Буровой раствор на синтетической основе

Буровой раствор на синтетической основе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологическим жидкостям и составам, используемым при строительстве скважин в солевых отложениях при повышенных температурах.

В процессе строительства скважин в условиях, характеризующихся наличием солевых толщ, сероводорода и повышенных температур, применение буровых растворов без направленной химической обработки по регулированию физико-химических свойств приводит к серьезным осложнениям: образованию каверн в результате растворения и размыва солей, возрастанию вязкости раствора при проникновении газа (сероводорода), температурной деструкции раствора.

Вопросу управления технологическими параметрами буровых растворов и предотвращения различных осложнений посвящено большое количество исследований. Однако существующие подходы к регулированию свойств промывочных жидкостей не позволяют в полной мере осуществлять управления их фильтрационными и реологическими свойствами.

Известен буровой раствор [Патент РФ №2231535, C1, 27.06.2004], обладающий повышенной стабильностью реологических параметров в условиях действия агрессивной скважинной среды и улучшенными технико-экономическими показателями бурения. В состав раствора входит глина, кальцинированная сода Na₂CO₃, стабилизатор-структурообразователь - карбоксиметилцеллюлоза КМЦ, солестойкий полимер, техническая вода и сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃, в качестве утяжелителя используют мел. Недостатком этого раствора является потеря его устойчивости, расслоение на жидкую среду и дисперсную фазу. Этот процесс обусловлен тем, что при взаимодействии неорганического коагулянта - сернокислого алюминия, и КМЦ в ходе реакции образуется алюминиевая соль КМЦ, представляющая собой нерастворимое в воде вещество, хорошо отделяющееся от жидкой фазы. При этом воздействие высоких температур усилит деструкцию раствора.

Известен буровой раствор [Ф.А.Легодаев и др. Буровые и тампонажные растворы, Санкт-Петербург, НПО «Профессионал», 2007, с.226-227], включающий водный раствор многоатомного спирта, дисперсионную фазу в виде бентонитового глинопорошка и дисперсного мела, в качестве регулятора фильтрационных параметров содержит полианионную целлюлозу РАС R, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Бентонитовый глинопорошок	5-6
Дисперсный мел	37-40
Полианионная целлюлоза РАС R	0,1-0,2
Многоатомный спирт	20-22
Вода	Остальное

Известный буровой раствор обладает пониженными значениями фильтратоотдачи и низкими реологическими параметрами. К недостаткам этого раствора относится потеря устойчивости его структуры и резкое увеличение фильтрации раствора при воздействии пластовых температур свыше 60°С.

Задачей изобретения является получение бурового раствора на синтетической основе.

Технический результат изобретения направлен на сохранение реологических и фильтрационных параметров раствора в температурных условиях от 60 до 150°С при использовании многоатомного спирта и водного раствора соли-электролита.

Технический результат достигается тем, что буровой раствор на синтетической основе, включающий водный раствор многоатомного спирта, биополимер, дисперсионную фазу в виде дисперсного мела, содержит анионную эмульсию РОСФЛОК ПВ, в качестве соли-электролита используют формиат натрия или ацетат натрия и дополнительно бактерицид при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Вода	20,3-47,3
Многоатомный спирт	20,3-47,3
Биополимер	0,23-0,34
Формиат натрия или ацетат натрия	20,3-27,0
Анионная эмульсия РОСФЛОК ПВ	3,4-6,8
Бактерицид	0,07-0,14
Дисперсный мел	1,7-5

Отличительными признаками заявляемого бурового раствора являются введенные в водный раствор многоатомного спирта соли-электролиты и анионная эмульсия РОСФЛОК ПВ, повышающая эффективность солей-электролитов. Данный состав обладает возможностью регулирования реологических и фильтрационных показателей в условиях повышенных пластовых температур. Явление снижения фильтрации спиртового раствора достигается за счет растворения электролита в воде.

