Способ приготовления полимерглинистого бурового раствора

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к буровым растворам, применяемым при проходке вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Техническим результатом изобретения является создание способа приготовления полимерглинистого бурового раствора, обеспечивающего повышенную жизнеспособность, учитывающего скважинные условия и приводящего к улучшению технико-экономических показателей бурения, а также качества вскрытия продуктивных пластов. В способе приготовления полимерглинистого бурового раствора путем механического перемешивания входящих в его состав компонентов: глины, кальцинированной соды Na₂CO_3, солестойкого полимера в воде, причем сначала приготавливают полимерный раствор, затем в него вводят глину, в качестве солестойкого полимера используют Dk-Drill или PraeStol-2540, в качестве воды – техническую воду и дополнительно стабилизатор-структурообразователь – карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃, полимерный раствор приготавливают, последовательно вводя в техническую воду Na₂CO_3, КМЦ, указанный солестойкий полимер, Al₂(SO₄)_3, глину вводят в виде диспергированной во времени суспензии плотностью Р=1100-1120 кг/м³, утяжеленной мелом до необходимой плотности Р=1160-1350 кг/м³, дополнительно обработанной Na₂CO₃ и КМЦ, в соотношении Vп.р : Vг.с = 1:0,75 - 1:5, где Vп.р – объем полимерного раствора, м³, Vг.с – объем указанной глинистой суспензии, м³, при следующем соотношении компонентов полимерного раствора, мас.%: Na₂CO₃ 0,3–0,5, КМЦ 0,25–0,35, указанный солестойкий полимер 0,05–0,15, Al₂(SO₄)₃ 0,012–0,015, техническая вода остальное.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к буровым растворам, применяемым при проходке вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Известен полимерглинистый буровой раствор (1), в полном описании которого приводится способ его приготовления, заключающийся в механическом перемешивании входящих в состав компонентов, таких как глина, вода и стабилизатор-структурообразователь, при этом в качестве последнего берут отходы производства изопропилового спирта со стадии отстоя спирта-сырца и ректификации эпюрата и дополнительно вводят каустическую соду при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина 10-30, отходы производства изопропилового спирта 5-30, каустическая сода 0,1-0,8, вода остальное.

Наиболее близким аналогом является способ приготовления полимерглинистого бурового раствора (2), содержащего глину, стабилизатор-структурообразователь, полиакриламид, кальцинированную соду и воду, при следующем содержании компонентов, мас.%: глина 40-60; полиакриламид 0,018; кальцинированная сода 0,5; вода остальное, путем механического перемешивания входящих в его состав компонентов, причем сначала приготавливают полимерный раствор, затем в него вводят глину.

Общими недостатками указанных выше растворов является недостаточная жизнеспособность, т.е. недолговечность приготовленных растворов вышеотмеченными способами. Объясняется это тем, что известные способы при их осуществлении не учитывают сложные скважинные условия, и приготовленные полимерглинистые растворы в агрессивной среде теряют стабильность, а восстановление реологических свойств требует частых добавлений того или другого необходимого реагента. Кроме того, по вышеотмеченным причинам и они не обладают достаточно выносящей способностью выбуренной породы, что приводит к снижению показателей проходимости долота, особенно при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Способы также не учитывают использование приготовленных растворов при вскрытии бурением продуктивных пластов.

Техническим результатом изобретения является создание способа приготовления полимерглинистого бурового раствора, обеспечивающего повышенную жизнеспособность, учитывающего скважинные условия и приводящего к улучшению технико-экономических показателей бурения, а также качества вскрытия продуктивных пластов.

В способе приготовления полимерглинистого бурового раствора путем механического перемешивания входящих в его состав компонентов: глины, кальцинированной соды Na₂CO_3, солестойкого полимера в воде, причем сначала приготавливают полимерный раствор, затем в него вводят глину, в качестве солестойкого полимера используют Dk-Drill или PraeStol-2540, в качестве воды – техническую воду и дополнительно стабилизатор-структурообразователь – карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃, полимерный раствор приготавливают, последовательно вводя в техническую воду Na₂CO_3, КМЦ, указанный солестойкий полимер, Al₂(SO₄)_3, глину вводят в виде диспергированной во времени суспензии плотностью Р=1100-1120 кг/м³, утяжеленной мелом до необходимой плотности Р=1160-1350 кг/м³, дополнительно обработанной Na₂CO₃ и КМЦ, в соотношении Vп.р:Vг.с=1:0,75-1:5, где Vп.р – объем полимерного раствора, м³, Vг.с – объем указанной глинистой суспензии, м³, при следующем соотношении компонентов полимерного раствора, мас.%: Na₂CO₃ 0,3–0,5, КМЦ 0,25-0,35, указанный солестойкий полимер 0,05–0,15, Al₂(SO₄)₃ 0,012–0,015, техническая вода остальное.

Введение кальцинированной соды в полимерный раствор способствует растворению КМЦ и обеспечивает устойчивые связи в тиксотропном составе, а сернокислый алюминий Аl₃(SO₄)₃ использован для равномерной сшивки полимера.

Приготовление полимерглинистого бурового раствора предлагаемым способом осуществляют следующим образом.

