Пенообразующий состав

 

Изобретение относится к бурению скважин , в частности к пенообразующим составам для получения очистных агентов. С целью повышения выносной способности получаемой пены за счет улучшения ее реологических свойств при одновременном улучшении консолидирующей способности фильтрат, включающий сульфонол 0,1 - 0,5 мае.%, полиакриламид 0,1 - 0,5 мас.% и неорганический электролит и воду, в качестве электролита содержит соль трехвалентного металла, например сернокислое или хлорное железо или хлористый алюминий в концентрации 0,10 - 0,25 мас.%. Обеспечивает интенсивную очистку забоя от шлама выбуренной породы и полную транспортировку его на устье скважин. 1 табл. 00 с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 09 К 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4630761/03 (22) 03.01.89 (46) 07.03.92. Бюл. № 9 (71) Иркутское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института методики и техники разведки (72) А,В. Ржепка, Е.Н. Медведева, А.А. Фигурак, Н.В. Баталова и В.Д. Жерлов (53) 622.243.144.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1425195, кл. С 09 К 7/08, 1988, Булатов А.И„Пеньков А,Н„Проселков

Ю,М, Справочник по промывке скважин.—

М„Недра, 1984, с. 76.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1472647, 1989.

Изобретение относится к бурению сква>кин, в частности к пенообразующим составам, используемым в качестве жидкой фазы газожидкостных очистных агентов.

Целью изобретения является повышение выносной способности получаемой пены за счет улучшения ее реологических свойств при одновременном улучшении консолидирующей способности фильтра.

Цель. достигается тем, что пенообразующий состав в качестве водорастворимого полимера содержит полиакриламид, а в качестве водорастворимой соли трехвалентного железа — или хлорид железй иш сульфат- железа при следующем соотношении ингредиентов, мас,%:

Сульфонол 0,1-0,5

Пол иакриламид 0,1 — 0,5

Соль трехва„.,5U„„1717615 Al (54) ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ (57) Изобретение относится к бурению скважин, в частности к пенообразующим составам для получения очистных агентов. С целью повышения выносной способности получаемой пены за счет улучшения ее реологических свойств при одновременном улучшении консолидирующей способности фильтрат, включающий сульфонол 0,1 — 0,5 мас. j,, полиакриламид 0,1 — 0,5 мас.% и неорганический электролит и воду, в качестве электролита содержит соль трехвалентного металла, например сернокислое или хлорное железо или хлористый алюминий в концентрации 0,10 — 0,25 мас. . Обеспечивает интенсивную очистку забоя от шлама выбуренной породы и полную транспортировку его на устье скважин. 1 табл. лентного железа 0,1 — 0,25

Вода Остальное

Для экспериментальной проверки подготовляют 19 композиций пенообразующих

° еавй составов с различным соотношением компонентов, В качестве ПАВ.используют порошкообразный сульфонол, но возможна СЬ также эквивалентная замена на другие ионогенные ПАВ, т. е. алкилсульфат, алкил- (Я сульфонат, ДН С-А и т. д. В качестве полимера-стабилизатора используют сухой полиакриламид, Возможна эквивалентная замена на другие акриловые полимеры, в т. ч, гипан, сополимер M-14ВВ, лакрис и т. д.

Вспенивание пенообразующего состава объемом 100 см осуществляют при механическом перемешивании в миксере в течение 5 мин. Кратность К и устойчивость (стабильность) S полученной пены определяют по известным методикам., t, е. в мерном

1717615 цилиндре по времени истечения из пены

50 см жидкости. Кроме того, на ротационном вискозиметре определяют реологические параметры пен, в том числе КСР— коэффициент сдвигового разжи>кения, 5 мПа c; goo — асимптотическал вязкость, мПа.с; ц1оо — эффективная вязкость при скорости сдвига 100 с, мПа с, Ингибирующие свойства фильтрата исследованных составов оценивают по Bt4-6 по показателю фильтрации эа 30 мин(Взо, смз).

