Способ стабилизации соленасыщенного бурового раствора

Способ стабилизации соленасыщенного бурового раствора

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к буровым растворам для бурения нефтяных и газовых скважин.

Известно, что одним из способов стабилизации соленасыщенного бурового раствора является его совместная обработка полимерными реагентами, одним из которых является модифицированный крахмал (МК), а в качестве второго полимерного реагента могут быть использованы карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), гидролизованный полиакрилонитрил (гипан), реагент К-4, сульфит-спиртовая барда (ССБ) или конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ) [1, 2].

Стабильность бурового раствора оценивается изменением значения показателя фильтрации во времени. Увеличение значения фильтрации через определенное время означает снижение стабильности бурового раствора.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ совместной обработки бурового раствора полимерными реагентами: модифицированным крахмалом и сульфит-спиртовой бардой (ССБ) [1]. Недостатками этого способа по сравнению с предлагаемым решением являются повышенная пенообразующая способность, характеризующаяся значением коэффициента вспенивания, и невысокая стабильность бурового раствора во времени.

Задачей изобретения является улучшение качества соленасыщенных буровых растворов за счет снижения пенообразующей способности и повышения стабильности во времени.

Поставленная задача достигается тем, что в способе стабилизации соленасыщенного бурового раствора, включающем обработку указанного раствора модифицированным крахмалом, согласно изобретению, в качестве модифицированного крахмала используют декстрин и Фито-РК, при следующем соотношении ингредиентов, мас.% к объему бурового раствора:

декстрин	1,7 - 2,0
Фито-РК	1,3-1,5

Декстрин представляет собой углевод (С₁₂Н₂₀О₁₀), получаемый из крахмала путем нагревания до 210°, действием слабых кислот или ферментом диастаза.

Фито-РК - крахмальный реагент, предназначенный для бурения нефтяных и газовых скважин, представляет собой модифицированный крахмал: порошок белого цвета с массовой долей влаги 4,0% и растворимостью 99,8%. Выпускается ООО «НПК «Спецбуртехнология» согласно ТУ 10 РФ 1039-92 (г.Москва).

Гранула крахмала состоит из разветвленных полисахаридных молекул амилопектина и линейных молекул амилозы. Деструкция крахмального реагента и потеря способности снижать фильтрацию бурового раствора происходит из-за ретроградации, вызванной ассоциацией молекул амилозы. Для повышения стабилизирующей способности Фито-РК необходимо было подобрать реагент с меньшей молекулярной массой, способный создать сферические препятствия для сближения линейных молекул амилозы.

Важным отличием декстрина от Фито-РК является его лучшая растворимость в воде, на чем основано его действие как связующего звена. Кроме того, декстрин обладает эмульгирующей способностью.

Лабораторные исследования проводились на соленасыщенном палыгорскитовом глинистом растворе 8%-ой концентрации. Реагенты вводились в раствор в товарном виде.

Приводим примеры осуществления способа стабилизации соленасыщенного бурового раствора в лабораторных условиях.

Пример 1.

Для приготовления глинистого раствора в стакан наливают 920 см³ воды питьевой и насыпают (80±0,5) г глинопорошка. Содержимое перемешивают миксером или мешалкой с числом оборотов не менее 3000 в минуту в течение 20-30 мин.

Раствор глинопорошка в воде оставляют для набухания на 24 часа, затем перемешивают миксером или мешалкой с числом оборотов не менее 3000 в минуту в течение 20 минут. Таким образом получают пресный глинистый раствор.

Для получения соленасыщенного глинистого раствора в пресный раствор вводят (300±1) г соли поваренной пищевой и продолжают перемешивание в течение 30-40 мин до полного ее растворения.

Так как после засолонения вязкость раствора возрастает, его необходимо разбавить рассолом до условной вязкости 25-30 с.

Для стабилизации приготовленного раствора проводится обработка реагентами-стабилизаторами. К 500 мл соленасыщенного глинистого раствора при постоянном перемешивании постепенно вводятся 8,5 г (1,7 мас.% к объему раствора) декстрина и 6,5 г (1,3 мас.% к объему раствора) Фито-РК. Раствор перемешивается в течение 30-40 минут.

Пример 2.

Соленасыщенный глинистый раствор готовится как в примере 1.

К 500 мл приготовленного раствора при постоянном перемешивании постепенно вводятся 10 г (2 мас.% к объему раствора) декстрина и 7,5 г (1,5 мас.% к объему раствора) Фито-РК. Раствор перемешивается в течение 30-40 минут.

В таблице даны параметры соленасыщенных буровых растворов, обработанных полимерными реагентами.

