Буровой раствор

Буровой раствор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАКИИ <19

Союз Советск ни

Соцнапнстнческнк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву(22) заявлено 04. 06. 80 (21) 2934537/23 03 с присоелннением заявки М (23) ПрноритетОпубликовано 30 . 10 . 82 . Бюллетень йЪ40

Дата опубликования описания 30.!0.82 (51)М. Кл.

С 09 К 7/02

5Ьаударствсниый комитет

СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК622.243. .444(088.8) ЯЯ(У))0 1т Н 1 щ.

И. IO. Хари в, Н. й. Иакедонов, К. B. ИогансеН Б,.ь

В.З. Ага-Алиева и С. А. Иелягова (72) Авторы изобретения (7I) заявители (S4) БУРОВОЙ РАСТВОР

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к буровым растворам, применяемым для проходки нефтяных, газовых и других скважин в сложных геологических отложениях.

Известны буровые растворы для проводки скважин, содержащие реагентстабилизатор, полиакриламид и смазоч:ные добавки (1 ).

Недостатками указанных растворов являются интенсивное обогащение выбуренной породой и низкие ингибирующие свойства. Ввод хлористого калия предотвращает обогащение выбуренной породой, повышает период устойчивости стенок скважины, однако приводит к потере стабильности раствора и выпадению в осадок твердой составляющей> что уменьшает равновесие скважинапласт и водонефтегазопроявление., Наиболее близким к предлагаемому является буровой раствор, содержа2 щий реагент-стабилизатор, полиакриламид, хлористый калий и воду (2 ).

Недостатками известного раствора являются обогащение выбуренной пбродой и низкие ингибирующие свойства. Ввод хлористого калия предотвращает обогащение выбуренной породой, повышает период устойчивости стенок скважины, однако приводит к седиментации мела, что нарушает равновесие системы скважина-пласт.

Недостатком раствора также является высокая водоотдача, вызванная отсутствием в нем коллоидной составляющей, способной образовывать тонкую и плотную корку на стенках скважин.

Цель изобретения - повышение ингибирующих свойств раствора, стабильности и снижение водоотдачи. го

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор дополнительно содержит смесь карбоната кальция и сернокислого железа при

3 969 следующем соотношении компонентов, мас.3:

Хлористый калий 3-10

Полиакриламид 0,02-0,2

Лигносульфонатный реагент-стабилизатор, например конденсированная сульфит-спиртовая барда или феррохромлигносульфонат, или окэил

Карбоксиметилцеллюлоза 0,2-0,5

Смесь карбоната кальция и сернокислого железа 1-40

Вода Остальное

Буровой раствор, содержит смесь карбоната кальция и сернокислого железа в соотношении 1:1-1I:2,3.

В качестве реагента-стабилизатора раствор содержит карбоксиметилцеллюлоэу в количестве 0,2-0,53 с конденсированной сульфит"спиртовой бардой или с феррохромлигносульфонатом, или с окзилом.

Для повышения эффективности реагентов-стабилизаторов раствор обрабатывают щелочью (NaOH КОН) в ко3,0-4,0

Показатели

Раствор, 11

Состав раствора

Плотность г/см

74,983 Н О + 0,023 полиакриламида+53

KCC6+203 мела

1,18 41 28 О/О

1,0

1 18 39 28 О/О

1 02 18 37 О/О

1 07 18 39 О/О

1,0

3. 11 1+3ь КС1

4. М 2+103 КС1.

1,36

1,08

1,36

703 Н О+0,13 полиакриламида+43КССБ+

+0,43 КИЦ+53

KCL+203 мела

1,20 18 14 О/О

1,36

1,10

2. 77,8ь Н О+0,23 полиакриламида+23

КССБ+204 мела 6. 733 Н О+0,13 по лиакриламида +43

КССБ+й КИЦ+5Ж

708 4 личестве 0,1-0,33 от обьема раствора.

Для улучшения смазочных. свойств раствора используют нефть, нефтепродукты, графит и различные ПАВ.

Испытание нового раствора проводят следующим образом.

