Утяжелитель для обработки буровых растворов
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
НОННА.
РЕСПУБЛИН ()е (и) сю 4 С 09 К 7/
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ
ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АОТОАОНОНУ CICCCCTWlbCTBV (21) 3618597/23-03 (22) 14.04.83 (46) 23 .02.86. Бюл. Ф 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) С.А.Рябоконь, В.ААМосин, Н.Т.Титаренко и И.Ф.Зинчук (53) 622.243.144.3(088.8) (56) Бринцев А.И. и др. Сверхутяжеленный буровой раствор. -PHTC Бурение, 1976, вып. 6, с. 20-22.
Патент США И 2276075, кл. 175-66, опублик. 1942.
Рябоконь С.А. и др. Утяжелители для сверхтяжелых буровых растворов.
-PHTC Бурение, 1979, У 10, с. 7.
Авторское свидетельство СССР
Ф 988852, кл. С 09 К 7/02, 1982. (54) (57) УТЯЖЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, содержащий искусственную смесь баритового концентрата и концентрата на основе окиси железа, отличающийся тем, что, с целью повышения утяжеляющей способности утяжелителя при одновременном сохранении вязкости буровых растворов и расширения ассортимента утяжелителей, в качестве. концентрата на основе окиси железа утяжелитель со. держит магнетитовый концентрат при следующем соотношении ингредиентов, мас.й:
Баритовый концентрат . 40-60
Магнетитовый концентрат 40-60
1213060
l5
55
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для приготовления утяжелителей буровых растворов (в том числе сверхтяжелых), предназначеннык для бурения в условиях аномально высоких пластовых давлений
Цель изобретения — повышение утяжелякщей способности утяжелителя при одновременном сохранении вязкости буровых растворов и расширение ассортимента утяжелителей.
Пример 1. Получение утяжелителя на основе искусственной смеси баритового и магнетитового концентратов.
Утяжелитель готовят путЬм смешивания баритового и магнетитового концентратов с влажностью 10-12Х с содержанием соответственно барита и магнетита,, мас.%: 80 и 20 ; 60 и 40 ;
40 и 60X 20 и SOX. Полученные смеси сушат в муфельной печи при 700-800 С в течение 2 мин в соответствии с заводской технологией сушки утяжелителей. В качестве исходных концентоатов берут: баритовый флотационный
r концентрат и магнетитовый суперконцентрат. плотностью 4,95 г/см з
Физико-химические показатели исход. ных концентратов и полученных искусственно утяжелителей приведены в табл. 1.
Пример 2. С целью оценки влияния предлагаемых утяжелителей и магнетитового суперконцентрата на реологические свойства буровых растворов различных видов, а также их предельных утяжеляющих способностей подготавливают пробы растворов (табл. 2), в которые вводят утяжелители в количествах, необходимых для достижения условно предельного значения вязкости Т,„, 60+S с (после термостатирования в течение 6 ч при 150ОС в автоклавах).
Условную вязкость Т„,„ замеряют с помощью воронки СПВ-5, структурнореологические показатели (9д„,— пластическая вязкость, — динамическое напряжение двига, СНС,, . статическое напряжение сдвига за
1 и за 10 мин) - на ротационном вискозиметре ВСН-3, фильтрацию (Ф ) - на приборе ВМ-6. Полученные
М результаты представлены в табл. 2.
Качество утяжелителей при анализе полученных результатов оценивают по предельной утяжеляющей способности (P < < ) и по предельной критической концентрации утяжелителя (9 > При концентрации барита 40-60 мас. . и магнетита 40-60 мас., благодаря сочетанию достаточно больших значений 9 пьер, и плотности утяжелителей (4,57 — 4,70 г/см ), в целом получаются высокие значения предельных утяжеляющих способностей для всех типов буровых растворов (около 2,50 г/см ) . При содержании барита менее 40 мас. преобладающее значение приобретают высокие загущающие свойства магненита, вследствие чего резко уменьшаются значения критической концентрации утяжелителя < „ и, несмотря на его высокую плотность (4,70-4,95 г/см ), предельная утяжеляющая способность снижается. Таким образом, наиболее благоприятным для получения тяжелых буровых растворов следует считать диапазон концентраций барита в искусственной смеси с магнетитом 40-60 мас. . Пример 3. Абразивные свойства предлагаемого утяжелителя оцеI нивают по скорости изнашивания металлических колец из стали 45 в среде водной суспензии утяжелителя с концентрацией 30 об.X. Уменьшение веса кольца P за 1 ч характеризует абразивный износ стали в данной среде. Результаты испытаний представлены в табл. 3. Как видно из табл. 3, абразивные свойства утяжелителя не сильно