Буровой раствор

Буровой раствор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

00 612948

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 21.06.73 (21) 1932703/23-03 (51) М. Кл. - С 09К 7/02 с присоединением заявки ¹

Совета Министров CCCF по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.06.78. Бюллетень М 24 (45) Дата опубликования описания 29.06.78 (53) УДК 622.243.144.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ю. Третинник, Н. Н. Круглицкий, Л. С. Истратова и

В. П. Ден и сен ко

Институт коллоидной химии и химии воды AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) БУРОВОЙ PAtTBOP

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к буровым растворам.

Известен буровой раствор, содержащий

50 — 60 глинистого минерала, воду и катионное поверхностно-активное вещество (ПАВ), например хлорид алкил (С з — С1 ) диметилбензиламмония (1).

Однако даже при таком высоком содержании глинистого минерала и содержании катионного ПАВ 1 — 4% пластическая прочность увеличивается сравнительно мало.

Наиболее близкий к предлагаемому буровой раствор содержит глинистый минерал—

Na-монтмориллонит, воду и катионное

ПА — моночетвертичную аммониевую соль (хлорид N-триметилкарбодецоксиметиламмония или хлорид N-триметилдециламмония) (2).

Недостатком этого бурового раствора является то, что при содержании моночетвертичной аммониевой соли 1 — 4% пластическая прочность раствора увеличивается в 2,5 — 4 раза.

Цель изобретения — повышение пластической прочности малоглинистого раствора.

Это достигается тем, что он содержит в качестве катионного поверхностно-активного вещества дихлоридэтилен-1,2-бис- (N-диметилкарбодецоксиметил)-аммония при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Na-монтмориллоннт 4,0 — 7,0

Дихлоридэтилен-1,2-бис(Х-диметилкарбодецоксиметил) -аммония 0,7 в 1,0

Вода Остальное

Изобретение позволяет при небольшом содержании глинистого минерала и катионного

ПАВ повысить пластическую прочность в

8 — 20 раз.

10 В табл. 1 приведены данные тиксотропного упрочения буровых растворов с содержанием известных ПАВ и ПАВ согласно изобретениюю.

Из таблицы видно, что в буровом раство15 ре, содержащем известные ПАВ, образуется очень слабая структура через 2 — 15 ч.

В табл. 2 приведены данные степени упрочения бурового раствора в зависимости от природы ПАВ.

20 Из табл. 2 видно, что двухчетвертнчная соль — дихлорнд этплен-1,2-бнс- (М-диметнлкарбодецоксиметил) -аммония позволяет получить наибольший эффект упрочения как по сравнению с известными: моночетвертнчной

25 и третично-четвертичной солями.

Данные тиксотропного упрочения бурового раствора в зависимости от концентраций дихлорида этилен-1,2-бис- (N-диметилкарбодецоксиметил)-аммония и глинистого минера30 ла приведены в табл. 3 и 4.

612948

Та бл ица 1

Пластическая прочность суспензий Ка-монтмори J,rlOHHTB (4 вес. % ) с добавками (1 вес. %) Р„.!0 3 дин/смл

Время тнксотропного упрочения суспеизни монтморпллонпта (4 вес, o,) дихлорид атилеи1, 2- бис-(К-д имет и лкарбодецокс:иметил)аммония хлорид К-триметплкарбодецоксиметиламмония хлорид U-триметилдециламмония

0,158

0,164

0,179

0,263

0,299

0,310

0,329

0,409

0,420

0,439

0,439

0,439

0,439

1 мин

3 hIIIV

9 мин

12 мин

20 hIIIH

30 м н

1 ч

0,06

0,06

0,08

0,08

0,08

0,08

2 ч

3 ч

0,05

0,05

15 ч

20 сут

Таблица 2

Степень упрочения водной дисперсии NR-монтмориллонита в зависимости от природы ПАВ

Концентрация

Na-монтмориллоЭффект ) упрочения

Концентрация

ПАВ, %

ПАВ нита, %

Двухчетвертичная соль

0,7 — 1

8 раз

7,0 (сн )„к(сн,), ñí,)

СН,С00С, Нд СН.СООС Н ZC1

Третично-четвертичная соль

Ъ

+ (СН з) „Ь (Снз) Х (Снз! 2

1 сн соос, н

4 — 5 раз

2 — 2,5

7,0

Моночетвертичная соль ((СН,),К-С„Н„)+ С1—

1,5 раза

7,0

" ) По сравнению с исходной суспензией Ка-монти ариллонита (без добавки ПАВ), 612948