На 500 см воды при перемешивании

3 добавляют 10-400 г смеси карбоната

1î кальция (мела) и сернокислого железа, 30-100 r хлористого калия, g,22 г полиакриламида, 30-40 r лигносульфонатного стабилизатора водоотдачи, например КССБ, 2-5 г КИЦ. Обьем

1 до 1 л доводят дистиллированной водой. Перемешивание осуществляют 2 ч, после чего замеряют показатели растворов. Ингибирующие свойства оценивают по коэффициенту устойчивости, 2в характеризующему степень разупрочнения образца аргиллита в растворе.

Устойчивость образца аргиллита в прототипе принимается за единицу. Флокулирующие свойства оценивают по yc2s тойчивости бентонитового глинопорошка в растворах, т.е. по стабильности раствора до и после добавки 54 бентонитового глинопорошка.

Результаты лабораторных испытаний зв приведены в таблице.

В СНС Стабиль- Коэффицисм мг/см ность, ент устойг/см3 чивости

969708

Раствор, Н

Показатели

СНС мг/cM

1 93

1,06

1,29

3,47

10.

3 50

1 72

12.

1,86

13 °

Состав раствора

КС1+203 смеси содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа

734 Н 0+0, 1 3. полиакриламида +И

КССБ+0,4 КИЦ+23

КС1.+204 смеси, содержащей 503 мела и 50 сернокислого железа

72,53 HqO+Oy19o полиакриламида+4б КССБ+

+4,0 КИЦ+3ж KCL+20r, смеси, содеожащей

503 сернокислого железа

65,5/ Н 0+0,13 полиакриламида+47. КССБФ

+0,43 КИЦ+103 КС(+203 смеси, содержащей

503 мела и 503 сернокислого железа

60,53 H O+0,13 полиакриламида +43 КССБ

+0,43 КИЦ+15Ф KCl. +

+20 . смеси, содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа

74,593 Н О+0,013 полиакрилаиида+43 КССБ+

+0,4 КИЦ+5Ж KCL+203 смеси, содержащей

503 мела и 503 сернокислого железа

74,583 H O+0,023 полиакриламида+43 КССБФ

+0,43 !<ИЦ+53 KC i+203 смеси, содержащей

503 мела+503 сернокислого железа

70, 49, Н О+О у 23 полиакриламида+43 КССБ+

+0,49.

Плот- Т 5рр В ность С см г/см

1,21 32 6 О/О

1,19 35 6 О/О

1,20 34 6 О/О

124 32 6 p/О

1,27 30 15 О/О

1,21 29 6 О/О

121 30 6 О/О,Продолжение таблицы

Стабиль" Коэффициность", ент устойг/смЗ чивости

969708

Раствор, ((Показатели

С 500

Плотность г/ мЗ

В с Р

СНС мг/см

Стабильность,,/ мЗ

Коэффициент устойчивости

1,21 33

6 О/О

2,29

14.

1,20 38 6 О/О

2,30

15.

1,04

1 20 21 28 О/О

16, 1 21 29 16 О/О

1,15!

14 О/О

1,21 27

1,23

69,73 Н О+О, lr, полиакриламида+503 КССБ+0,2 ь

КМЦ+53 ((С(+204 смеси, содержащей 503,мела +503 сернокислого железа 1,20

18.

1,52

19 °

70,83 Н О+0,13 полиакриламида+43 КССБ+0,13

КМЦ+5 ь ((Ct.+203 смеси,содержащей 503 мела+503 сернокислого железа 1,20

19 О/О

1,19

20.

120 32 6 О/О

1,72

Состав раствора смеси ;, содержащей

503 мела и 504 сернокислого железа

70,33 Н О+0,33 полиакриламида +43 КССБ +

+0,43 КМЦ+53 КС(.+203 смеси, содержащей

503 мела и 503 сернокислого железа

70,9i Н О+0,13 полиакриламида+43 КССБ+.

+5r, КС(.+203 смеси, содержащей 50, мела и

503 сернокислого железа

74,43 Н О+0,13 полиакриламида+0,51 КМЦ+

+5i KCg+20i смеси, содержащей 503 мела и

503 сернокислого железа

73,54 Н О+0,13 полиакриламида+23 КССБ+0,53

КМЦ+5Ф КС(.+203 смеси, содержащей 503 мела и

503 сернокислого железа

70,43 Н О+0,1ь полиакриламида(-0,53 КМЦ.(+43 КССБ+5Ж КС +203 смеси, содержащей

-503 мела и 503 сернокислого железа

39 11 0/0

Продолжение табл, 969708

Показатели

Раствор, N

Коэффи циент устойСтабильность °

r/ñì

СНС мг/см2 в см

Плот500

С ность г/см

Р чивости

21.