Дефицит воды в спиртовых растворах приводит к ассоциации спиртов, взаимодействие которых с биополимером обуславливает резкое снижение показателя фильтрации.

Указанный технический результат обеспечивается как за счет химических свойств компонентов, входящих в получаемый буровой раствор, так и за счет определенной последовательности и условий его получения.

Буровой раствор готовят введением в воду при постоянном перемешивании биополимера. После растворения в образовавшуюся структурированную жидкость порционно вводится многоатомный спирт - глицерин, этилен-, диэтилен- и триэтиленгликоль или полигликоль. Далее осуществляют ввод анионной эмульсии РОСФЛОК ПВ.

Для управления полярностью компонентов бурового раствора и повышения его термостойкости вводят соли-электролиты (хлорид натрия, или бромид натрия, или формиат, или ацетат натрия). Для предотвращения биологического разложения биополимера его обрабатывают бактерицидом «ЛПЭ», или «Ремацидом», или «Биоцидом».

Ремацид - это препарат, представляющий собой триммер на основе этаноламинов и параформа. Используется для защиты от микробного поражения органических продуктов, их растворов и эмульсий, для предотвращения слизеобразования и коррозии, обусловленных микроорганизмами. Ремацид готовят по ТУ 2484-004-22427740-02.

Биоцид (например, «БИОЦИД С») представляет собой дезинфицирующее средство, приготовленное по ТУ 9392-038-42942526-2003. Биоцид представляет собой готовый к применению водный раствор альдегидов и четвертичных аммониевых солей. Он хорошо растворим в воде, не является коррозийно-активным для поверхностей из металла, не содержит хлора и обладает моющим действием.

Алкильные производные хлористого гексаметилентетрамина выпускаются Стерлитамакским ПО "Каустик" по ТУ-6-01-1012949-08-89 под товарной маркой ЛПЭ-11. Они являются продуктом взаимодействия гексаметилентетрамина (уротропина) с хлорпроизводными ненасыщенных углеводородов СЗ и С4. Физико-химические показатели и нормы требований ЛПЭ отвечают ТУ 6-01-1012949-08-89 на ЛПЭ-11. Состав является эффективным бактерицидом, но не находит применения в зимнее время, например, в Западной Сибири из-за недостаточно низкой температуры застывания: минус 15-20°.

Утяжеление раствора производится дисперсным мелом, в количестве, обеспечивающем заданную плотность бурового раствора.

В таблицах 1, 2 приведены свойства буровых растворов, полученных путем приготовления 15%- и 45%-ного водных растворов биополимера (БП) с содержанием в нем глицерина в количестве от 50% до 90%. Все растворы были получены при перемешивании лопастной мешалкой с числом оборотов 5000 в минуту.

В таблицах 3, 4 приведены сведения о влиянии различных солей на основные показатели буровых растворов, полученных путем приготовления 15%- и 45%-ного водных растворов биополимера с содержанием в нем глицерина в количестве от 50% до 90%.

В таблице 5 приведены сведения о показателях бурового раствора до и после термостатирования.

Как видно из таблиц, увеличение концентрации спирта в растворе приводит к необратимому росту показателя фильтрации.

Анализ представленных результатов показывает, что предлагаемый состав бурового раствора при сохранении седиментационной стабильности и требуемых вязкостных и структурных показателей превосходит известные составы по такому показателю как фильтрация.

На технологические свойства бурового раствора существенное влияние оказывает соотношение водного раствора спирта и солей-электролитов (табл.3, 4). Так, с увеличением концентрации электролитов хлорида натрия, хлорида кальция, ацетата натрия, бромида натрия наблюдается снижение показателя фильтрации.

Повышение термостойкости бурового раствора достигается за счет введения в водный раствор глицерина солей-электролитов (табл.5). В качестве температурного стабилизатора наиболее эффективны соли электролитов, такие как ацетат натрия и формиат натрия.

Приведенные в табл.1-5 данные позволяют установить оптимальную рецептуру бурового раствора по показателям его реологических и фильтрационных параметров для строительства нефтегазовых скважин в солевых отложениях при повышенных температурах.

