Инвертный эмульсионный буровой раствор

СНИХ ЕСНИХ СООЗ СОВЕТ СОаЕЛИСТ РЕСПУБЛИН 1) С 09 К 7/ аб эмульга ч а ю щ пливо, т л ис целью зельное лизатор с яермостоГ выш 0 С н ем, что ости ра ивной у и его агрегагрязнению творатоичив ыми и ур, В.С. Вои,Н. Горецкийсследовательнефтяной иникз ородами ержит и дораств кодис гидрофиль полнитель мел, а в жит талло ерсный содеро атора ный у естве эмул глекис билиэа ы пек, омьм, ивкаче е с м натри ва поб стеринт ф е компонГлинист н с алловьп глекисл изельно 10-12 40-50 0-12 Я ЪвГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИЙ ТОРСИОМУ СВКДЕТеЛ(56) 1. Патент США3002923,кл, 252-8.5, опублик. 1961.2, Ильин Г.А. и др. Преобраэованиглинистого раствора в инверткуюэмульсию. Экспресс-информация ВНИИЭГазпром, сер. Теология, бурениеи разработка газовых месторождений",16 (40), 1977, с. 19-22 (прототип) 54)(57) ИНВЕРТНЫЙ ЭМУЛЬСИОННЫЙ БУРО ОЙ РАСТВОР, содержащий воду или гли истый раствор на водной основе, дичный продукт произвпри следующем соотнтов, мас,Х:ый раствор ка воднойили водапек, омыленныйым натриеме топливо Побочныи продукт производства фитостеринаМелкодисперсный мел17 1134594 18 хнологическне параметры эмульсии Кор НС а 10 мин 1 ми алловый пек 10 з ель топливо 45 Мел 3 5 Пленка,8 1 50,да Талловый пек 10 Дизельное топли Мел 1 О О 0 10 ода 4 ловый п ППФ 0 0 3 2 3 25 6Состав инвертнойэмульсии,.мас,Х Дизельное топливо 33 Вяз, костьсч о 1 1 о о, о 1 И И И сч сч сч1 1 Р 3 о о о сГ О 1 И сч сч сч л л л 1 1л1;э . 111 -1 1 1 1хЮ 1 Е 1 Х 11 О счСО 3л л лсч о о1 сО сч сч л л о сч с 1 л о 1 х о11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 ХОХЦОРсб Оа. 34О ФР 3 ХО Яал бМ ОВ Р 3О ОЕ 4а хОС О б ъРсчо сч счл л л л л ло сч сч о о1 ЮХ Эх мФ 1 1 1 1ДО 1 О О О О О О 1О О О И О сО сч фа сО ф И ф О сЧ ФОхА О Ц МЭ Ф И с 1 е цИ Э О х е е24 134594 ч аз оФ ао о о л 1 (б с о 1. с А е,М и Е:1 5 х Г 1 1Е оо1 1134594Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в част- э ности к буровым растворам на углеводородной основе типа- инвертных (обэ р з т е 1 ы х ) э м ул ь с ий е5Известен инвертно-эмульсионный н буровой раствор, состоящий из вод- а ной фазы, нефтяной фазы и эмульгатон ра в количестве 2,9-3,2 кг на 1 м. ( Эмульгатор, в основном, состоит из 1 О в растворимого в нефти поверхностно- ч активного вещества, относящегося б к группе амидов жирных кислот ангидро-алкилглюкамина и эфиров данных о амидов, Способ приготовления этой 15 обратной эмульсии заключается в до- м бавлении к воде нефти (дизельногоа топлива) с растворенным эмульгатон ром И. 285-54 32-3516-182-518-26 1 О 20Недостатками этого раствора являются сложность и многоступенчатость получения эмульгатора, его дефицитность и высокая стоимость. 25Наиболее близким техническим решением к изобретению является инвертный эмульсионный буровой раствор, содержащий в качестве водной фазы воду или глинистый раствор на водной основе, а в, качестве углеводородной фазы - смесь дизельного топлива или нефти с окисленным битумом, СМАДи эмульталом при следующем соотношении компонентов, вес.7.:Вода или глинистый 35раствор на воднойосновеДизельное топливоили нефть 40-60Высокоокисленный 40битум 2-4,5СМАД2-4,0Эмультал 2-3,0Приготовление указанного инвертного эмульсионного бурового раствора 45 осуществляется по следующей технологии, При непрерывной циркуляции глинистый раствор предварительно обогащается дизельным топливом до 27 вес.7 высокоокисленным битумом до 2,0 вес.