№ опыта	Состав раствора	Основные параметры
Плотность, ρ, г/см3	Вязкость, Т, с	Фильтрация, Ф, см3/30 мин	Фильтрация, Ф, см3/30 мин, (t+80°С, 2 часа)	Фильтрация, Ф, см3/30 мин, через 2 дня	Фильтрация, Ф, см3/30 мин, через 10 дней	СНС мгс/см2	Квсп.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	8%-ый соленасыщенный полыгорскитовый глинистый раствор	1,24	25	84	~	-	-	12/17	-
2	Раствор №1+5 мас.% ССБ+1,5 мас.% МК (прототип)	1,24	57	6	15	10	22	17/28	1,60
3	Раствор №1+2 мас.% декстрина	1,24	25	70	-	-	-	12/19	-
4	Раствор №1+1,5 мас.% Фито-РК	1,24	110	6	-	17	-	35/43	-
5	Раствор №1+1,5 мас.% декстрина+1,1 мас.% Фито-РК	1,24	80	8,6	-	9	15	27/38	1,35
6	Раствор №1+1,7 мас.% декстрина+1,3 мас.% Фито-РК (предлагаемый вариант)	1,24	55	5	6,5	5,5	6	25/34	1,40

Продолжение таблицы

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
7	Раствор №1+2 мас.% декстрина+1,5 мас.%Фито-РК (предлагаемый вариант)	1,24	60	5	6	5	5,5	12/20	1,40
8	Раствор №1+2,5 мас.% декстрина+1,9 мас.% Фито-РК	1,24	98	3,2	-	3,2	3,5	30/39	1,45

В опытах №3 и 4 приведены значения параметров растворов, обработанных одним из реагентов. Как видно, обработка глинистого раствора одним декстрином не ведет к снижению фильтрации бурового раствора. А применение одного Фито-РК не обеспечивает стабилизацию фильтрации раствора во времени.

Как видно из таблицы, при совместной обработке соленасыщенного глинистого раствора декстрином и Фито-РК значения фильтрации находятся на одном уровне (опыты №6, 7). Это дает возможность предположить, что декстрин «защищает» Фито-РК от деструкции (т.е. поддерживает его способность снижать фильтрацию соленасыщенного бурового раствора во времени), за счет чего фильтрация не повышается в течение 10 дней. В противоположность этому при совместной обработке соленасыщенного бурового раствора модифицированным крахмалом и ССБ через 10 дней наблюдается повышение фильтрации раствора до 22 см³ за 30 мин (опыт 2).

Целесообразность обработки соленасыщенного бурового раствора декстрином и Фито-РК подтверждается в показателях фильтрации растворов после выдержки их в течение двух часов при температуре 80°С в вальцовой печи фирмы OFITE (опыты №6, 7). С применением ССБ такого результата не было получено (опыт 2).

Кроме того, значение коэффициента вспенивания соленасыщенного глинистого раствора при обработке ССБ и МК выше (1,60), чем при обработке декстрином и Фито-РК (1,35-1,40).

Нижний предел количества декстрина (1,7 мас.%) ограничен показателем фильтрации через 10 суток бурового раствора, обработанного Фито-РК; верхний (2 мас.%) - экономической нецелесообразностью. Фито-РК предлагается использовать в количестве 1,3-1,5 мас.% к объему бурового раствора, т.к. такого количества вполне хватает для снижения значения фильтрации. Увеличение ввода данного реагента приведет к повышению вязкости раствора, а уменьшение - к повышению фильтрации раствора.

Результаты лабораторных исследований были подтверждены снижением количества обработок бурового раствора Фито-РК при бурении соленосных отложений в скв. №287 Речицкого нефтяного месторождения РУП «Производственное объединение «Белоруснефть», где впервые был испытан декстрин в качестве второго полимерного реагента вместо применяющейся ССБ.

Испытание в скважине было начато после спуска 245 мм технической колонны на глубину 1040 м и засолонения раствора, когда его показатели имели следующие значения: плотность 1,24 г/см³, вязкость 39 с, фильтрация 8 см³/30 мин, СНС 17/25 мгс/см², плотность фильтрата 1,20 г/см². Раствор был обработан декстрином и Фито-РК одновременно.

После обработки раствор приобрел следующие показатели: плотность 1,25 г/см³, вязкость 45 с, фильтрация 3 см³/30 мин, СНС 30/45 мгс/см².

При повышении показателя фильтрации раствора до 7 см³/30 мин при забое 1145 м была проведена вторичная обработка, после чего фильтрация раствора снизилась до 4,5 см³/30 мин при неизменных показателях других основных параметров.

Дальнейшие обработки раствора этими полимерными реагентами по предлагаемой технологии также не оказывали отрицательного влияния на показатели раствора в скважине. Учитывая полученные результаты, было рекомендовано продолжить испытание при бурении соленосных пород на других нефтяных месторождениях.

Таким образом, способ стабилизации соленасыщенного бурового раствора, включающий обработку указанного раствора модифицированным крахмалом, в качестве которого применялась смесь декстрина и Фито-РК, позволил уменьшить расход пеногасителя и Фито-РК за счет понижения пенообразующей способности и повышения стабильности бурового раствора.

Источники информации

1. Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам. - Оренбург: издательство «Летопись», 2005. - С.225,239.

2. Городнов В.Д. Буровые растворы. - М.: «Недра», 1985. - С.83.

Способ стабилизации соленасыщенного бурового раствора, включающий обработку указанного раствора модифицированным крахмалом, отличающийся тем, что в качестве модифицированного крахмала используют декстрин и Фито-РК при следующем соотношении ингредиентов, мас.% к объему бурового раствора:

декстрин	1,7-2,0
Фито-РК	1,3-1,5