Реагент для приготовления безглинистого полимерного бурового раствора

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и позволяет повысить солестойкость реагента и термостойкость бурового раствора при одновременном упрощении технологии получения реагента и снижении расхода химических реагентов. Для этого реагент в качестве модифицирующей полимерной добавки содержит меламинформальдегидный олигомер при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 2,5-3,0, олигомер 0,5-4,0, вода - остальное. Реагент получают путем последовательного растворения олигомера и карбоксиметилцеллюлозы в воде. При этом образуется сополимер, который обладает высокой солестойкостью. Это позволяет получить полимерные минерализованные буровые растворы, сохраняющие низкие значения показателя фильтрации при воздействии полисолевой минерализации и температуры до 120°С. Обычное растворение исходных ингредиентов в воде при комнатной температуре обеспечивает простоту технологии приготовления. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 09 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1. (21) 4244344/23-03 (22) 15.05.87 (46) 23,09.89, Бюл, № 35 (71) Пермский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Н.И. Крысин, А,М, Ишмухаметова и Ю,М, Сухих (53) 622. 243 ° 144.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1112045, кл. С 09 К 7/02, 1983.

Тяжелые рассолы для освоения скважин, Экспресс-информация, Нефтяная промышленность. †С, Бурение, М,, ВНИИОЭНГ, 1985, с. 23-25.

Кистер Э,Г. Химическая обработка буровых растворов,-М.: Недра, 1972, с, 165-166. (54) РЕАГЕНТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕЗГЛИНИСТОГО ПОЛИМЕРНОГО БУРОВОГО PACTВОРА (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и позволяет повысить солестойкость реагента и

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к реагентам для приготовления безглинистых полимерных буровых растворов, предназначенных для бур ения скважин в условиях, осложненных притоками высокоминерализованных пластовых вод хлоркальциевого типа и при наличии неустойчивых глинистых отложений.

Целью изобретения является повышение солестойкости реагента и повы—

„„SU„„3 509392 А 1

2 термостойкость бурового раствора при одновременном упрощении технологии получения реагента и снижении расхода химических реагентов„ Для этого реагент в качестве модифицирующей полимерной добавки содержит меламинформальдегидный олигомер при следующем соотношении ингредиентов, мас,%: карбоксиметилцеллюлоза 2,5-3,0, меламинформальдегидный олигомер 0,5-4,0; вода — остальное. Реагент получают путем последовательного растворения олигомера и карбоксиметилцеллюлоэы в воде. При этом образуется сополимер, который обладает высокой солестойкостью, Это позволяет получить поли- Я мерные минерализованные буровые растворы, сохраняющие низкие значения показателя фильтрации при воздействии полисолевой минерализации и темперао

1 туры до 120 С. Обычное растворение исходных ингредиентов в воде при комнатной температуре обеспечивает просСЛ тоту технологии приготовления. 3 табл.

СР

Ж

Я)

МР шение термостойкости бурового раство- (Я ра при одновременном упрощении технологии приготовления реагента и сокращении расхода химических реагентов, Реагент для приготовления безглинистого полимерного бурового раствора включает карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) меламинформальдегидный олигомер (МФ-АР) и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:

КМЦ 2,5-3,0

МФ-AP 0,5-4,0

1509392

Н Н

Л

Н NH. CH -NH x $0 1Чо

}" н н Н, Н-СН -O-СН2-МН " ЫН, Вода Остальное

Реагент получают путем последовательного растворения МФ-AP и КМЦ в воде.

При одновременном растворении в воде КМЦ и МФ-АР происходит частичный гидролиз КМЦ в щелочной среде, образующейся при растворении МФ-AP и взаимодействие функциональных групп10 полимеров с образованием нового сополимера, который обладает рядом новых свойств, а именно высокой солестойкостью, что позволяет получать полимерные минералиэованные буровые раст-15 воры, сохраняющие низкие значения показателя фильтрации при воздействии полисолевой минералиэации и температуры до 120 С. Благодаря тому, что получение реагента-стабилизатора 20

Вода техническая общей жесткостью 5 мг-экв/л или пластовая плот- 30 ностью 1,18 г/смЭ с общей минералиэацией 361,7 г/л следующего состава, г/л: С.а+ 19,8; Mg 4,6; Na +К

74,1; C1- 162,4; S04 . 0,6, нсо, о,г

Пример 1.В97гводыпри перемешивании вводят 2,5 г КИЦ-600 и 0,5 г МФ-АР, перемешивают в течение 1 ч и получают готовый реагент со следующим соотношением ингредиентов, мас.%: КМЦ-600 2,5; МФ-АР 0,5; 40 вода — остальное.