1,73

22.

1,03

0,02

23 °

2,52

24.

1,36 45

3 О/О

2,55

251,08 20

1,14

1,,24

37 О/О

26.

1,94

8 О/О

1,21 73

27 °

1,07 20

7 О/О

1.37

1,73

Состав раствора

70 3 <> Н О+О ° 1 4 tlOllH» акриламида+0,63 КМЦ

+43 КССБ+53 KCl+203 смеси, содержащей

503 мела и 503 сернокислого железа

70,33 H 0+0,13 полиакриламида+4/ КССБ +

+0,43 КМЦ 504+53

KCL+0,53 смеси, содержащей 504 мела и 504 сернокислого железа

60 3 Н О+0,14 полиакриламида+43 КССБ+

+0,63 КМЦ+Р КС}+40ж смеси, содержащей 503 мела и 504 сернокислого железа

40, 53 Н О+О, 1 4 полиакриламида+44 КССБ +

+0,43 КМЦ-53 KCL+503 смеси, содержащей

503 мела и 503 сернокислого железа

70е5 Н О+0 14 по лиакриламида+43 КССБ w

+0,43 КМЦ+5Ж ICCL+203 смеси, содержащей

204 мела и 803 сернокислого железа

70,5Ъ Н О+0,13 полиакриламйда+43 ИССБ +

+0,43 КМЦ+53 КС1+203 смеси, содержащей 303 мела и 703 сернокислого железа

70,54 H O+0,1% полиакриламида+43 КССБ

+0,49, KMII+5i IICL+203 смеси, содержащей 804 мела+203 сернокислого железа

1 20 35 6 Î/0

1 03 18 21 О/О

1,30 42 3 О/О

Продолжение таблицы ., 969705

Раствор, Р

Показатели

В см.

500

СНС мг/см

28.

1,84

1 20 29 6 О/О

29 °

17 20/48 О

1,0

1,22 72

1, 22 55 16 19/37 0

1,0

31.

1,44 I,20 !8 14 О/О

1,12

32.

5 10/19 О

1 73

1,25 37

33.

1,08

1,84

1 21 30 6 О/О

34, l, 08

1,21 33 6 Og0

2 31

35.

1 24 49 5 21/40 О

2,27

36.

1 21 38 8 О/О

2,37

37. l,21 30 8 О/О

2,18

38.

1 21 33 6 О/О

1 21 35 5 О/0

И 13+0,05 ЙаОН

2,30

39.

II 13+0,13 NaOH

2,S0

Состав раствора

70«53 Н О+О ° 13 поли" акриламида+43 КССБ+

+О,М КИЦ+53 l

+203 смеси, содержащей 703 мела и

303 сернокислого железа

Ю 1+53 бентонитового глинопорошка

Р 2+53 бентонитового глинопорошка Ю 5+5 бентонитового глинопорошка

М 11+53 бентонитового глинопорошка

Ю 12+51, бентонитово > го глинопорошка

У )3+5ф бентонитовоl o глинопорошка

У 14+53 бентонитового глинопорошка

70 «43 H O+0«23 полиакриламида+43 ФХЛС Ф

+0,43 КИЦ+54 KCl. +

+203 смеси, содержащей 501 мела и

503 сернокислого железа

70«И HgO+0,23 полиакриламида+43 окзила+0,43 КИЦ ф

+503 KCI+203 смеси, содержащей 503 мела и 503 сернокислого железа

Плотность г/см

:, 12

Продолжение таблицы

Стабиль- Коэффициность, ент устойг/см чивости

969708,13

Продолжение таблицы

Состав раствора

РастПоказатели вор, У

) Плот;ность г/сну

Т 500 В СНС

С мг/см

4 О/О

13 О/О

8 О/О.

