Буровой раствор

 

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к составам буровых растворов на водной основе. Техническим результатом является создание бурового раствора малокомпонентного, обладающего повышенной удерживающей способностью с низкой фильтрацией, экологически малоопасного и экономичного. Буровой раствор для горизонтальных скважин, содержащий воду, кольматант и полимер, в качестве кольматанта содержит измельченный мрамор ТУ 2144-042-00158758-99, полимера - Праестол марки 2540 и дополнительно содержит карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%: измельченный мрамор ТУ 2144-042-00158758-99 9-16, Праестол марки 2540 0,4-0,6, карбамид 6-8, вода остальное. 1 табл.

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к составам буровых растворов на водной основе для проводки горизонтальных скважин.

Существующий опыт бурения таких скважин показывает, что сложные проблемы, возникающие в стволе при горизонтальном бурении, могут быть минимизированы путем правильного выбора состава и показателей буровых растворов на водной основе. Определены основные требования к таким растворам: высокая очищающая и несущая способность, высокие смазывающие свойства, максимальная защита пород в продуктивной зоне /Выбор типа и свойств буровых растворов для бурения скважин с горизонтальными стволами. ЭИ. Нефтяная промышленность. Зарубежный опыт. Сер. Техника и технология бурения скважин. 1988. Вып. 19. Fluid program fuilt arount the cleaning, protecting formation. Horizontal Wells-4 /Harveg F. Oil and Gas I, 1990, 80 45, р. 38-41/.

Известен буровой раствор, разработанный фирмой Kelco Oil Group на основе природного биополимера ксанвис в концентрации 4,3 кг/м³ /Biopolimer fluids сliminate horizontal well problems Seheult M/ Srefel I Word Oil, 1990, 1 vol. 210, 1, р.49-59. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ЗИ -M.: ВНИИОЭНГ, 1990, вып.10/. Этот раствор имеет высокое значение показателя фильтрации (18 см³/30 мин). При бурении в глинистых отложениях высокая фильтрация нежелательна, так как это способствует излишнему диспергированию разбуриваемых пород, ухудшает условия вскрытия пласта. Импортные полимеры типа ксанвис имеют высокую стоимость (порядка 20000 дол. США за 1 тонну), отечественных аналогов нет.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому буровому раствору является раствор для горизонтальных скважин, содержащий в маc.%: мел 9; коротковолокнистый асбест камерного сорта марки К-6-30 1,0-1,5; эксол смесь предельных и непредельных жирных спиртов 1,0-1,5; полиэтиленоксид м.м. 3,0-3,6•10⁶ 0,4-0,5; гидролизованный полиакрилонитрил "унифлок" м.м. 3,5•10⁷ 0,3-0,5; вода остальное /патент России 2087516, опубл. 20.08.97, БИ 23/.

К недостаткам известного раствора относится его многокомпонентность, слабая удерживающая способность при остановках бурения (это обусловливается низким значением статического напряжения сдвига), что может привести к зашламлению ствола. Применение в известной рецептуре коротковолокнистого асбеста хотя и в небольших количествах экологически опасно. Значительное содержание полимеров в таком количестве делает его применение дорогим.

Задача, стоящая при создании изобретения, - безаварийная проводка горизонтальной скважины и увеличение ее продуктивности.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, - создание бурового раствора малокомпонентного, обладающего повышенной удерживающей способностью с низкой фильтрацией, экологически малоопасного и экономичного.

Поставленная задача и технический результат достигаются использованием бурового раствора для горизонтальных скважин, содержащего воду, кольматант и полимер, в качестве кольматанта он содержит измельченный мрамор ТУ 2144-042-00158758-99, полимера - Праестол марки 2540, дополнительно содержит карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%: Измельченный мрамор ТУ 2144-042-00158758-99 - 9-16 Праестол марки 2540 - 0,4-0,6 Карбамид - 6-8 Вода - Остальное Сравнительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый буровой раствор отличается от известного содержанием других компонентов. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

В предлагаемом изобретении полимер Праестол 2540 и комплексообразующая соль карбамид образуют водный гель, обладающий начальными структурными свойствами (статическое напряжение сдвига 11/14-12/14 дПа). Это обстоятельство позволяет отказаться от использования в качестве структурообразователя коротковолокнистого асбеста, как в растворе прототипа. Образовавшийся гель способен удерживать во взвешенном состоянии измельченный мрамор, который дополнительно повышает его устойчивость. Таким образом, заявляемый состав компонентов придает раствору новые качества, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию изобретательский уровень.

