Буровой раствор
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к области бурения скважин. Цель изобретения - улучшение крепящих свойств раствора. Он содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.%: бентонитовая глина 3-5: карбоксиметилцёллюлоза 0.5-1; гидроксидкалия 0,2-0.3; хлорид калия 1-3; окзил 3-5; алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия 0,3-1; оксид кальция или магния 0,3-1.34, вода остальное. На 1 мас.ч. алюмокалиевых или железоаммонийных квасцов или сульфата алюминия раствор содержит 1-2 мас.ч. оксиДа кальция или магния. Раствор приготавливают путем смешения ингредиентов. Использование в составе бурового раствора : указанных солей трехвалентных металлов и оксидов двухвалентных металлов улучшает его крепящие свойства. Использование раствора в промысловых условиях позволит повысить скорость бурения и проходку на долото, снизить расход химреагентов. 3 табл.у^
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 С 09 К 7/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ.,(21) 4186898/03 (22) 22;01.87 (46) 30.01.92. Бюл. Рв 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам . (72) А.И.Пеньков, Н.ll.Левик, Е,Ф.Филиппов, 3.В.Бугаенко, H.Т,Вележева и В.И.Сагин (53) 622.243.144,3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
И. 1021678, кл. С 09 К 7/04, 1983.
Левик Н.П; и др. Исследование влияния различных компонентов на технологические свойства алюмокалиевых растворов. — Сб.:
Выбор оптимальной технологии промывки скважин. Краснодар, 1981, с. 122-125. (54) БУРОВОЙ РАСТВОР
l (57) Изобретение относится к области бурения скважин. Цель изобретения — улучшеИзобретение относится к бурению скважин, а именно к буровым растворам, используемым для промывки ствола скважины, s отложениях, сложенных малоувлажненными, хорошо набухающими и диспергирующимися глинистыми породами, склонными к обвалам и осыпям.
Цель изобретения — улучшение крепящих свойств раствора.
Цель достигается тем, что используют буровой раствор, содержащий бентонитовую глину, карбоксиметилцеллюлоэу, гидроксид калия, хлорид калия, окзил, алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия и оксид кальция или магния и воду, причем соотношение между алюмокалиевыми или желеэоаммоние крепящих свойств раствора. Он содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.ф,: бентонитовая глина 3-5; карбоксиметилцеллюлоза 0,5- 1; гидроксид. калия 0.2-0,3; хлорид калия.1-3; окзил 3-5; алюмокалиевые или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия 0,3-1: оксид кальция или магния.0,3-1,34, вода остальное. На 1 мас.ч. алюмокалиевых или железоаммонийных квасцов или сульфата алюминия раствор содержит 1-2 мас.ч. оксида кальция или магния. Раствор приготавливают путем смешения ингредиентов.
Использование в составе бурового раствора, . указанных солей трехвалентных металлов и оксидов двухвалентных металлов улучшает его крепящие свойства. Использование рас- а твора в промысловых условиях позволит повысить скорость бурения и проходку на долото, снизить расход химреагентов. 3 табл. нийными квасцами или сульфатом алюминия и оксидом кальция или магния составляет 1:(1-2}.
В табл. 1.приведены составы исследованных растворов, в табл, 2 — их свойства. в табл. 3 — результаты исследования влияния соотношения соли трехвалентного металла и оксида двухвалентного металла на свойства раствора.
Пример. Для получения 1 кг бурового раствора в емкость загрузили 250 г 20 ф -ной глинистой пасты, 500 г воды и перемешали до получения однородной суспензии. Потом добавили 50 г 10ф-ного раствора КМЦ, 150 г окзила 20 Q,-ной концентрации, 20 г 10 -ного раствора гидроксида калия, 10 r хлорида калия. Перемешивали после каждой
1708823
0,5-1,0
0,2-0,3
1,0-3,0
3,0-5,0
0.3-1,0
3 добавки в течение 5-10 мин. Затем ввели предварительно смешанные в сухом. виде
10 г оксида кальция и 10 г алюмокалиевых квасцов. После 4 ч перемешивания полученного бурового раствора и выдерживания в течение 16 ч его перемешивали 15 мин и замеряли основные технологические показатели, Данный буровой раствор препятствует раэупрочнению глинистых пород под действием фильтрата бурового раствора, что обеспечивается высокой ингибирующей способностью бурового раствора (ограничение поверхностной гидратации и осмотического набухания глинистых минералов).