% 50 и СМАДдо 2,0 вес.%. Параллельно заготавливается углеводородная фаза (УФ), содержащая эмульгатор (эмультал) и оставшуюся от расчетного количества часть дизельного топлива, 55 СМАДи высокоокисленного битума, Приготовленная Уф перемешивается с циркулирующим глинистым раствором до преобразования его в инвертнуюмул ьсию 2,Г 1Недостатком этого инвертногомульсионного бурового раствора,получаемого из глинистого раствораа водной основе, является низкаягрегативная устойчивость при загрязении частицами выбуренной породыболее 15%) и увеличении температурыыше 70 С, что в свою очередь ограни 0ивает использование раствора приурении глубоких скважин, а такжепри вскрытии горизонтов, сложенныхсыпающимися и набухающими породами.Цель изобретения - повышение теростойкости раствора до 120 С и егогрегативной устойчивости к загрязнеию гидрофильными породами.Поставленная цель достигаетсятем, что инвертный эмульсионный буровой раствор, содержащий воду или глинистый раствор на водной основе, дизельное топливо, эмульгатор и стабилизатор, дополнительно содержит мелкодисперсный мел, а в качестве эмуль.гатора содержит талловый пек, омыленный углекислым натрием, и в качествестабилизатора - побочный продукт производства фитостерина при следующемсоотношении компонентов, мас.7:Глинистый раствор наводной основе или вода 23-39Талловый пек, омыленныйуглекислым натрием 10-12Дизельное топливо 40-50Побочный продукт производства фитостерина 1-3Мелкодисперсный мел 10-12Содержание глины в глинистом растворе на водной основе должно составлять не более 10 мас,7. Талловый пек, омыленный углекислым натрием, имеет следующий состав, мас.7:Нейтральные веществаОкнсленные веществаСмоляные кислотыЖирные кислотыНатриевые соли жирныхкислот 10-20Натриевые соли смоляныхкислот 8-10Побочный продукт производства фитостерина ППФ содержит, мас,7.:Натриевые соли жирныхкислот 12-22Натриевые соли смоляныхкислот(спирт алифатическийС 14 -С 16, углеводороды)1-3Этиловый спирт 2-10 Вода Остальное 5 Талловый пек, омыленный углекислым натрием, и ППФ - побочный продукт производства фитостерина, выпускаются Соломбальским ЦБК согласноТУ 13-4000 177-174-83 и ТУ 13-05 10 ТУ 13-4000 177-174-83 и ТУ 13-05-109-82соответственно.Способ приготовления предлагаемого инвертно-эмульсионного бурового раствора заключается в следующем. 15В воде или глинистом растворе на водной основе, содержащем не более 10 мас.% глины, при непрерывном перемешивании (циркуляции) растворяют талловый пек, омыленный углекис лым натрием (50 мас.% от расчетного количества). Затем вводят дизельное топливо с растворенной в нем оставшейся частью таллового пека - УФ. В образующуюся эмульсию добавляют , 25 ППФ и мелкодисперсный мел (с размеромчастиц меньше 0.25 мм)После 40-60 минперемешивания технологические параметры эмульсии стабилизируются и она,готова к применению. 30Предлагаемый способ получения инвертной эмульсии аналогично известному предусматривает технологическийприем, согласно которому во избежание интенсивного загущения в процессе добавления к воде или глинистомураствору углеводородной фазы некоторое количество ингредиентов, в данномслучае часть эмульгатора, предварительно растворяется в воде или в 40глинистом растворе на водной основе,а другая часть - в углеводороднойжидкости, т.