Сначала готовят полимерный раствор. Для этого емкость заполняют технической водой. Затем при постоянной круговой циркуляции вводят последовательно кальцинированную соду Na₂СО₃, КМЦ и солестойкий полимер типа Dk Drill или PraeStol-2540 и сернокислый алюминий Аl₃(SO₄)₃. При этом расход реагентов для приготовления водного раствора полимера составляет, кг/м³:

Na₂СО₃ 3-5

КМЦ 2,5–3,5

Dk Drill или PraeStol-2540 0,5–1,5

Al₂(SO₄)₃ 0,12–0,15

Затем заранее приготовленную глинистую суспензию плотностью Р=1100-1120 кг/м³ тщательно диспергированной глины во времени в воде в условиях глинозавода или на базе производственного обслуживания утяжеляют мелом до плотности 1160-1350 кг/м³. Затем готовую глиномеловую суспензию, обработанную необходимыми химическими реагентами, например Na₂СО₃ и КМЦ, смешивают с полимерным раствором в соотношении Vп.р:Vг.с=1:0,75-1:5, где Vп.р - объем полимерного раствора, м, Vг.с - объем глиномеловой суспензии, м³.

Перемешивание глинистомеловой суспензии с полимерным раствором можно осуществить и в скважинных условиях по такой схеме: емкость - буровой насос - чанок ЦА - буровой насос ЦА - емкость.

Пример: Расход реагентов для приготовления водного раствора полимера составляет, мас.%: Na₂СО₃ 0,5, КМЦ 0,25, PraeStol-2540 0,05, Al₂(SO₄)₃ 0,014, техническая вода 99,186. Глинистую суспензию берут плотностью Р=1100 кг/м³, утяжеляют мелом до плотности 1160 кг/м³. Затем готовую глиномеловую суспензию, обработанную необходимыми химическими реагентами, например Na₂СО₃ и КМЦ, смешивают с полимерным раствором в соотношении Vп.р:Vг.с=1:0,75, где Vп.р - объем полимерного раствора, м, Vг.с - объем глиномеловой суспензии, м³.

Готовый для использования при бурении скважины полимерглинистый или полимерглиномеловой имеет такие реологические характеристики:

Плотность, кг/м³ 1030-1300

Вязкость, с 25-60

Фильтроотдача, см за 30 мин по MB-6 3,5-4,5

рН 8-9

Толщина глинистой корки, мм 0,3-0,5

Как видно из приведенных выше характеристик, полимерглинистый буровой раствор, приготовленный заявленным способом, обладает хорошими реологическими показателями, не требует использования дефицитных и дорогих компонентов для приготовления бурового раствора, его плотность и другие характеристики можно изменить в широких пределах в зависимости от проходимых пород разреза и вскрывать продуктивные пласты на равновесии.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.

Приготовленный полимерглинистый буровой раствор заявляемым способом стоек агрессивным воздействиям солей скважинной жидкости, забойной температуре и давлению и отвечает требованиям защиты окружающей среды и Госгортехнадзора по величине создаваемой регрессии давления столба бурового раствора над пластовыми давлениями при вскрытии продуктивных горизонтов в комплексе с малым содержанием глины, способствует сохранению их коллекторских свойств. Обладает высоким выносящим выбуренной породы свойством, обеспечивает безаварийную проводку скважины, увеличивает проходку на долото, улучшает работу забойного двигателя.

Вышеперечисленные положительные качества бурового раствора, приготовленного заявляемым способом, вытекают из широких промысловых его испытаний при бурении нефтяных скважин буровыми предприятиями Альметьевска и Азнакаево. Широкое использование предложения на буровых предприятиях даст ощутимые экономические выгоды.

Источники информации

1. Патент РФ №2110551, кл. 6 С 09 К 7/04, БИ №13, 1998 г.

2. Патент РФ №2103313, кл. 6 С 09 К 7/02, БИ №3, 1998 г. (наиболее близкий аналог).

Формула изобретения

Способ приготовления полимерглинистого бурового раствора путем механического перемешивания входящих в его состав компонентов: глины, кальцинированной соды Na₂CO₃, солестойкого полимера в воде, причем сначала приготавливают полимерный раствор, затем в него вводят глину, отличающийся тем, что в качестве солестойкого полимера используют Dk-Drill или PraeStol-2540, в качестве воды – техническую воду и дополнительно стабилизатор-структурообразователь – карбоксиметилцеллюлозу КМЦ и сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃, полимерный раствор приготавливают, последовательно вводя в техническую воду Na₂CO₃, КМЦ, указанный солестойкий полимер, Al₂(SO₄)₃, глину вводят в виде диспергированной во времени суспензии плотностью Р=1100-1120 кг/м³, утяжеленной мелом до необходимой плотности Р=1160-1350 кг/м³, дополнительно обработанной Na₂CO₃ и КМЦ, в соотношении

V_п.р : V_г.с = 1:0,75 - 1:5,

где V_п.р - объем полимерного раствора, м³;

V_г.с - объем указанной глинистой суспензии, м³,

при следующем соотношении компонентов полимерного раствора, мас. %:

Na₂CO₃ 0,3 - 0,5

КМЦ 0,25 - 0,35

Указанный солестойкий полимер 0,05 - 0,15

Al₂(SO₄)₃ 0,012 - 0,015

Техническая вода Остальное