия при следующем соотношении игредиентов, мас. Д:

Глина 5 — 15

Реагент-стабилизатор 0,5 — 1,5

Пластмассовые газонаполненые микросферы из мочевиноформальдегидной или фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмосиликонатом натрия

Вода

1661185

Таблица 1

Содержание компонентов, мас.X

Состав

Вода

Глина Стабилиза- !!икросферы, модифицирован- Иикросферы без модитор ные органоал)омосиликонатом фикаций из натрия из фе нолформал ьдегидной смолы И(-3 фенолформальдегидной смолы

Б)! 3 мочеBI!HQ формальдегидной смолы YI(C мочевиноф орма л ьдегид ной смолы У!(С

4,0

3,0

0,3

Остальное

5,0

10,0

5,0

8,0

0;5

1,0

12,0

15,0

S,0

3,0

5,0

8,.0

12i 0

15,0

8,0

Таблица 2

Параметры растворов

Состав раствора

СНС, дПа

Показатель

Удельное электрическое сопротивление, Ом

Плотность, Условная г/см

3 вязкость фильтрации, .мЗ за 10 мин за 1 мин

5

7

9

11

1

3

5

7

9

11

15,0

18,0

10,0

4,0

5,0

15,0

18,0

10,0

1,0!

0,95

0,92

0,88

0,86

0,92

1,02

0,97

0,94

0,90

0,88 0,94

1,5

1,S

1,0

0,3

0,5

1,0

1,5

1,S

1,0

?0

28

38

48

41

19

23

27

43 39

6

4

17

7

0,2

2,4

7,6

10,6

24,8

12,2

0,2

1,8

5,8

8,6

16,2

9,2

1,S

5,8

11,4

18,2

41,8

19,8

1,2

4,6

10,6

14,4

2S S

13,6

1,25

1,46

1,58

1,64

1,68

1,28

1>32

1,64 !

178

1, 87.

1,90

1,46

11

Il

1t

11

11

ll

tl

1661185

Таблнцэ3

Термобарические ус ловия выцеряки раствора

Параметры раствора после термобарического ноэдсйс>пня

Состав раствора

Удельное электрическое сопротивление, Ом

СПС, дПа

Показатель фил ьтр вцик, смз

Плотность, г/,„3 словная яэкость>

Давление, 7емпера

ИПа тура, за 1 мин за 10 мин

1,02

0,96

0 93

0i90

1

3

5

7

9

10 .> g1

0,87

1,05

1,03

0,97

0,95

0,92

1

3

5

7

9

11

Табли ца 4

Параметры раствора после термобарического воздействия

Термобарические условия выдер>кки растворов

Состав раствора

Показатель фильтрации, см

Плотность, г/см з

Удельно е электрическое сопротивление, Ом

Условная вязкость, с

1 Температура, С за 1 мин за 10 мин

Давление, Ntla

23

28

41

48

84

27

37

46

29

31 42

49

28

26

Э2 ".

38

47

100

100

1

3.

5

7

9

11

12

2

4

6

8

11

0i89

1,04

1,02

0,97

0,94

0>92

О,SS

1>07

1,03

О, 98.

0,96

0>93

0,90

1>06

1,03

0,98

0,95

0 94

0>89

1, 08

1>04

0,98

0,98

0,94

0,90

1i 0S

1i 04

0,99

0,96

0 95

0,90

1> 08

I 05

0,99

0,99

0,95

0 91

1,08

22

26

28

38

47

61

24

28

37

44

59 23

26

28

39

48

69

29

38

16

6 .6

14

17

7

6

12

17

6

6

14

17

6

13

16

8

6

16

18

8

7

17

9

7 !

18

8

7

0,2

2 4

7,6

22,4

39>8

0,2

2>2

5>8

9>8 !

S,0

32,4

0,2

1,8

6,8

S,6

22,4

118

0,2

2,2

5,S .

10,2

18,0

104

2 ° 4

4,4

8,6

10,8

26,2

112,4

2,8

4,4

6,4

S,4

22,4

96>4

3,6

4,4

8,6

11,2

24,2

122,8

2,8

4,4

7,8

8 4

19,2

112,4

1,8

4,8

10> 8

16,4

40,2

68,2

1,2

4,6

9,8

15,2

28,8

66,5

1,8

4,2

9,8

15,8

40,2

222

1,2

5,8

8,6

15,6

28>8

184

3,6

5,6

11,2

18,4

42,2

142,6

4,2

6,4

12>4

14>6

30,2

116>4

4,8

5,6

1 1,2

18,4

44,6

158,4

4>2

6,4

14,6

16,4

30,2

120,8

1,25

1,45

1, 58

1,62

1,67

1,12

1,32

1,64

1, 76

1,84

1,90

1, 15

1>25

1,42

1,56

1 60

1>66

1 !!

1>32

1>62

1,72

I,80

1,89

li 14

1,23

1,38

1,52

1,58

1,64

1,08

l 3!

1,60

1>65

1,73

1,75

1,12

1>24

1>36 1, 5!

1> 56

1,65

1, 08

1,30

1,58

1, 63

1, 70

1,85

1>12