Смазочная добавка для буровых растворов

 

Смазочная добавка относится к бурению продуктивных горизонтов нефтяных, газовых и геолого-разведочных скважин, получению химреагента поверхностно-активного вещества - смазочной добавки, обработке буровых растворов при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин с целью сохранения первоначальных коллекторских свойств продуктивного пласта. Техническим результатом является улучшение смазочных, технологических свойств бурового раствора и получения низкого показателя межфазного натяжения фильтрата бурового раствора на границе с керосином. Смазочная добавка для буровых растворов содержит, мас.%: жирные кислоты триглицеридов с числом углеродных атомов от 14 до 24 50 - 80, нейтрализующий агент 3 - 6, полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6 - 12 мономерными звеньями в радикале 5-30 и воду остальное. 4 табл.

Изобретение относится к бурению нефтяных, газовых и геолого-разведочных скважин, а именно к смазочным добавкам - лубрикантам буровых растворов.

Известен состав промывочной жидкости для бурения скважин, включающий глину, воду, реагент T-80, гипан и в качестве смазочной добавки гудроны соапстока ГС растительных и животных жиров /1/.

Наряду с высокими смазочными и антифрикционными свойствами состав обладает и недостатками - низкой технологичностью, узким диапазоном функциональных возможностей и одновременно высокой диспергирующей способностью глинистых частиц.

Известна смазочная композиция для обработки буровых растворов /2/, содержащая натуральную жиромассу, нейтрализующий агент и добавку, состоящую из следующих компонентов, мас.%: Натуральная жиромасса - 60-90 Нейтрализующий агент - 2-5 Сульфированный рыбий жир - 2-10 Вода - Остальное Указанный состав малотоксичен, улучшает смазочные свойства бурового раствора. Однако буровой раствор, обработанный вышеуказанной композицией, имеет резкий неприятный запах и не исключает возможность пенообразования, кроме того, фильтрат бурового раствора имеет высокие значения межфазного натяжения на границе с керосином.

Известно применение в качестве смазочной добавки к буровым растворам смеси /3/, состоящей из следующих компонентов, мас.%: Гудрон соапстока чернохлопкового масла - 10-15 Сульфатное мыло, образующееся при сульфатной варке древесины в щелочной среде - 9-14 Вода - Остальное Недостатком является резкое увеличение условной вязкости и статического напряжения сдвига, а также ухудшение липкости, обработанного смазочной добавкой бурового раствора.

Наиболее близким аналогом является смазочная добавка к буровым растворам, содержащая (мас.%): жирные кислоты с числом углеродных атомов от 16 до 18 оксиэтилированные 6-12 молями окиси этилена 15-40, жирные кислоты с числом углеродных атомов от 14 до 24 50-80, нейтрализующий агент 3-6 и воду - остальное. /4/.

Однако известный состав наряду с высокими показателями смазочных свойств бурового раствора обладает недостаточно высоким показателем межфазного натяжения фильтрата бурового раствора на границе с керосином.

Для снижения межфазного фильтрата бурового раствора на границе с керосином, в настоящее время, применяются поверхностно-активные вещества (ПАВ) типа ОП-10 и другие вводом в буровой раствор в объеме 2-3% мас. В результате достижения высоких показателей межфазного натяжения фильтрата бурового раствора на границе с керосином смазочные свойства такого бурового раствора имеют невысокие показатели.

Технической задачей предлагаемого изобретения является сохранение высоких показателей смазочных свойств таких, как снижение коэффициентов трения на границе "металл-металл" и "металл-глинистая корка" в пресных, ингибированных буровых растворах и одновременно достижение низких значений межфазного натяжения фильтрата бурового раствора на границе с керосином с целью сохранения первоначальных коллекторских свойств продуктивного пласта.

Поставленная задача решается тем, что смазочная добавка для буровых растворов, содержащая жирные кислоты триглицеридов с числом углеродных атомов от 14 до 24, нейтрализующий агент и воду, дополнительно содержит полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Жирные кислоты триглицеридов с числом углеродных атомов от 14 до 24 - 50 - 80
Нейтрализующий агент - 3 - 6
Полиэтиленглюколевый эфир моноизононилфенола с 6 - 12 мономерными звеньями в радикале - 5 - 30
Вода - Остальное
Составы смазочной добавки ФК 2000 Плюс (примеры 1-5) и известных (примеры 6-7) приведены в табл. 1.

