Буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород
Владельцы патента RU 2254353:
Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" (RU)
Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к составам растворов для разбуривания многолетнемерзлых пород. Технический результат - создание полимерглинистого раствора с псевдопластичными свойствами, стойкого к механодеструкции, солестойкого, способного снижать растепляемость многолетнемерзлых пород при положительной температуре, в процессе бурения скважин. Буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород, включающий бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер Праестол марки 2530 и воду, дополнительно содержит присадку, улучшающую его стойкость к механодеструкции и солестойкость, - полианионную целлюлозу высокой вязкости ПАЦ-В при следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонитовый глинопорошок 2-4, Праестол марки 2530 0,02-0,06, полианионная целлюлоза высокой вязкости ПАЦ-В 0,25-0,4, вода 95,73-97,54. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к составам буровых растворов для разбуривания многолетнемерзлых пород.
Известен для бурения в мерзлоте буровой раствор на водной основе с пониженной температурой замерзания, содержащий бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер-стабилизатор (полиакриламид), понизитель температуры замерзания (карбамид), кальцинированную соду и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинопорошок 3-5; полиакриламид 0,05-0,20; карбамид 5-25; кальцинированная сода 0,1-0,5; вода - остальное /а.с. СССР № 1046272/. К недостаткам известного раствора относится большой расход реагентов, обусловленная этим его высокая стоимость и экологическая опасность. Применение данного бурового раствора не обеспечивает снижения растепляемости многолетнемерзлых пород при бурении скважин, а также раствор подвержен воздействию солевой агрессии.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому раствору является полимерглинистая промывочная жидкость с псевдопластичными свойствами, способная снижать растепляемость многолетнемерзлых пород даже при положительной температуре и содержащая бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер Праестол (марок 2510, или 2515, или 2530, или 2540) и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: бентонитовый глинопорошок 5; Праестол марки 2510,2515 - 0,01-0,05; марки 2530,2540 - 0,005-0,01; вода - остальное /патент РФ № 2184756/.
Недостатком известного бурового раствора является его механодеструкция. Этот эффект отмечен при его практическом применении, буровой раствор сильно меняет свои реологические характеристики через несколько циклов циркуляции в скважине. Кроме того, известный буровой раствор не солестоек, а для некоторых месторождений севера Западной Сибири (например, полуострова Ямал) характерно наличие засоленных многолетнемерзлых пород.
Задача, стоящая при создании изобретения, - уменьшение протаивания стенок скважины многолетнемерзлых пород.
Технический результат, достигаемый данным изобретением, - создание полимерглинистого раствора с псевдопластичными свойствами, стойкого к механодеструкции, солестойкого, способного снижать растепляемость многолетнемерзлых пород при положительной температуре, в процессе бурения скважин.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород, включающий бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер Праестол марки 2530 и воду, отличается от известного тем, что дополнительно содержит присадку, улучшающую его стойкость к механодеструкции и солестойкость, - полианионную целлюлозу высокой вязкости ПАЦ-В при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Бентонитовый глинопорошок | 2-4 |
| Праестол марки 2530 | 0,02-0,06 |
| Полианионная целлюлоза высокой вязкости ПАЦ-В | 0,25-0,4 |
| Вода | 95,73-97,54 |
Заявляемый состав отличается от известного применением других компонентов и в другом соотношении.
Применение Праестол 2530 и полимеров на основе целлюлозы (ПАЦ-В) в заданном соотношении в составе заявляемого бурового раствора придает ему, наряду с псевдопластичными свойствами, стойкость к сдвиговым воздействиям, а также солестойкость. Механодеструкция раствора была оценена экспериментально на специально разработанной установке УМП-60 с моделированием условий циркуляции бурового раствора в скважине по метрологически аттестованной Госстандартом РФ методике выполнения измерений. Степень деструкции раствора определялась изменением его вязкости после прохождения через узел деструкции.
Экспериментально полученная зависимость вязкости от количества циклов циркуляции для раствора прототипа (Праестол 2530) и раствора смеси полимеров (Праестол 2530 и ПАЦ-В) при соотношении от 1:6 до 1:8, представлена на фигуре. Установлено, что смесь Праестола 2530 и ПАЦ-В обладает аномальной стойкостью к сдвиговым воздействиям. При циклических сдвиговых нагрузках ее вязкостные свойства не снижаются, а наоборот, увеличиваются. В экспериментах использован Праестол 2530 производства OOO «Штокхаузен Евразия». Техника и окружающая среда» по ТУ 2216-001-40910172-98, являющийся анонимным сополимером акриламида и сополимера на основе акриловой кислоты, в качестве полианионной целлюлозы использована ПАЦ-В партии № 645, произведенная в ЗАО «Полицелл» (г.Владимир) по ТУ 2231-013-32957739-00. В качестве бентонитового глинопорошка применен глинопорошок с выходом 22,5 м3/т.
Для экспериментальной проверки заявляемого состава бурового раствора в лабораторных условиях были приготовлены 11 составов (см. табл.). Технология их приготовления сводится к следующему. В стакан смесительной установки «Воронеж» наливается 800 мл воды и вводится в нее расчетное количество глинопорошка. Раствор оставляется на 24 часа при комнатной температуре для гидратации и набухания глинистых частиц, затем перемешивается в течение одного часа при скорости 3000 об/мин. Полученная глинистая суспензия обрабатывается расчетным количеством полимеров и перемешивается на миксере при той же скорости в течение 30 минут, после чего замеряются ее технологические параметры на стандартных приборах. Параметры раствора прототипа взяты из описания изобретения (таблица, поз. 10, раствор 9). Раствор прототипа приготовлен в лабораторных условиях и проверен на солестойкость (5% NaCl). Результаты экспериментов приводятся в таблице. Их анализ показывает, что оптимальные значения параметров бурового раствора достигаются при соотношении компонентов, мас.%:
| Бентонитовый глинопорошок | 2-4 |
| Праестол марки 2530 | 0,02-0,06 |
| Полианионная целлюлоза высокой вязкости ПАЦ-В | 0,25-0,4 |
| Вода | 95,73-97,54 |
Сравнение заявляемого состава раствора с прототипом позволяет говорить об экономической целесообразности его применения в связи с меньшим расходом глинопорошка, а также большей его солестойкостью и стойкостью к механодеструкции, что сокращает затраты на его дополнительную химобработку.
Буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород, включающий бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер Праестол марки 2530 и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит присадку, улучшающую его стойкость к механодеструкции и солестойкость - полианионную целлюлозу высокой вязкости ПАЦ-В при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| бентонитовый глинопорошок | 2-4 |
| Праестол марки 2530 | 0,02-0,06 |
| полианионная целлюлоза высокой вязкости ПАЦ-В | 0,25-0,4 |
| вода | 95,73-97,54 |