отличаются от свойств для барита. Резкий рост абразивности происходит при переходе от смеси, содержащей: 40 мас. . барита и 60 мас. магнетита, к чистому магнетиту. Невысокая абразивность утяжелителя объясняется экранирующим действием барита. При смешивании барита с магнетитом в определенном диапазоне соотношений наблюдается не только возрастание плотности утяжелителя при переходе от барнта к магнетиту, но 3 12 и увеличение его концентрационной способности, связанное как с уменьшением магнитных сил притяжения между частицами магнетита (вследствие их экранирования частицами барита}, так и с улучшением условий течения в суспензиях, содержащих наполнители различной кристаллической структуры. Последнее объясняется улучшением условий заполнения системы дисперсными частицами, т.е. повышением критической концентрации наполнителя, соответствующей плотнейшей упаковке часСодержание водо растворимых солей, % Плотность Утяжелитель утяжелителя, кг/см3,10 Общее В т.ч. Сат Магнетитовый суперконцентрат 1 1.,0 0,5 3,0 0,25 0,02 4,95 12,0 1,2 3,4 0,27 0,028 4,82 1,8 4,0 13,0 0,30 0,035 4,70 2,4 4,4 15,0 0,32 0,040 4,57 3,0 4,8 17 0 0,34 0,048 4,45 Баритовый флотационный концентрат 5,0 18,0 3,5 0,35 0,055 4,32 Таблица 2 Буровой раствор Состав утяжелителя, мас.% Параметры бурового раствора Магнетит Барит 20, магнетит 80 Барит Барит Барит Барит Барит 90, 80, 60, 40, магие- магие- магие- магнетит 10 тит 20 тит 40 тит 60 Плотность утяжелителя г/смз 4,32 4,38 4,45 4,57 4,70 4,82 4,95 2,48 2,40 38,0 34,4 t,10 кг/м 2,3 2,41 2,45 2,48 2,50 Хромлигносульфонатный (бентонит 3 об.%; КССБ 9пе об % 40 6 40 6 40 8 40 2 39 9 пре ., Смесь магнетита 80 мас.% и барита 20 мас.% Смесь магнетита 60 мас.% и барита 40 мас.%. Смесь магнетита 40 мас.% и барита 60 мас.% Смесь магнетита 20 мас.% и барита 80 мас.% 13060 4 тиц при движении. Об этом свидетельствует также уменьшение фильтрации буровых растворов при утяжелении их смесями барита и магнетита при сравне" нии с раствЬрами, утяжеленными чистыми концентратами. В табл. 4 представлены свойства обработанных растворов утяжелителем, представляющим собой искусственную 10 смесь баритового концентрата и магнетитового концентрата, и искус". ственной смесью баритового концент,рата и гематита. Таблица 1 Содержание остатка после просева на ситах с сетками, % 90 мкм 71 мкм 50 мкм 1213060 Продолжение табл.2 Состав утяжелителя, мас.Х Параметры бурового раствора Буровой раствор Варит Варит Барит 80, 60, 40, магие- магие- магнетит 20 тит 40 тит 60 Барит Варит 90, магнетит 10 Варит 20, магнетит 80 Иагнетит Ю 63 61 60 60 58 42 42 41 53 50 182 190 201 114 396 57 5,4Х; хромпик 0 04Х; окэил 0,4Х, морская . вода остальное) Thea . эс „„,MIIa c од, дПа 66 34 294 234 СНС <,, дПа 39/84 36/78 30/63 39/60 111/174 108/165 48/168 7 6 Ф,см 10 11 ;.Гс% ° з. зт,т 2,41 2,48 2,49 2,51 41,1 41,6 41,3 39,5 2,46 2,42 36,6 35,4 62. 60 59 62 56 46 44 180 270 348 296 270 315 8/18 12/69 66/153 76/811 75/81 126/153 9 10 10 12,5 p,10, кг/м 2, 42 2, 44 ц1„, об.Х 40 . 42. Т„сд, с 58 60 2,48 2,50 2,53 42,6 41,8 40,2 59 62 60 „ ИПа.с 20 36 45 56 68 250 141 270, дПа 150 180 СНС(,, дПа 51/131 78/153 131/236 153/213 213/249 Ф „,см 15 16 16 14 14 зо 240/309 146/275 19 22 Буровой раствор, обработанный УЩР (бентонит 3 об.Х УЩР .3 об.Х,.вода остальное) Гипсовый "буровой раствор (бентонит ЗХ3 КМЦ 1Х9 окэил 0,5Х; гипс 1Х; щелочь 0,06Х; вода остальное) 10з кг/Mç 2 30 Чпрвд об Х 40 8 п бд, Т сд ° с 60 „„, ИПа с 76 дПа 96 СНС,ц,дПа 3/9 Ф, смз 9 2,47 2,40 38,1 35,2 60 61 58 40 348 294 1213060 Таблица 3 Абразивность Рх10, r утяжелителей различного состава, мас.Х ю Показатели Барит Барит 20, Магнетит магиетнт Барит 80, Барит 60, Барит 40, магнетит магнетит магнетит 20 40 60 14,0 1S,0 11,0 12,0 9,0 10,0 9,0 9,0 9,0 9,5 13,0 18,0 9,0 10,0 18,0 срвдн. 10,0 13,5 10,0 Таблица 4 Смесь барит: магнетит Смесь барит : гематит Показатели Гематит Плотность утяжелителя, г/см 5,04 2,51 Условная вязкость гуматного раст вора по ВБР-1, с 60 58 61 58 62 29,0 Составитель Г. Сапронова Редактор Н. Яцола Техред З.Палий Корректор М. Самборская Заказ 751/37 Тираж 644 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Утяжелякщая способность, г/см (гуматный раствор) Абразивный износ стального кольца P 10, r при концентрации утяжелителя 30 .об.Х Барит 1:1 1:3 Магнетит 1:1 1:3 4,20 4,58 4,76 4,95 4,57 4,79 2,23 2,48 2,44 2,42 2,35 2,43 9,0 10,5 9,7 18,0 13,00 20,0 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
