Буровой раствор

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к составам буровых растворов. Технический результат заключается в создании гидрофобного барьера, препятствующего контактированию глин с дисперсионной средой раствора и, кроме того, облегчению процесса его приготовления, за счет сокращения компонентного состава бурового раствора и количества реагентов. Буровой раствор, содержащий бентонитовый глинопорошок, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ-600 и воду, дополнительно содержит фурфуриловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. %: бентонитовый глинопорошок 5-8, КМЦ-600 0,5-1, фурфуриловый спирт 0,1-1, вода - остальное. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к составам буровых растворов.

Известны кальциевые растворы, содержащие, кроме глины, воды, нефти, утяжелителя, реагентов-понизителей вязкости, фильтрации и регуляторов щелочности специальные ингибирующие вещества [1].

Наиболее близким к изобретению является буровой раствор на основе комплексной соли [2], содержащий бентонитовый глинопорошок, КССБ, КМЦ-600, комплексную соль и воду. Данный раствор обладает ингибирующими свойствами по отношению к разбуриваемым глинистым породам, которые в нем меньше гидратируются и слабее набухают, что особенно актуально при разбуривании месторождений Западной Сибири, в разрезах которых преобладают глинистые и глиносодержащие породы (до 99%).

Недостатком прототипа является расход реагентов и многокомпонентность раствора, что делает процесс приготовления бурового раствора более трудоемким.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание бурового раствора, обладающего ингибирующими и гидрофобизирующими свойствами по отношению к разбуриваемым породам, и повышение его технологичности.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата с обеспечением создания гидрофобного барьера, препятствующего контактированию глин с дисперсионной средой раствора, и, кроме того, облегчения процесса его приготовления, за счет сокращения компонентного состава бурового раствора и количества реагентов.

Технический результат достигается тем, что буровой раствор, содержащий бентонитовый глинопорошок, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ-600 и воду, дополнительно содержит фурфуриловый спирт, при следующем соотношении компонентов, мас. %: бентонитовый глинопорошок 5-8, КМЦ-600 0,5-1, фурфуриловый спирт 0,1-1, вода - остальное.

Наиболее перспективны для ингибирования глинистых пород гидрофобирующие растворы, которые содержат в качестве ингибирующих добавок вещества, вызывающие гидрофобизацию глинистых пород: кремнийорганические соединения или соли высших жирных (или нафтановых) кислот. Эти соединения, вследствие своей дифильности, адсорбируются на глинистых минералах, создавая гидрофобный барьер, препятствующий контактированию глин с дисперсионной средой раствора (водой).

Аналогичной дифильностью обладает фурфуриловый спирт, который в водной среде образует трехмерный "полимер" [3].

Поэтому для получения высокоингибированного бурового раствора заменяют два основных компонента в ранее предложенном растворе на один - фурфуриловый спирт.

Это позволяет улучшить ингибирующий эффект при разбуривании глиносодержащих пород, сократить компонентный состав бурового раствора, улучшить технологические параметры за счет уменьшения значений структурно-реологических показателей.

Раствор приготавливают путем смешивания компонентов.

Сведения о компонентном составе следующие. Бентонитовый глинопорошок - Черкасский бентонитовый глинопорошок марки Б-1, выпускаемый Черкасским заводом по ГОСТ 25795-83. КМЦ-600 - высоковязкая карбоксиметилцеллюлоза [1, c. 110]. Фурфуриловый спирт относится к гетероциклическим композициям, известным как фураны, состоит из ненасыщенного кольца четырех атомов углерода и одного атома кислорода [4]. Не содержит взвешенных частиц, полностью растворим в воде и органических растворителях. Температура кипения 171^oС. Массовая доля спирта не менее 98,5%. Фурфуриловый спирт получают каталитическим гидратированием технического фурфурола при 7,5-10 МПа, либо газофазным гидрированием при низком давлении. В обоих процессах используют катализатор. Молекулярная масса (по международным атомным массам 1971 г.) - 98, 10.