Ингибирующая способность бурового рас.твора характеризуется показателем По. Буровой раствор препятствует механическому разупрочнению ствола скважины. Введение оксидов двухвалентных металлов совместно с водорастворимыми солями трехвалентных металлов в соотношении от 1;1 до 1:2 увеличивает прочность сцепления частиц горной породы, т.е. консолидирует их. Это свойство бурового раствора характеризует- ся показателем o<® — прочностью на вертикальное сжатие образца иэ частичек горной породы, сформированного под действием бурового раствора.
Для оценки консолидирующей способности был взят керновый материал из скважины в зоне тектонических нарушений.
Керн измельчали и отсеивали:частички размером 1,25-2,00 мм. Приготовленный материал горной породы помещали в камеру через штуцер, который прокачивали 300-500 мл бурового раствора. После этого камеру разбирали и извлекали сформированный образец размером 40 х 20 х 20 мм, Затем полученный образец ставили вертикально (меньшей гранью) нэ: горизонтальную поверхность, на него помещали прессовую ка. меру (стаканчик емкостью 100 мл) и насыпали свинцовую дробь до начала разрушения образца; Потом взвешивали стаканчик с дробью на технических весах с точностьюдо 0,01 г и рассчитывали прочность образца на вертикальное сжатие по формуле
«А
Осж = — s ° где А — нагрузка, r;
8 — площадь основания образца, см2.
Средние значения осж трех параллельных определений представлены в табл. 2.
Из анализа табл. 1 и 2 следует, что введение в.буровой раствор добавки, состояЩей из солей трехвалентных металлов (алюмокалиевые квасцы или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия) и оксидов двухвалентных металлов (оксид кальция или магния) увеличивает прочность образцов более чем в 2,7 раза по сравнению
5 с известными растворами (опыты 23, 33). С целью отработки оптимального состава бурового раствора были проведены опыты 122. При концентрации добавки ниже 0,6 $ значение исж уменьшалось до значений это10 ro же показателя в известных растворах (табл. 1, опыты 23, ЗЗ)..При увеличении концентрации добавки более 2 (показатель
0
15 Из экспериментальных данных (табл. 3) видно, что введение в буровой раствор добавки в соотношении 1:3 и 2:1 не дает положительных результатов.
Таким образом, данный буровой рас20 теор обеспечивает устойчивость глинистых пород, ослабленных тектоническими нарушениями, позволяет сократить затраты времени на работы, связанные с бурением, повысить скорость бурения и проходку на
25 долото, уменьшить количество колебаний, снизить расходы химических реагентов и материалов.
Ф о р мул а изобретен ия
30 Буровой раствор, содержащий бентонитовую глину, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксид калйя, хлорид калия, окзил, водорастоворимую соль трехвалентного металла и воду, отличающийся тем, что. с целью
35 улучшения крепящих свойств, он дополни тельно содержит оксид кальция или магния, а в качестве водорастворимой соли трехвалентного металла — алюмокалиевые или же.лезоаммонийные квасцы или сульфат
40 алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас. :
Бентонитовая глина 3,0-5,0
Карбоксиметилцеллюлоза
45 Гидро ксид калия
Хлорид калия
Окзил
Алюмокалиевые или железоаммонийные
50 квасцы или.сульфат алюминия
Оксид кальция или магния 0,3-1,34
Вода Остальное
55 причем на 1 мэс,ч. алюмокалиевых или железоаммонийных квасцовили сульфата алюминия буровой раствор содержит 1-2 мас.ч. оксида кальция или магния.