Пример 2. В 96 г воды при перемешивании вводят 3,0 r КМЦ и 1,0 г

МФ-АР, перемешивают в течение 1 ч и получают готовый реагент со следую-45 щим соотношением ингредиентов, мас,%:

КМЦ-600 3,0; МФ AP 1,0; вода — остальное.

Аналогично получают реагенты с другим соотношением ингредиентов. 50

В табл. 1 представлены данные об ингредиентном составе и технологических свойствах реагентов для приготовления безглинистого полимерного раствора. 55

Анализ данных, представленных в табл. 1, показывает, что предлагаемый реагент обладает удовлетворипроисходит путем обычного растворения исходных ингредиентов в воде беэ осуществления дополнительных операций при комнатной температуре, обеспечивается простота его приготовления, Для приготовления реагента используют КМЦ со степенью полимериэации

600, белое волокнистое вещество или

CMC В-805, белое порошкообразное вещество.

; Меламинформальдегидный олигомер (меламинформальдегидная смола марки

МФ-АР) - порошок белого цвета, растворимость при 20 С 100%, рН 5%-ного раствора 7,5-9,0, МФ-АР является продуктом поликонденсации меламина и формальдегида, МФ-АР имеет следующую структуру: тельными показателями технологических свойств, При увеличении концентрации КМЦ (более 3 мас.%) или МФ-АР (более

4 мас,%) происходит резкое повышение вязкости реагента, что затрудняет приготовление иэ этого реагента бурового раствора, а при концентрации

КМЦ менее 2,5% и МФ-АР менее 0,5% реагент не снижает показатель фильтрации бурового раствора, Буровые растворы получают путем растворения 5-10 мас,% реагента в пресной или минералиэованной воде.

Приготовление буровых растворов.

Опыт 1, 50 г готового реагента (состав 2, табл, 1) вводят в 450 r пластовой воды с общей минералиэацией 261,7 г/л, перемешивают в течение 30 мин и получают безглинистый буровой раствор, Опыт 2. 50 г готового реагента (состав 3, табл. 1) вводят в 350 г воды, добавляют 100 г хлорида кальция, перемешивают 0,5 ч и получают готовый безглинистый буровой раствор.

Затем определяют технологические параметры приготовленных буровых растворов: плотность, условную вязкость

5 1509392 б (уВ,„, ), показатель фильтрации (Ф cM за 0,5 ч по прибору BM-6).

О солестойкости реагента судят по его способности обеспечить низкие значения показателя фильтрации буровых растворов в условиях воздействия полисолевой агрессии, в частности хлорида кальция или высокоминералиэованных пластовых вод. 10

Данные о показателях свойств беэглинистых полимерных растворов, приготовленных иэ указанных реагентов, представлены в табл. 2, Как видно из табл, 1, 2, реагент, содержащий, мас.%: КМЦ 2,5-3,0, МФ-АР

0,5-4,0; вода остальное, является солестойким в условиях полиминеральной агрессии, и при растворении 510 мас.% его в воде обеспечивает сни- 20 жение показателя фильтрации безглинистых полимерных буровых растворов в условиях воздействия минерализации по хлориду кальция до 25%, а также в условиях воздействия пластовой воды 25 с общей минерализацией 261,7 г/л.

При концентрации МФ-AP в реагенте менее 0,5 мас.% и KMU менее 2,5 мас.% реагент не обеспечивает снижения показателя фильтрации бурового раствора,30 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я а повышение концентрации МФ-АР в реагенте (более 4,0 мас.%) не приводит к улучшению свойств бурового раство —ра, а лишь повышает расход компонента. При использовании только одной

КМЦ в количестве до 1 мас.% получаемые буровые растворы имеют высокий показатель фильтрации, Исследование термостойкости буро- 40 вого раствора проводят по следующей методике. После приготовления безглинистого полимерного раствора замеряют его показатели (плотность, условную вязкость и показатель фильт- 45 рации), затем помещают колбу с раствором в термостат и выдерживают в течение 3 ч при различной температуре, в частности при 80, 100 и 120 С, после чего раствор охлаждают до 50 о

20 С и снова замеряют его показатели.

Время выдержки раствора в течение

3 ч определяется максимальным временем нахождения бурового раствора в скважине в процессе одного цикла циркуляции.

Данные о термостойкости бурового раствора приведены в табл. 3.

Данные, приведенные в табл, 3, показывают, что буровые растворы, приготовленные на основе данного реагента, являются термостойкими, т,е, способны сохранять свои технологические показатели при нагревании до

120 С.