П риме р. В фарфоровыйстакан помещают 2 -ный раствор полиакриламида (25,15 или 5 мл) для полученил указанных в таблице концентраций ПАА (0,5; 0,3 и 0,1 соответственно), заливают 40 мл воды; При перемешиваний добавляют 10 -ный раствор соли (30, 15 или 10 мл) для получения соответствующих концентраций (0,5; 0,3; и

0,1), затем засыпают сульфонол 0,3; 0,25;

0,15; 0,1 и 0;05 г соответственно. Вспенивание производят на миксере, перемешивают

3 мин только при вращательном движении и 2 мин дополнительно при движении

0Г вверх-в ни з. 2,>

В таблице представлены сравнительные показатели пенообразующих и реологических свойств пен на основе известного и предлагаемого пенообразующих составов. 30

Оптимальным соотношением компонентов в составе является ПАВ: полимер; электролит 1:1. 1 -0,5.

Из таблицы следует, что предлагаемый пеноабраэующий состав характеризуется 35 оптимальным комплексом структурно-механических свойств, обеспечивающих интенсивную очистку забоя от шлама выбуренной породы и практически полное транспортирование его на устье скважины. Так, напри- 40 мер, коэффициент сдвигового разжижения пен на основе предлагаемого состава до 4,7 раза (состав 6) больше известного, что определяет более низкую вязкость с ростом скорости сдвига, т; е, улучшение прокачива- 45 емости при определенном расходе очистного агента.

Асимптотическая вязкость, характеризующая вязкость агента на забое, для предлагаемого состава значительно ниже 50 известного (в 2 — 9 раз), что способствует эффективному разрушению горных пород и облегчает отделение разрушенной породы в зОнв действия рабочйх элементов породоразрушающего инструмента, увеличивая 55 механическую скорость бурения.. Вместе с тем, эффективная вязкость, определяющая течение агента в затрубном пространстве, п1>й низких скоростях сдвига (100 с "), для данного состава в несколько раз (в 5 — 15,6 раз) выше асимптотической вязкости при равном соотношении иигредиенгов..Это обеспечивает высокую выносную способность пены в затрубном пространстве и предупреждает шламонакопление в призабойной части ствола, а также в кавернах и пустотах по всей длине ствола. Для прототипа отношение ц ооlдоо не превышает 1 — 2,2.

Кроме того, фильтрат данного пенообразующего состава имеет значительно меньшую водоотдачу, что повышает ингибирующую способность очистного агента при бурении набухающих и размокающих пород глинистого состава.

Как видно из таблицы, консолидирующал способность оптимального состава (примеры 7, 12, 17) в 1,5-2 раза выше, чем и рототипа.

Навеску раздробленного кернового материала (фракция 0,3-0,5 мм) смачивают

5 см фильтрата исследуемого консолиди3 рующего состава. Затем формируют цилиндрический образец, имеющий площадь сечения 4,9 см и определяют предел

F прочности на сжатие из выражения P =—

S (ПА) где F - нагрузка разрушения, м; S— площадь поперечного сечения, м . Критерий Р характеризует способность фильтрата повышать прочность и устойчивость породы, что особенно важно при бурении в генетически слабосвязанных и технически разрушенных породах.

В качестве полимера состав содержит полиакриламид (ПАА), который по сравнению с КМЦ-600 имеет повышенную способность к комплексообразованию в присутствии ионов поливалентных металлов за счет их взаимодействия с активными радикалами или функциональными группами макромолекулы полимера, а также ПАВ.

Возникновение металлоорганических сшитых структур объемного характера улучшает реологические параметры получаемой пены и повышает стойкость воздушных пузырьков, т. е. несущую способность пены даже при малых расходах. При этом увеличиваетсл стабильность пены в скважине при остановках циркуляции и снижении давления, улучшается очистка от шлама выбуренных. пород и предупреждается его осаждение при вынужденных или технологических остановках циркуляции, Использование состава позволяет успешно пробурить скважину, предупредив осложнения в интервалах пучащих глин и

%7%7615

Р, Па ь

5 частивно в зонах развальцевания и мелонитизации.