1708823
Таблица1
Концентрация ингредиентов,нас,г (еода - остальное) ОВаВт
Состав добавки
КонцентрацнВВ добавки, Ф
S o
3
АКК+Саб
«11 !
II
«н»
«I I
«11»
«11»
«I I»
«11»
11
lI
11
»11«
«11»
3
5
7
4 з
3
5
5 1.
3 3
3
3
3
3 .
2 б
3
3
3
3
3. з
9
36
5
2,5
13
I4
1.6
37
I8
l9
21
22
5
5
5
5
5
«11»
«11»
В В»
«Н»
«н»
6,5
3,5
3
АКК
АКК+МОО
gAK+IIg0
hid SOD +CaO
gAK+330(3 (S++IIgO
gAK .
hi„(SO„)
СаО
lIgO
25 .5
26 5
27 5
3
3
3
2,0
3
28
29
5
3
3
3
2,0
2O
3
5
5
5
5
3l
32 зза 33 .35
36
37
38
АКК+3300
It н
11
II
RAK+Ca0
II
°t
«и
«11»
Иа(ОЩ +CaO
11
«II»
° I
О,Ь
0,5
0,6
1.5
2,6 . 2,5
6.5
0,6
1,5
2 9 0
295.
0,5
0,6 I 5
2 9,6
2 95
0 9 S
6,6
2,О
0,5
0,66
2,6
2 5
o,z
0,2
o,z
3 3
3, 3
3 3
3 3
3 3
3 3
3 3
3 3
3 . 3
3 . 3
3 3
3 3
3: 3
3 3
3 3
3. 3
3 3
3 3
3 3
6,2
0,2
0,2
0,2
42
5
44 5
4S 5
46 5
47 5
0,2
0i2
0,2
0,2
0,2
0,2
6,2
48
49
So
51
52
53
54
5
5
5
5
ВКЕОЕ
«и».
«Н»
«и»
II
Л4(0(ЪЪ+Нво
«н»
0,2
02
6,2
02
56
57
58
59
О,2
5
5
6 2
0,2
6,2
0,2
«и»
«н»
«« Ь
AN(- алвмокалВевые квасцы, OAK - келеаоаимониеаые квасцы. Соотновение меВкду,слоним трехвалентнык металлов и оксидами двухвалентных металлов равно 1:1. О опыте 33 раствор дополнительно содериит 8,0.мас.\ гумата
0,5 мас.z навести, а ° опыте 34 " 8,0 мас.g гуиата кальцию
0 5
0,7
It0
1,0
0,5
0 5
0 ° 5
0 5
0,5
093
1,1
0,5
ОД
0 5
ot5
0,5 0,5
0,5
0 5
О, 5
6 5
0,5
0,5
0,5
0.5
0 5
0,5
o„S
О,5
0,5
0,5
0 5
D5
oii5
0,5
0 5
0 5
0 5
0,5
0,5
095.
0,5
095.
0 5
0.5.
0,5
0 5
o,ã
0,2
0,3
0 3
093
o,ç
0,2
Oi2
OI2
0,2
0,2
0,2
0,2
o,z
0,1
0,4
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
О,Z
О,2
0,2
0,2
0,2
0, 2
0,2
092
68
0,8
0„2
0 5
0,6
1,О
1,5
2,0
2 ° 5
1,0
IВ5
2,0
2t5
1;0
1,0
l,O
1,0
1,0
1,0
1,0
1 ° 6
1,О
1,0
1,6
1,0
1,0
1,0
1,6
l,O
1,0
1,0
1708823
Табли а 2 енст, А
Юлит Плотность, р,г/си>
Условна л влэкость, Р с г5сиа
36/76
27/27
9/18
2)/45
21/39
30/66
9/18
21/45
21/39
30/66
3/Э
45/87.18,6
22>3
1,68
17
12
12
16
14
18
12
16
)4
)в
12
l,68
l,o7
1,66
l,06
1,66
1,08
1,08,.