Праестол 2540 представляет собой анионный сополимер акриламида и анионного сомономера акриловой кислоты высокой молекулярной массы. Производит полимер ЗАО "Компания Москва-Штокхаузен-Пермь" по ТУ 2216-001-40910172-98. В предлагаемом изобретении Праестол марки 2540 выполняет функцию гелеобразующего агента.

Карбамид (мочевина) - полный амид угольной кислоты имеет формулу В данном составе он выполняет функцию комплексообразователя. Является многотоннажным продуктом большой химии, используется как удобрение, в синтезе пластмасс и др. В экспериментах использован карбамид марки "чда" по ГОСТ 6691-77. В качестве кольматанта использован измельченный мрамор по ТУ 2144-042-00158758-99, который соответствует следующим требованиям: плотность, кг/м³ - не менее 2,7; содержание основного вещества СаСО₃, мас.% 7 96;
содержание влаги, мас.% 1;
рH водной вытяжки при 10% содержании тв. фазы 7,5-8;
гранулометрический состав: 45-71 мкм (20 мас.%), 71-160 мкм (20 мас.%), 160-315 мкм (80 мас.%).

Назначение кольматанта - защита продуктивного пласта, а также придание буровому раствору необходимой плотности. Является продуктом утилизации отходов мраморной крошки и заменителем природного мела.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава бурового раствора в лабораторных условиях приготовлены пять составов (таблица). Приготовление растворов осуществлялось следующим образом: готовилась карбонатная суспензия из измельченного мрамора при интенсивном перемешивании на миксере "Воронеж" при 3000 об/мин в течение 30 минут. Полученная смесь обрабатывалась расчетным количеством полимера и карбамида и также перемешивается в аналогичных условиях в течение 30 минут. После окончания перемешивания замеряются технологические параметры полученной системы на стандартных приборах: плотность пикнометром; условная вязкость СПВ-5; фильтрация ВМ-6; статическое напряжение сдвига СНС-2; водородный показатель рН 340; липкость корки ФСК-2 (Уфимский нефтяной институт). Параметры раствора прототипа взяты из описания изобретения.

Анализ таблицы позволяет сделать вывод о том, что заявляемый раствор при оптимальном соотношении компонентов (поз.2, 3, 4 таблицы) в сравнении с прототипом (поз.1 таблицы) имеет более высокое значение статического напряжение сдвига (~ в 3 раза), удовлетворительную фильтрацию (7-8 см³), соответствующие смазочные свойства (ϕ_тр=025) и другие показатели, соответствующие требованиям, предъявляемым к буровым растворам для горизонтальных скважин.

Использование предлагаемого бурового раствора за счет увеличения удерживающей способности позволяет улучшить условиях очистки горизонтального ствола скважины, т.е. увеличить скорость ее проводки. Кроме того, применение заявляемого раствора позволит упростить технологию приготовления за счет снижения числа компонентов, в нем содержащихся, снизить его стоимость и уменьшить экологическую опасность.

Формула изобретения

Буровой раствор для горизонтальных скважин, содержащий воду, кольматант и полимер, отличающийся тем, что в качестве кольматанта он содержит измельченный мрамор ТУ 2144-042-00158758-99, полимера - Праестол марки 2540 и дополнительно содержит карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Измельченный мрамор ТУ 2144-042-00158758-99 - 9-16
Праестол марки 2540 - 0,4-0,6
Карбамид - 6-8
Вода - Остальноеу

РИСУНКИ

Рисунок 1