Таблица 3

Пластическая прочность 4ч;-ной суспензни Ха-монтморнллоннта, р 10 з дин/см

Время ти ксотропного упрочения

Добавка катионного ПАВ

Без добавки катионного

ПАВ

1,0

0,7

0,6

0,158

0,111

Стру отсут

То

Структура отсутствует

То же

1 мин ктура ствует

3 мин

6 мин

12 мин

20 мин

30 мин

60 мин

О, О, О, О, О, О, 2 ч

3 ч

5 ч

8 ч

15 ч

О, 128

0,130

Таблица 4

Пластическая прочность 7О;-ной суспензпп Ха-монтморпллонита, р, 10 — з дин/см

Время тпксотропного упрочения

Добавка катпонного ПАВ, Без добавки катионного

ПАВ

1,0

0,7

0,G

2 ч

5,48

6,00

8,22

8,30

3 ч

2,67

3,78

3,80

5 ч

8 ч

15 ч

При уменьшении содержания Na-монтмориллонита в суспензии до 3,5 — 3,0% тиксотропная структура в ней не образуется в отсутствие катионного ПАВ. А при введении в такие разбавленные суспензии (содержание глинистого минерала ниже 4%) катионного ПАВ с концентрацией меньше 0,7% формируется очень слабая структура с крайне

60 низкими тиксотропными свойствами.

Как видно из табл. 3, при концентрации катионного ПАВ, равной 0,7%, тиксотропная структура в системе, содержащей 4% глинистого минерала, остальное — вода, образуется в течение 1 мин. Если же концентрация введенного ПАВ меньше 0,7 а именно

0,6%, то тиксотропное структурообразование в системе проявляется только через 60 мин.

Время максимального тиксотропного упрочения системы с содержанием 0,7% ПАВ 3 ч, а с содержанием 0,6% ПА — 5 ч.

Достигнутая при этом величина пластической прочности в первом случае в 2 раза выше, чем во втором.

Для суспензии, содержащей 7% глинистого минерала, введение 0,6% катионпого ПАВ (табл. 4) приводит к увелпченпго пластпчес65 кой прочности меньше, чем в 2 раза, и

1 мин

3 мин б мин

12 мин

20 мин

30 мин

60 мин

0,144

0,203

0,216

0,219

0,222

0,230

0,240

0,345

0,360

0,380

0,395

0,395

II

132

151

183

183

185

О, 160

О, 228

0,277

0,320

0,338

0,344

0,420

0,460

0,472

0,486

0,486

0,486

О, 123

О, 128

0,139

0,157

0,172

0,237

0,309

0,378

0,378

0,378

0,378

0,65

0,66

0,67

0,69

0,73

0,75

0,79

0,98

1,28

0,164

0,179

0,263

0,299

0,310

0,329

0,409

0,420

0,439

0,439

0,439

1,00

1,03

1,14

1,94

2,13

2,40

3,25

4,70

612948

Формула изобретения

Составитель Г. Сапронова

Редактор Т. Никольская Техред Н. Рыбкина Корректор И. Позняковская

Заказ 1523/18 Изд. № 520 Тираж 840 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

0,7о/о -ная концентрация ПАВ упрочняет систему в 5 — 8 раз.

1 аким образом, приведенные в таблицах данные свидетельствуют о том, что резкое тиксотропное упрочение водной суспензии натриевого монтмориллонита наблюдается при концентрации дихлорида этилен-1,2-бис(N-диметилкарбодецоксиметил) -аммония не меньше 0,7.

В случае введения в суспензию больше

1% ПАВ (1,05 o — 1,1 о/о ) величину пластической прочности измерить невозможно, так как образуется необратимо разрушающаяся система, не обладающая тиксотропными свойствами. То же явление наблюдается и в случае увеличения концентрации глинистого минерала в суспензии выше 7%.

Следовательно, только в пределах предлагаемого соотношения компонентов раствора глинистой суспензии можно достичь резкого тиксотропного упрочения системы и добиться увеличения пластической прочности последней в 20 раз по сравнению с исходной системой без добавок катионного ПАВ.

Буровой раствор, содержащий глинистый минерал, например Na-монтмориллонит, ка5 тионное поверхностно-активное вещество и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения пластической прочности раствора, он содержит в качестве катионного поверхностно-активного вещества дихлорид этилен10 1,2-бис- (N - диметилкарбодецоксиметил) -аммония при следующем соотношении компонентов, вес. %.

Na-монтмориллонит 4,0 — 7,0

Дихлоридэтилен-1,2-бис15 (N-диметилкарбодецоксиметил) -аммония 0,7 — 1,0

Вода Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 1. 5Курина В. С. и др. Прочность структуры водных дисперсий глинистых минералов в зависимости от степени гидрофобизации поверхности частиц,— «Коллоидный журнал», 1964, 26, № 4, с. 444 446.

25 2. Патент США № 2776112, кл. 252 — 8.5, опублик. 1954.