О/О

3 О/0

9 О/О

3 О/О

7 О/О

8 О/О

l 1 О/О

2,63

1,21 35

1,24 20

1,21 37

1,21 35

1,21 36

1,21 38

1,21 32

1,21 35

1,21 37

1,21 28

2,18

2,40

2,63

3,12

2,51

46. Н 37+0,ЗФ KOH

2 94

-2,64

47. И 37+0,1i КОН

48. Ю 37+0,5i КОН

2,50

49 N 37+0,53 KOH

24,8

1 23 43 6 3/24 О

1,06

1,20 33 6 О/О

1,08

1,29

I чение количеств 1(ССБ свыше 4,КМЦ выше

0,53 нецелесообразно, поскольку они перестают оказывать существенное влияние на водоотдачу раствора.

В результате уменьшения количеств смеси карбоната кальция и сернокислого железа ниже 13 не улучшается стабильность системы и не образуется плотная тонкая корка, о чем свидетельствует повышение водоотдачи раствора; содержание более 403 смеси не улучшает качество раствора.

Как видно из таблицы, оптимальным является состав раствора 3- 103

KCL, 0,02-0,2 полиакриламида, 3-43 лигносульфонатного стабилизатора водоотдачи, 0,2-0,5Ф 1(МЦ, 1-40л, смеси, содержащей 30-703 карбоната кальция мела) и 30-704 сернокислого железа.

Уменьшение количества хлористого калия ниже 33 приводит к обогащению раствора бентонитом и снижению ингибирующих свойств раствора, повышение количества хлористого калия выше 101 не улучшает качества раствора.

Добавки полиакриламида мене 0,02 и выше 0,2л, стабилизируют бентонит в растворе.

Уменьшение количеств КССБ менее

3 и КМЦ менее 0,2i приводит к увеличению водоотдачи растворов, увели-.

Изменение соотношения мела и сернокислого железа в смеси приводит к ухудшению качества раствора.

В исследованиях применяют полиакриламид различной степени гидролиза и разного молекулярногЬ веса, а также двухвалентное (FATSO 7 Н О) и трехвалентное (Fe (SO ) ) железо.

40. N 13+0,30 NaOH

41. Ю 13+0,54 йаОН

42. tl 36+0,053 NaOH

43 ° и 36+0,1л ЙаОН

44. N 36+0,3ã. NaOH

45. N 36+0,53 NaOH

50. У 7+5Ф бентонитового глинопорошка

51. У 8+53 бентонитового глинопорошка

Стабиль- Коэффициность, ент устойг/см чивости

69708 16 сульфонат, или окзил 3,0-4,0

Карбоксиметилцеллюлоза

Смесь карбоната кальция и сернокислого железа 1,0-40,0

Вода Остальное

2. Раствор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что он содержит смесь карбоната кальция и сернокислого. железа в отношении 1:1-1:2,3.

3. Раствор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что он в качестве реагента-стабилизатора содержит карбоксиметилцеллюлозу в количестве 0,2-0,5> с конденсированной сульфит-спиртовой бардой или с феррохромлигносульфонатом, или с окзилом.

0,2-0,5

Формула изобретения î

1. Буровой раствор, содержащий реагент-стабилизатор, полиакриламид, хлористый калий и воду, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения ингибирующих свойств раст- И вора, стабильности и сйижения водоотдачи,он дополнительно содержит смесь карбоната кальция и сернокислого железа при следующем соотношении компонентов, мас,4: 20

Хлористый калий 3,0-10,0

Полиакриламид. 0,02-0,2

Лигносульфонатный реагент-стабилизатор, например, кон- 2$ денсированная сульфит-спиртовая барда или фвррохромлигноСоставитель А. Балуева

Редактор Т. Лопатина Техред fl, Пекарь Корректор Л. Бокшан

Заказ 8312/27 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

15 9

Внедрение предлагаемого раствора позволит бурить скважины на сбалансированном давлении, что повысит на

53 механическую скорость бурения и уменьшит на 300 ч затраты времени на проработку ствола скважины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Паус К. Ф. Буровые растворы.

N., "Недра", 1973, с.85.

2. Дарли Х.С.Х. Преимущества полимерных буровых растворов. -"Инженер нефтяник", 1976, Ю 11, с. 45-49 (прототип).