е. представляет собойнизкоконцентрированную УФ. Благодарятакому разделению, а также влияниюприроды эмульгатора (его способности растворяться одновременно в водеи углеводородной жидкости) и концентрации составляющих компонентовэмульгированне - обращение фаз, начи нается при содержании в растворе75-100 мас.% от расчетного количества углеводородной жидкости и эмульгатора, т.е, когда соотношение между . содержанием воды иЛи между глинистым 55раствором на водной основе и УФ (смеси дизельного топлива с талловымпеком, омыленным углекислым натрием) является сбалансированным, При этомэмульгирование протекает равномернои обеспечиваются хорошие реологические показатели эмульсии (табл. 1).На заключительном этапе вводитсявысокоэффективный стабилизатор ППФи мелкодисперсный мел,Поскольку увеличение концентрацииглины в растворе на водной основесвыше 10 мас,% сопровождается образованием в процессе обращения фазплотного осадка из гидратированныхглинистых частиц (табл. 5), то содержание глинистой фазы на требуемомуровне в промысловых условиях регулируется предварительной механической очисткой глинистого раствора наводной основе в сочетании с разбавлением его водой или водным раствором эмульгатора,Для выбора оптимального содержания таллового пека, омыленного углекислым натрием (табл. 2), ППФ (табл,3),мелкодисперсного мела (табл. 4), дизельного топлива и воды или глинистого раствора на водной основе(табл. 5), а также содержания глиныв исходном глинистом растворе (табл.6)провели ряд последовательных лабораУторных исследовании.1П р и м е р. Приготовление инверт-.,. ного эмульсионного бурового раствора.50 г таллового пека растворялив 300 г воды. Параллельно растворяли 50 г таллового пека в 480 г дизельного топливаПри интенсивном перемешивании постепенно вводили углеводородную фазу в водную. В процессеобразования эмульсии вводили 20 гППФ и 100 г мелкодисперсного мела.Через 40-60 мин после введения в систему всех компонентов и последующего непрерывного перемешивания бпределяли технологические параметры полученной эмульсии.В табл. 2-6 приведены технологические параметры рас:гворов различного состава, приготовленных по описан.ному способу.Из табл. 2 следует, что оптимальной добавкой таллового пека, омыленного углекислым натрием, следуетсчитать 10-12 мас.%. Увеличение содержания пека свыше 12 мас.% нецеле-.сообразно, поскольку оно практически не влияет на изменение технологических параметров эмульсии, в частности величины фильтрации и напряже1134594 ния пробоя. При концентрации пекаменее 10 мас,7 увеличивается фильтрация и снижаются структурно-механические показатели эмульсий (СНСй условная вязкость).Из данных табл. 3 видно, что добавка ППФ в количестве 1-3 мас.7.является наиболее приемлемой, таккак при содержании ППФ менее 1 и более 3 мас.7 увеличивается фильтрация эмульсии.Из табл. 4 видно, что при содержании мела менее О мас.7 снижаютсяСНС и вязкость, а при содержанииболее 12 мас.7 - СНС эмульсии, Исходя из этого рекомендуемая добавкамела 10-12 мас.%.На основании данных табл. 5 содержание воды в эмульсии приняторавным 23-39 мас.%, а дизельноготоплива 40-50 мас,7., поскольку присодержании воды более 39 мас.%, адизельного топлива менее 40 мас.%увеличивается вязкость и величинафильтрации; при содержании воды менее 23 мас.7, а дизельного топливаболее 50 мас.% снижаются структурномеханические показатели (вязкостьи СНС) эмульсии и возрастает фильтрация.Из данных, гриведенных в табл.