Пример приготовления раствора для верхнего (максимального) предела содержания компонентов. Для приготовления 1000 г раствора смешивают 950 г воды и 50 г бентонитового глинопорошка, затем глинистую суспензию обрабатывают КМЦ-600 (20 г), фурфуриловым спиртом (10 г), при необходимости регулирования реологических свойств вводится 0,3 г НТФ (нитрилтриметилфосфоновая кислота).

Результаты исследования свойств известной и предлагаемой рецептур растворов представлены в табл. 1. Анализ данных табл. 1 показывает, что предлагаемый раствор обладает более простым компонентным составом, диапазон изменения условной вязкости находится в пределах от 19 до 64 с, водоотдача сохраняется в пределах 6-8 см³/мин. Расширяется диапазон регулирования структурно-реологических свойств: статистическое напряжение сдвига через 1 мин от 24,8 до 79 дПа, через 10 мин - от 33 до 129 дПа, пластическая вязкость от 4 до 28 мПа•с, динамическое напряжение сдвига в пределах 12-48 дПа, эффективная вязкость 5,5-27 мПа•с. При этом уровень рН соответствует 7,5-9.

Рекомендуемый состав бурового раствора (рецептуры 3-8 табл. 1), имеет высокую ингибирующую способность, что позволяет рекомендовать его для промывки скважин при разбуривании высококоллоидальных глинистых отложений. Это утверждение базируется на исследованиях его ингибирующих свойств, проведенных по известной методике В.Д.Городного [5].

Результаты исследований процессов увеличения объемов проб бентонитового глинопорошка в различных средах представлены в табл. 2 и на чертеже. Значения коэффициента набухания взяты через 360 мин, когда произошла стабилизация процесса набухания.

Анализ экспериментальных данных позволяет констатировать следующее: Наибольшим ингибирующим действием из исследуемых растворов обладают, в порядке убывания, рекомендуемые растворы: 0,1% фурфурилового спирта + 1% КМЦ-600; 1% фурфурилового спирта + 1% КМЦ-600; 0,1% фурфурилового спирта + 0,5% КМЦ-600. В растворе комплексной соли бентонитовый глинопорошок набухает в 1,69 раза больше, чем в растворе 0,1% фурфурилового спирта + 1% КМЦ-600.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что ингибирующие свойства предлагаемого бурового раствора почти в 1,5 раза (табл. 2) превышают аналогичные свойства известного раствора на основе комплексной соли, при этом за счет применения серийно выпускаемого реагента существенно снижаются производственные затраты времени на приготовление и обработку бурового раствора. Применение предлагаемой рецептуры способствует значительному сокращению осыпей и обвалов при разбуривании неустойчивых аргиллитоподобных отложений. Уменьшение гидратации и набухания глинистых отложений достигается путем повышения ингибирующих свойств данной рецептуры бурового раствора. Фурфуриловый спирт выпускается серийно промышленностью, а ввод 0,1-1% позволяет существенно снизить материалоемкость, уменьшить компонентный состав, что делает приготовление и применение бурового раствора более технологичным и менее трудоемким.

Источники информации 1. Булатов А. И. , Пеньков А.И., Просеков Ю.С. Справочник по промывке скважин. - М.: Недра, 1984, с.317.

2. Патент РФ 2103311, МПК 6 С 09 К 7/00, опубл. 1998 (прототип).

3. Козлов А. И. Фурфурол, лигнин, многоатомные спирты - ценное сырье в промышленности органического синтеза // РНТЖ. Гидролизная и лесохимическая промышленность, 1958, 6, с.10-16.

4. ГОСТ 28960-91. Технические условия. Спирт фурфуриловый. 01.07.92.

5. Городнов В. Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. - М.: Недра, 1984, с.104-136.

Формула изобретения

Буровой раствор, содержащий бентонитовый глинопорошок, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ-600 и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит фурфуриловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. %: Бентонитовый глинопорошок - 5 - 8 КМЦ-600 - 0,5 - 1 Фурфуриловый спирт - 0,1 - 1 Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3