Таблица 1
Показатели бурового раствора при различных концентрациях глицерина с водой и биополимером (БП) в количестве 0,15%.
Состав	Плотность, кг/м3	при комн. температуре	при 200°С	Фильтрация, см3/30 мин
Пластическая вязкость, мПа*с	Динамическое напряжение сдвига, Па	Пластическая вязкость, мПа*с	Динамическое напряжение сдвига, Па
49,9% вода + 0,15% БП + 49,9% глицерин	1030	20	8,1	4	3,9	40
39,9% вода + 0,15% БП + 59,9% глицерин	1070	23	9	5	4,3	40
29,9% вода + 0,15% БП + 69,9% глицерин	1100	60	10	9	4,1	43
19,9% вода + 0,15% БП + 79,9% глицерин	1150	83	9,6	11	3,2	85
9,9% вода + 0,15% БП + 89,9% глицерин	1170	Зашкаливает	13	3	100

Таблица 2
Показатели бурового раствора при различных концентрациях глицерина с водой биополимером в количестве 0,45%.
Состав	Плотность, кг/м3	при комн. температуре	при 200°С	Ф, см3/30 мин
Пластическая вязкость, мПа*с	Динамическое напряжение сдвига, Па	Пластическая вязкость, мПа*с	Динамическое напряжение сдвига, Па
49,7% вода + 0,45% БП + 49,7% глицерин	1130	23	9,3	5	5,9	60
39,8% вода + 0,45% БП + 59,7% глицерин	1150	30	9,3	6	5,6	60
29,8% вода + 0,45% БП + 69,7% глицерин	1180	97	13,7	13	3,2	61
19,8% вода + 0,45% БП + 79,7% глицерин	1210	101	9,8	11	3,4	100
9,8% вода + 0,45% БП + 89,7% глицерин	1230	Зашкаливает	16	3,4	124

Таблица 5
Показатели бурового раствора до и после термостатирования
Показатели	Единица измерения	Пределы измерения
при комнатной температуре	при 200°С
Показатели бурового раствора до термостатирования
Пластическая вязкость	мПа·с	35-70	20-50
Динамическое напряжение сдвига	Па	10-30	10-30
Фильтрация	см3/30 мин	1-2	1-2
Показатели бурового раствора после термостатирования при 120°С
Пластическая вязкость	мПа·с	35-70	20-50
Динамическое напряжение сдвига	Па	10-30	10-30
Фильтрация	см3/30 мин	1-2	1-2

1. Буровой раствор на синтетической основе, включающий водный раствор многоатомного спирта, биополимер, дисперсионную фазу в виде дисперсного мела, отличающийся тем, что он дополнительно содержит анионную эмульсию РОСФЛОК ПВ, соль-электролит - формиат натрия или ацетат натрия, бактерицид при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Вода	20,3-47,3
Многоатомный спирт	20,3-47,3
Биополимер	0,23-0,34
Формиат натрия или ацетат натрия	20,3-27,0
Анионная эмульсия РОСФЛОК ПВ	3,4-6,8
Бактерицид	0,07-0,14
Дисперсный мел	1,7-5,

причем буровой раствор готовят введением в воду при постоянном перемешивании биополимера, после растворения в образовавшуюся структурированную жидкость порционно вводят многоатомный спирт, далее осуществляют ввод анионной эмульсии, для управления полярностью компонентов бурового раствора и повышения его термостойкости вводят соль-электролит, для предотвращения биологического разложения биополимера его обрабатывают бактерицидом, утяжеление раствора производят дисперсным мелом, буровой раствор получен при перемешивании лопастной мешалкой с числом оборотов 5000 об/мин.

2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что в качестве многоатомного спирта используют глицерин.

3. Раствор по п.1, отличающийся тем, что в качестве бактерицида применяют реагенты «ЛПЭ», или «Ремацид», или «Биоцид».