Катионный буровой раствор

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород. Технический результат - улучшение структурно-реологических показателей раствора - пластической вязкости и динамического напряжения сдвига, управление показателем фильтрации. Буровой раствор включает, мас.%: глинопорошок 2-5,46; Полидадмах 7-15; сульфат алюминия 0,2-0,5; воду остальное. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород.

Из уровня техники известен эмульсионный буровой раствор (патент RU 2213761 C2, C09K 7/06, 10.10.2003), содержащий углеводородную фазу, карбонат кальция, минеральную соль, стабилизатор и минерализованную воду. В качестве стабилизатора раствор содержит крахмал ФИТО-РК, а в качестве минеральной соли - двухлористый магний MgCl₂ и хлористый калий KCl и дополнительно - поверхностно-активное вещество ПАВ комплексного действия ПКД-515 при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: углеводородная фаза 10-20, ПАВ комплексного действия ПКД-515 5-7, крахмал ФИТО-РК 3-4, MgCl₂ 5-10, KCl 3-5, карбонат кальция 5-30, минерализованная вода - остальное. Известный раствор имеет низкие значения удельного электрического сопротивления, что отрицательно влияет на качество геофизических исследований.

Наиболее близким к предлагаемому является буровой раствор, включающий мас. %: глинопорошок 5-8, ингибитор глин и понизитель фильтрации раствора ВПК-402 7-15 и воду (патент RU 2492208 C2, C09K 8/24, 10.09.2013). К недостаткам известного состава относятся его неудовлетворительные структурно-реологические и фильтрационные показатели.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является устранение указанного недостатка, а именно улучшение структурно-реологических показателей.

Технический результат для предлагаемого состава достигается за счет того, что в буровом растворе, включающем воду, глинопорошок и полимер хлорида диаллилдиметиламмония (Полидадмах), в качестве вспомогательного реагента дополнительно содержится сульфат алюминия при следующем соотношении компонентов, %:

Глинопорошок	2-5,46
Полидадмах	7-15
Сульфат алюминия	0,2-0,5
Вода	Остальное

В качестве вспомогательного реагента, улучшающего фильтрационные показатели в предлагаемом растворе, используется известный в бурении реагент - сульфат алюминия. Для приготовления предлагаемого раствора возможно использование глинопорошка различных марок. Оптимальная концентрация глинопорошка определяется конкретной его маркой. Так, например, для бентонитового глинопорошка ПМБА достаточна концентрация 2-3%, которая принята как базовая, а для глинопорошка марки ПБМВ концентрация составляет от 3,74% до 5,46%. С ухудшением марки глинопорошка концентрация его в растворе увеличивается, а с повышением качества концентрация уменьшается. Марка, т.е. сорт глинопорошка, в предлагаемом составе, не оказывает существенного влияния на технологические показатели раствора, а характеризует его расход.

При необходимости возможно утяжеление бурового раствора баритовым концентратом.

Изобретение поясняется с помощью таблицы(см. в конце описания), в которой приведены результаты исследований по влиянию сульфата алюминия на технологические показатели буровых растворов, стабилизированных полимером хлорида диаллилдиметиламмония таким, как катионный полимер ВПК-402.

В таблице приняты следующие сокращения и обозначения:

ПФ - показатель фильтрации;

η_{пл, комн} - пластическая вязкость при комнатной температуре;

τ_{0, комн.} - динамическое напряжение сдвига при комнатной температуре;

η_{пл, 50°} - пластическая вязкость при температуре 50°;

τ_{0, 50°} - динамическое напряжение сдвига при температуре 50°;

η_{пл, 82°} - пластическая вязкость при температуре 82°;

τ_{0, 82°} - динамическое напряжение сдвига при температуре 82°;

СА - сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃*18H₂O)

ГР - глинопорошок ПБМА;

3% ГР - 3 %-ный глинистый раствор;

* в строках 2, 8 таблицы - глинистый раствор засолен 1% CaCl₂ - 6% NaCl.

В процессе бурения в глинистых отложениях происходит обогащение раствора глинистой фазой и рост реологических показателей пластической вязкости η_пл и динамического напряжения сдвига τ₀.

Результаты экспериментов, отображенные в таблице, позволяют видеть, что при введении сульфата алюминия 0,1% в буровой раствор, содержащий глину и ВПК-402, фильтрационные показатели бурового раствора увеличиваются (таблица, п. 5). С увеличением содержания сульфата алюминия от 0,2% до 0,5% технологические показатели бурового раствора улучшаются (таблица, пп. 6-11). Дальнейшее увеличение концентрации сульфата алюминия в растворе неэффективно и приводит к перерасходу структурообразователя (таблица, п. 12) и ухудшению технологических показателей (таблица, п. 13).

Таким образом, из таблицы следует, что использование сульфата алюминия в сочетании с ВПК-402 обеспечивает управление показателем фильтрации и структурно-реологическими свойствами.

Увеличение плотности бурового раствора производится добавками барита в количестве от 5 до 150 масс. ч. на 100 масс. ч. раствора.

Предлагаемый буровой раствор готовят следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют ВПК-402 и сульфат алюминия, и при необходимости баритовый утяжелитель.

1. Буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и Полидадмах, отличающийся тем, что в качестве вспомогательного понизителя фильтрации и регулятора структурно-реологических показателей используют сульфат алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок	2-5,46
Полидадмах	7-15
Сульфат алюминия	0,2-0,5
Вода	Остальное

2. Буровой раствор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве утяжелителя используют баритовый концентрат в количестве от 5 до 150 мас.ч. на 100 мас.ч. раствора.