При использовании предлагаемого реагента повышается солестойкость безглинистых полимерных растворов в 2 раза, что повьпнает ингибирующую способность буровых растворов и предупреждает аварии и осложнения, связанные с нарушением устойчивости глинистых пород; снижается рН реагента, что позволяет предупредить набухание глинистых пород; повьппается на 5-30% термостойкость бурового раствора; сокращается в 1,5-2,0 раза расход химических реагентов.

Реагент для приготовления безглинистого полимерного бурового раствора, включающий карбоксиметилцеллюлоэу, модифицирующую полимерную добавку и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения его солестсйкости и повышения термостойкости бурового раствора при одновременном упрощении технологии получения реагента и снижении расхода химических реагентов, он в качестве модифицирующей полимерной добавки содержит меламинформальдегидный олигомер при следующем соотношении ингредиентов, мас.%

Карбоксиметилцеллюлоза 2,5-3,0

Меламинформальдегидный олигомер 0,5-4,0

Вода Остальное

1509392

Т аблица 1

Содержание компонентов, мас.

ПлотСостав

Условная рН реагента ность, кг/м вязкость 00

МФ-AP

Карбоксиметилцеллюлоза

Вода

СМС

В-805

КМЦ600

О, 3 97,4 1016

0,5 97,0 1017

1 0 96,0 1018

2 5 95 О 1023

4 О 93 5 1028

6,0 91,0 1034

2,0 94,0 1022

95,0 1013

1,0 96,0 1018

10 О 90 О 1068

2,5 95,0 1022

2,3

2,5

3,0

2,5

2,5

3,0

4,0

5,0

3,0

2,5

Концентрация хлорида кальция в воде, мас. .

Условная

Показ ат ель фильтрации, Ф, эа 30 мин э см

ПлотСостав реагента по табл. 1 ность, кг/м вязкость

УВ 100 у с

1О

1

3

5

7

11

2

4

5.

8

1

2

4

5

6

9

Концентрация реагента, мас,, в воде пласто- пресной вой

5

20

25

5

25

1162

1163

1026

1203

109 3

1148

1028

1136

10 26

1024

1081

1152

3,6

3,8

3,7

3,6

3,7

3,8

3,6

3,6

3,9

4,0

3,7

3,8

3,7

3,8

4,0

3,9

4,0

3,6

3,6

3,8

3,8

12,8

230

7,5

7,6

797

7,8

7,8

7,9

7,7

7,3

7,6

8,0

7,7

Таблица 2

11

10

40 эа 15 мин

40 за 2 мин

12

10

10

40 эа 12 мин

40 за 2 мин

8,5

1509392

1

l х

«! 6 ф X а и

ЮЮ

Д

v о, М

Ф

С \ л л

° °

< <»! и о

1 И й

I (Ч

Ю 1 О О1

-Ю

Д 1 ф

I g Е

máav

Е I

I

1 (1 о

C( ф !

ЮЮ

Ю

»

Д

&» и о о со !

») л л

В В !

»1 < 1

Ю

М

Ю < О о

-Ю

С»! О

1 ф1

0 и ф а

I

Ю

» х х

1 Ф ъ ф X

О. И ф

1 и о и

ЮЮ ф а о

l!I

v ф

CO

«!

»Ъ л л с а

Р ) С \

Ю

CO и о

Ю 1! О О1

О о

М

1» и и ф ф

О,И ф а о

4»

v

6! а о

1»

1 ф

cd

Х о

ЮЮ!

I

CO а

Р1

1

I о

«» с о а

lO

1 о

v

Оъ

CO

Р1 л л

»»

Р1 С ) ф а

cd 4 о о к(Д Ill

v4 х х

Д

Ю ъо ССс

l Ф а

v u а

Ф х

И ф

v x

I о х а 1о х

IXI Ф

Е» 4

V cd

cd Э

О, а ф, 2

«х

1 и и

cd Л

И а о

Cd Х

c6 dI

1 4

v ф

О Cd и а о !

» о

Ф 1 о

IO I

5 (<6 6I ф ( ф о

i!i

1 и Ф и

; Х dl

Д »

I E. E» X о и 6; О 4 о

6) Дф

I E!" X о и е;О4

Д 1

1 Ц !» о ссс

1

gl Д

О 1I Дсо

X о и ХО4 л

cd X

О. v

Е».

Д Д

Д

E и о

Х х л

cd х х v

I И cd

c6 C(1 Е 03 я а л о

Cd

1 E» м и

Ю cd

О о

E о х

CL

Ц»

lC

Ц

Ц ф

1» х а й( о

Х

v ф

С4 х х