Формула изобретения

Пенообразующий состав, включающий 5 сульфонолролиакриламид, соль трехвалентного металла и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения sblHOGHOA способности получаемой пены зв счет улучшения ее реологических свойств при 10 Состав Содерканне конлонентое ° Пенообрааукьтал спо ивс 2 собность т - KCP

K s, с/сиф иПа.с"

1 2. 3 4 5 одновременном улучшении консолидирующей способности фильтрата, он в качестве соли трехвалентного металла содержит хлорид или сульфат железа при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Сульфонол 0,1-0,5

Полив криламид 0,1-0.5

Соль трехвалентного железа 0,1-0,25

Вода Остальное

0,5

0,5

0 i05

Остальное

0,5

0,5

0,25

Остальное

97 ° 72 7,86

4, 07.

)40

t5,1 . 51,40

12,59

6,9

4,09

>40

125,89 6,2

20,40

55;64

7,4

15,6

1,5

2,0

0,35

Остальное

2 ° 34

13, О

116,27 2,2 23,20 52 ° 40

1,2, 50

0.5

0,5

0,1 остальное

14 ° 13 1,05

3 ° 05

70,89

25,06

5,9 12,9

0,5

0,5

0,3

Остальное

6,0 4.8

190 ° 5 8,9

21,38

126 5

4l 7

4,7

0,5

0,5

0,25

Остальное

111,5 19.9

4,9

218 2 11,0

9,0

3,4

38,0

О,Э

0 3

0,15

Остальное

6,31

24,1 58 ° 3

6,0

5,8

Oil

0,1

О ° 1

Остальное

69,5

5,7

40 5

12,О

3,9

О,1

0,1

0,05

Остальное

2i0

20,6

22,6

45,4

5.3

0 5

0,5

0,3

Остальное

4,0 45,9

95 4

19,05

173,8

9РI

5,0

6,01

0,5

0,5

0,25

Остальное

13,8

50,0 49,7

2,3

0,3

0 > 3

Oi15

Остальное

1Oi0

«2,9

2 4

33i3

Oil

0,1

0,1

Остальное

28 i l

11,6

9,7

2>7

0 ° 1

0il

0,05

Остальное

9 ° 5

1З,З

2,0

3,0

0,5

0 5

0,3

Остальное

6,0 4,85

197,6 7,8

84. 4.

25 ° 1

65,0

5,1

0 5

0,5

0,25

Остальное

6 ° 21

4,7

Сульфонол

OAA

Н41РО4

Вода

Сульфонол

ПАА кааР04

Воде

Сульфоноп

КНП-600

Аl,(004)а

Вода

Сульфонол киЦ"600

A1а(вО4)а

Вода

Супьфонол

ПАА

Ре,(ВО,), Вода

Сульфонол

flAA в 4 а

Вола

Супьфонол

IlAA

Р.с(впе)а

Вода

Сульфокоп

llAA

Рве($04)ь

Вода

Сульфонол

ПАА Рес(004)ь

Вода

Сульфоноп

IlAA

FeCI2

Воде

Сульфонол

0АА

РеС11.

Вода

Сульфонол

IlAA

РеС14

Вода

Сульфоноп

ПАА

Рес)в

Вода

Сульфонол

ПАА

РеС14

Воде

Сульфоноп

ПАА

А1С1е

Воде

Сульеонол

tIAA

А1С1у

Вода

625 896 . 239

93,3 15,5 7,0

12,2 6 ° 0 5,7 I5,7 8,5 5,0

97 7 7,1 3,5 6,78

7,9,4 7,9 7,0 7,94

57 8 ° бьв . 9 ° О, . 621 .I .

36,3 Э,8 40 " 5.48

177,8 7,8 ° 5 О

Продолжение таблицы

1717615

7 . 8 9 10

3 1 5

50,3 16,2

50 311

1ЬО,О 6,1

20,0

28,3

60,0 5,0

15,0

9,0 6,01

12е3, О,1

091

0,05

Остальное

9,9

t2 5

5,91

6,3 8,5

20,9 2,5

2,5 ч . >

Составитель Т.Фокина

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор О,Кундрик

Редактор М.Бланар

Заказ 852 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Сульаонол

IlM

@tet;

Вода

Сульаонол

ОДД

AtCtt

Вода

Сульфонол

ОДД

stet, Вода

0,3

0,3

О,t5

Остальное 6,1

0,1

0,t

0it

Остальное 3 3