б,видно, что образование плотногоосадка из гидратированных глинистыхчастиц начинается при содержаниив исходном растворе более 10 мас.%глинопорошка,Результаты сравнительных испытаний предлагаемого инвертного эмульсионного бурового раствора (по егограничным и средним значениям концентраций компонентов) с известнымсоставом (прототипом) приведены вФ Изменение условной вязкости, с, образующейсяинвертной эмульсии в зависимости от добавкинизкоконцентрированной УФ, мас.% 1 50 75 90 100 0 10 20 30 Вода 80Глинопорошок 10Талловый пек 1 О 40 41 42 45 48 98 119 120 Состав бурового растворана водной основе, мас.% табл. 7. Из данных табл. 7 следует,что после добавления до 20 мас.% негидратированного бентонитового глинопорошка и термостатирования в те 5 чение 2 ч при 120 С и давлениибО МПа эмульсии 1-3 имеют практическн неизменяющиеся значения показателя фильтрации и структурно-механические показатели (вязкость и СНС).Эмульсия 4 (известный состав) разрушается уже при температуре выше О Си содержании глинопорошка более15 вес,7.Длч приготовления глинистого раствора на водной основе можно использовать любые глинопорошки, поскольку представленные исследования выполнены в экстремальных условиях с помощью одного из лучших бентонитоваскангеля, высокая дисперсность иколлоидальность которого являютсяодной из причин загущения в процессепреобразования глинистого растворав обратную эмульсию (табл, 6). Воизбежание выпадения из эмульсии гидратированных глинистых частиц и формирования на их основе нелрокачиваемой пасты содержание глинопорошкане должно превышать 10 мас,730 В состав эмульсии наряду с необработанными глинистыми суспензиямимогут входить и стабилизированныехимреагентами глинистые растворы.Однако уже предварительные исследоЗ 5 вания показывают, что изменение свойства глинистого раствора на воднойоснове за счет введения химическихдобавок может быть использовано длярегулирования параметров получаемой40 эмульсии - улучшения ее свойств.Дизельное топливо 45ППФ 2Мел 12Вода 28 Дизельиое топливо 43ППФ 2 Технологические параметры эмульсии 3,0 Пленка 0 1,0 Пленка 0,4 То же 0,84 . 1,80 ъ 2501134594 змульсии ские парам Состав ивверт змульсии, кас/30 4 1 1,4 25 2 б 12 нка 2,08 3 4 0 О 50 Т а а Технологические параметры змульс Состав инвертнойэмульсии, мас.7 НС,Плот- ность 0 мин м и ода 3 Талловый пек ельное топл О1134594 12 Состав инвертнойэмульсии иас.Х нологические параметры эмульсии яз- . Фил В,03 7 В ловый пек 10 3 О,0 8 )25 Мел 29 Талловыи Ф Ое 5 Плен 4 3 Мел 10 25 од алловыи пе топли зельн 0,98 18 1,0 2 Мел,0 Та 6 л 4 Технологические параметры эмульсии тав инвертнойльсии, мас,Е Корка а мин 1 м О В Талловый пекДизельное топливо 41134594 Технологические параметры эмульсии НС,орка,0 мин с зельное топливо 5 2 0 ) 2 Мел енка ода 3 овый пек 10 топливо зел 0,12 )250 Пленка 0 1,02 . 5 ода 3 Талловый пе о 5 изельное 4,8 )250 О 5 е Талловый пек 10 ельное топливо 4 6 0 О,77 ел 10 да 3 алловый пек опливо 4 Дизельн П 1,04 0,84 1,80 )2 Мел Вода 3 вый пек 10 остав инвертнойэмульсии,мас.Х Мел 8Вода 3 отсть,Вяз- кост ильтргия,14Продолжение табл.416 1134594 Технологические параметры эмульсии С, Па ьтра см /3 зельное топливо 4 Пф 2 0 0,52 2 5 ел лица хнологические п етры эмульсии ВязСНС,л ь а к У,В ность ть мм см и мин В Талл пек ельное топливо 58 ППФ 2 25 1,03 ленк Вода 2 алловыи изельное топлив 0,12 25 1,03 ел 12 же ода 28 алловыи зельное иво 2