Технологические показатели 0,5%-ного водного раствора выше указанных смазочных добавок по примерам 1-7.

Приготовление смазочной композиции осуществляют следующим образом.

В реактор загружают натуральную жиромассу, содержащую жирные кислоты триглицеридов, например до 40-50^oC, затем в реактор добавляют расчетное количество нейтрализующего агента (КОН или другой), для частичной нейтрализации свободных кислот. Массу перемешивают в течение 45-75 мин. В процессе перемешивания вводят расчетное количество полиэтиленгликолевого эфира моноизононилфенола, доводят температуру до 60 - 70^oC и перемешивают в течение 1,5 - 2,0 ч. Готовый продукт сливают в тару.

Для оценки эффективности предлагаемой смазочной добавки в лабораторных условиях проведены предварительные исследования. Исследовано влияние соотношения всех исходных ингредиентов (композиций) 0,5% водного раствора на технологические свойства растворов на стандартных приборах в соответствии с методикой контроля параметров буровых растворов РД 39-22-645-81.

Смазочные свойства определяли по коэффициенту трения (K_тр) пары "металл-металл" на приборе фирмы NL Baroid (США) в соответствии с международным стандартом API R13B (при нагрузке 11,3 н.м., 60 об/мин) и по коэффициенту сдвига глинистой корки (КСК).

Пенообразующая способность образцов смазочных добавок оценивалась на 5%-ных водных растворах, перемешанных в течение 3 мин при 9500-11000 об/мин. Пенообразующая активность (П, см³) определялась как разность между объемами вспененного раствора после 5 мин отстаивания (Y_p) и объемом исходного раствора (200 см³) по формуле: П = Y_p - 200 см³. Вспениваемость (B, %) водного раствора рассчитывали по формуле: B = (Y_p - 200) · 100%.

Поверхностное натяжение (в мН/м) 0,5%-ного водного раствора смазочной добавки на границе с керосином определяли сталагмометрическим методом. Результаты испытаний образцов приведены в табл. 2.

Сравнительные исследования образцов показали высокую эффективность вводимого полиэтиленгликолевого эфира моноизононилфенола, коэффициент трения и коэффициент сдвига глинистой корки находятся на уровне высокоэффективных смазочных добавок ФК-2000 и Трибос, одновременно с полученными низкими значениями поверхностного натяжения водного раствора смазочной добавки на границе с керосином и низким значением пенообразования.

Предложенная смазочная добавка хорошо совместима с водой, с пресными и ингибированными буровыми растворами.

Экспериментальные исследования отечественной смазочной добавки ФК-2000 Плюс и импортной марки BIODRILL (США) по эффективности снижения поверхностного натяжения (мН/м) водных растворов на границе с керосином и коэффициента трения (K_тр) водных растворов представлены в табл. 3.

Фактические значения коэффициентов бетта и ОП, полученные на кернах Самотлорского месторождения (пласты ЮВ1, БВ8, БВ9) с использованием ингибирующих буровых растворов, с обработкой и без обработки ФК-2000 Плюс представлены в табл. 4.

Источники информации
1. Авторское св. СССР N 1263704, C 09 K 7/02.

2. Патент РФ N 2106381, C 09 K 7/02.

3. Авторское св. СССР N 715616, C 09 K 7/02.

4. Патент РФ N 2106382, C 04 K 7/02, 1998.0

Формула изобретения

Смазочная добавка для буровых растворов, содержащая жирные кислоты триглицеридов с числом углеродных атомов от 14 до 24, нейтрализующий агент и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6 - 12 мономерными звеньями в радикале при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Жирные кислоты триглицеридов с числом углеродных атомов от 14 до 24 - 50 - 80
Нейтрализующий агент - 3 - 6
Полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6 - 12 мономерными звеньями в радикале - 5 - 30
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3