1>08
1,08
1 ° 05
1,08
1 07
21/30
51/96
9/lв
12 21
15/36
6/15
24/33
1>67
),ОВ
1 ОВ
1,08
1,08
t,î7
1>07
24/33
21/36
12/27
15/36
60/63
9/24
72/102
$o/36
66/93
9/21
12/27
3/9
4Ь
9/18
3/б
30/54
24/45
18/27
21/Зз
33/66
27/42
18/Зо
12/24
15/33
)в/зз
69/Т 08
54/99
57/90
66/99
66/105
42/48
36/36
33/36
Зо/ЗЗ
33/33
75/135
72/126
66/96
S7/a7
75/145 е
Ф
Условна» влакость олрвделллась мв висиоеииетре де 5 ло слвдувдед методике) в воронку ааливали 506 w бурового раствора )> Енксироеали
spew аитеканил 300 ил этого раствора. Влвиость води в этом случае равна 9 с.
2
4
6
7 в
11
12
13 14
1$ 16
17
18
l9
21
22
23
24
26
27
28 29
31
32
33
34
36
37
38 .
39
4о
41
42
43 .44
46
47
48
49
56
51
52
53
54
56
57
sa
59
),67
1 07
1 о7
1,08
1>08
1,08 .t>08
t 08
1,08 .
I,68
),ов
1>08
1,67 t 07
1,08
1,08
l,08
),o7
t>07
I oá
1,67
1,07
1>07
1,66
4,об
1,08
),ов
1,67
1,07
1,07
1,08
j 68
t>07
),o7
1>07 .
),ОВ
1,68
1,68
).о7
1>07
14
19
12
13
11
13
13
13
t2
f3 .12
13
17
14
16
12
12
11
)2
)В
18
14 го
16
16
14
13
18
22
21
18
16
26 ,19
14
18
19
19
17
17
5 0 э,о э o
6,0
4>5
5.6
3. о зо
$>0
$ .0 6,0
5.5 з,е э,е з,е з,е з,о .3,0
3.0
3> О
3,2
5,5
6,0
4,0
3,5
6,0
4,S
3 .5
3,0
4>0
54,о з,$
5,0
6, O
5,4
3, О
3Äo
5 8
6,2
4,2 з,в
Э>5
36
5,6
5,0
3 ° 2
3>0
3,2
6,0
5,6
3>0
3,6
3,1
6,1
5.5
З>6
З,о
Э,2
2,6
2,6
2>3
2 0
2>5
2,5
2>3
2,0
2>5
2;5
2,8
2,8
2,6
2,6
2,7
2>5
2>l
2,$
2,В
2>6
3,5
2.3
2,6
2,О
2.3
2,$
2,2
2,6
3,9
4,1 з.в
6,2
S>9
3,6
3,0 .2,О
2,4
2,4
3»1
2.7
2>5
2,4
2,4
2>7
2>6
2,5
2,3
2,3
2 ° 7
2,7
2,4
2,О
2,0
2,7
2>6
2,2
2,О . 2,0
41,$
46,1
59,6
59,9
41,5 .
46,1
59,6
59,9
35,2
36 .5
36,0
40,О
39,0
38,6
37,е
38,5
41,0
41,0 зе.s
46,0
19,6
$7,9
53>3
59,6
61,4
61,7
11>2
12 ° 4
16,7
16,2
17>2
10,9
12>1
19;2
22,2 бе,s
62,2
62,4
17,В
20,1
54,3
6),3
6I >S
)В,3
21,2
62,5
64>2
64,5
19>4
2),О
63,0
63,7
64,0
19,8
2I >5
63,5
64,1
64,5
1708823
Таблица 3
* Образец — состав раствора иэ табл. 1.
Составитель Л.Бестужева
Редактор T.Ëàýîðåíêî Техред М.Моргентал Корректор С.черни
Заказ 402 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101