Ингибирующий буровой раствор

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровым растворам на водной основе, и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород. Технический результат изобретения - повышение ингибирующих свойств раствора. Буровой раствор включает, мас.%: глинопорошок 2-3; Росфлок 99М 2-6; в качестве дополнительного ингибитора глин - хлорид калия KCl 3-5; воду остальное. 2 табл.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно 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 катионноингибирующий буровой раствор (Патент RU 2533478 C1, C09K 8/24, опубл. 20.11.2014). Катионноингибирующий буровой раствор включает, мас.%: глинопорошок 5-8; Полидадмах 7-15; дополнительный ингибитор глин - хлорид калия 3-5; воду остальное. Известный раствор имеет невысокие ингибирующие свойства.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ингибирующий буровой раствор, включающий мас.%: высококоллоидный бентопорошок марки ПБМВ 6-15, водорастворимый полимер - катионный коагулянт Росфлок марки 99М 2-6, воду - остальное (Патент RU 2468057 С2, C09K 8/24, опубл. 27.11.2012). Недостаток известного состава - низкие ингибирующие свойства раствора.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании бурового раствора, удовлетворяющего заданным требованиям.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение ингибирующих свойств раствора.

Данный технический результат достигается за счет того, что в состав бурового раствора, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, в качестве дополнительного ингибитора глин введен хлорид калия KCl при следующем соотношение компонентов, мас.%:

Глинопорошок	2-3;
Росфлок 99М	2-6;
KCl	3-5;
Вода	Остальное

Для получения дополнительного технического результата, повышения плотности, буровой раствор утяжеляют баритовым концентратом.

В качестве глинопорошка могут использоваться различные марки. Оптимальная концентрация глинопорошка зависит от его марки. С ухудшением марки глинопорошка концентрация 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. В предлагаемом буровом растворе может быть использован бентонитовый глинопорошок любой из марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ и ПКГН, который выпускается в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок». Результаты исследований приведены в таблицах с учетом использования глинопорошка марки ПБМА в составе предложенного раствора.

Росфлок 99М - катионизированный низкомолекулярный полиакриламид с функциональными группами линейно-циклической структуры. Структурная формула Росфлок 99М представлена из повторяющихся мономерных звеньев.

В товарном продукте молекулярная масса Росфлок 99М может изменяться в пределах от 0,5·10⁶ до 1,5·10⁶. Росфлок 99М выпускается по ТУ 2482-001-22361394-2001 в сухом и жидком виде различной концентрации.

Изобретение поясняется Таблицами 1-2. В Таблице 1 приведены результаты исследований по влиянию KCl на технологические показатели буровых растворов с содержанием Росфлок 99М. В таблицах 1-2 приняты следующие обозначения и сокращения: ГП - глинопорошок марки ПБМВ; ПФ - показатель фильтрации; η_пл. - пластическая вязкость; τ₀ - динамическое напряжение сдвига; СНС1/10 - статическое напряжение сдвига за 1 и 10 минут соответственно.

В процессе бурения в глинистых отложениях происходит обогащение раствора глинистой фазой и рост структурно-реологических показателей η_пл., τ₀, СНС. Из Таблицы 1 (п. 6) видно, что увеличение структурно-реологических показателей предлагаемого раствора при вводе 15% глинистого шлама не превышает допустимых значений, что свидетельствует об улучшении ингибирующих свойств предлагаемого раствора по сравнению с известным из уровня техники раствором (Таблица 1, п. 1).

Далее, ингибирующие свойства раствора оценивались по пропитке жидкости в пластичные образцы глин в испытуемой среде. Причем относительное увеличение массы в % определяется как:

Δm=(m₂-m₁)·100%/m₁,

где m₂ - масса образца, выдержанного 7 сут в испытуемой среде;

m₁ - масса исходного образца.

Таблица 2 отражает результаты исследований по усилению ингибирующих свойств раствора. Из Таблицы 2 следует, что при содержании KCl ниже 3% ингибирующие свойства раствора ухудшаются (Табл. 2, п. 1). Отсюда минимально допустимое содержание KCl составляет 3% (Табл. 2, п. 3). Увеличение содержания KCl более 5% неэффективно (Табл. 2, п. 5), так как приводит к перерасходу KCl, при незначительном повышении ингибирующих свойств раствора.

Таким образом, по результатам проведенных исследований, отраженных в Таблице 2, можно видеть, что использование Росфлок 99М и KCl в указанных количествах позволяют улучшить ингибирующие свойства раствора.

Увеличение плотности бурового раствора производится добавками барита. Предлагаемый буровой раствор обладает повышенной устойчивостью к солевой агрессии: добавка хлоридов кальция, натрия практически не влияет на технологические показатели системы.

Приготовить раствор можно следующим образом. Сначала надо перемешать воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавить Росфлок 99М и после KCl и при необходимости баритовый утяжелитель.

Буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и Росфлок 99М, отличающийся тем, что в качестве дополнительного ингибитора глин используют хлорид калия KCl при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок	2-3
Росфлок 99М	2-6
KCl	3-5
Вода	Остальное