Способ регулирования свойств бурового раствора в процессе циркуляции

,Р ахмудовехин,ССР.60-6. ичес- Г Р 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СЕИД(46) 07,12.83, Бюл, Р 45 (72) У.Д, Мамаджанов, С.З, М Н.А. Мариампольский, С,А, Ал Я.Р. Исламов и Г.И. Афонин (71) Среднеазиатский научно-исследовательский институт природного газа(53) 622. 243144. 2( 0888) (56) 1. Известия АН Узбекской Сер. техн, наук., 1977, Р 6, с2. Реферативный научно-техн кий сборник "Бурение", ВНИИОЭН 1977, с. 20-22.3, Доклады АН Узбекской ССР 1976, с. 18-20.4. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2736507/22-03, кл. Е 21 В 21/00, 1979 (прототин). 80124 А(54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТБУРОВОГО РАСТВОРА В ПРОЦЕССЕ ЦИРКУЛЯЦИИ путем обработки его в зоне отрицательного электрода диафрагменного электролизера с одновременным контролем за текучестью раствора о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения эффективности способа, при отклонении величины текучести от заданного значения изменяют интенсивность электрического воздействия на раствор до достижениявеличины редокс-потенциала буровогораствора в пределах:от -100до 500 мВ.Изобретение относится к способамрегулирования свойств прокачиваемыхглинистых суспенэий, используемыхв мимической, горнообогатительнойпромышленности и в строительном деле, а также в нефтяной и газовой промышленности и геологоразведочныхпредприятиях при бурении нефтяныхи газовых скважин,Известен способ улучшения прокачиваемости бурового раствора вве Одением добавки масляного гудрона,согласно которому регулированиесвойств бурового раствора, снижение давления в циркуляционной системе составляет 15. Оптимальнаяконцентрация гудрона составляет 2от объема бурового раствора Я ,Однако введение этой добавки при"водит к увеличению предельного напряжения сдвига ьо и условной вязкости Т. Гудрон представляет собой 20массу высокой консистенции и передупотреблением требуется разбавлениес соляркой в соотношении 1:1.Известен также способ снижениягидравлических сопротивлений, т.е. 5повышения текучести, путем улучшениясмаэочных свойств буровых растворовдобавками ГКЖ, являющейся кремнийорганическим соецинением этилсиликона"та натрия. Технические требования кэтому веществу определены в ИРТУ-б-273-бЗ. Оптимальная концентрациясоставляет 0,6-0,ВЪ от объема 2 .При этом снижение гидравлическихсопротивлений при турбулентном течении суспензий осуществляют также полимерной добавкой полиакрилами"да ПМ) Я .ПАА приводит к снижению коэффи"циента гидравлических сопротивленийдвухФазной системы, в частности гли". 40нистой суспензии при вводе его в количестве 0,01.Однако добавки его приводят квспениванию бурового раствора,Недостатком данных способов регулирования свойств бурового раствора является то, что практически всеизвестные добавки, повьцаая текучесть,оказывают также нежелательное побочное воздействие на буровой раствор,при этом определяются трудность промпаленного освоения и зависимостьдействия добавок от температуры и ихневосполнимостьи определенные организационные и экономические труднос"ти, связанные с необходимостью специальной подготовки добавок,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способрегулирования свойств бурового раствора в процессе циркуляции, заклю Очавлцийся в том, что в процессе промывки скважины контролируют деста,билизирующее воздействие со стороныагрессивных пластов на буровой раствор по окислительно-восстановитель ному потенциалу раствора и при изменении его .окислительно-восстановительных свойств раствор обрабатываютв одной иэ эон электрода диафрагменного электролиэера Я .Однако согласно известному способу при регулировании свойств раствора не учитывается изменение еготекучести, которое определяет гидравлические сопротивления потокараствора в системе циркуляции. В результате неучета этого важного технологического параметра и отсутствияподбора соответствующих оптимальныхрежимов электрообработки буровогораствора для выбора оптимальных параметров текучести раствора резкоснижается эффективность известногоспособа,Цельв изобретения является повышение эффективности способа.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу регулирования свойств бурового раствора впроцессе циркуляции путем обработки его в зоне отрицательного электрода диафрагменного электролиэерас одновременным контролем за текучестью раствора, при отклонениивеличины текучести от заданного значения изменяют интенсивность электрического воздействия на раствордо достижения величины редокс-потенциала бурового раствора в пределах от - 100 домв,Сущность изобретения заключается в следующем,При проведении исследований установлейо., что при прокачивании глинистого раствора, подвергнутого электровоздействию до достижения редокс-потенциала - 100 - 500 мВ,происходит снижение давления в циркуляционной системе, обусловленноеповышением текучести.улучшение текучести бурового раствора объясняется следующим,Буровой раствор представляет собой гетерогенную жидкую системус обязательным наличием в ней частиц твердой фазы ионов и полиэлектролитов полимеров, в состав молекулкоторых входят группы, способныек ионизации. В числе химических реа"гентов, используемых для обработкибуровых растворов, применяются полиэлектролиты-стабилизаторы защищающие частицы от коагуляций при воздействии температуры и минеральныхсолей,Размеры молекул полиэлектролитов,как и другие их свойства, могут меняться в широких пределах,Молекулы полиэлектролитов"стабилизаторов могут с увеличением степени иониэации удлиняться в пять иболее раэ,Наличие в растворе длинных нитевидных молекул реагентов подавляетлокальную турбулентность с масштабом пульсаций, меньшим длины молекул. Поэтому при электравоздействиина буровой раствор адсорбирукщиесяна активных центрах макромолекулыионы О и ОН приводят к отталкиванию звеньев цепи полимера другот друга, что вызывает распрямлениемолекулй и обуславливает гашениетурбулентности, т.е. увеличение линейного размера молекулы приводит к 10росту текучести бурового раствора.При течении с определенной критической скоростью на,границе глинистая корка - буровой раствор образуется слой прозрачной воды, 15При циркуляции бурового раствора,прошедшего электрообработку, на стенках отлагается отрицательно заряженная глинистая корка, отталкивающеевзаимодействие которой с также отрицафтельно заряженным одслоем прозрачной воды приводит к уменьшению коэф"фициента гидравлических сопротивлений циркуляционной системы.На чертеже показана схема реализации способа,25На дно желобной системы 1 устанавливается положительный электрод2, изолированный от желобной систе-.ьы текстолитовымн пластинами 3, Натекстолитовых шарнирах 4 устанавливается перфорированный отрицательный электрод 5, расположенный подуглом к течению раствора (перфорацияслужит для выхода электродбработанного раствора . 35Электрод 2 подключается к положительному полюсу, а электрод 5к отрицательному полюсу источника постоянного тока б.До обработки электрод 5 находится в вертикальном положении,Перед началом обработки электрод5 опускается и включается источникпостоянного тока. Предварительно замеряется редокс-потенциал, буровогораствора, Время электрообработкиопределяется по формулеЯ 2где Цм(ч) - производительность насоса, м /ч,3,Э - диаметр труб, скважины,м;Чм) - глубина скважины на начало обработки, м,Производят контроль текучести накапиллярном вискозиметре или СНС.Если в течение цикла обработки текучесть бурового раствора улучшиласьнезначительно (5-10), то интенсивность увеличивается до максимума 100 кл/л,Редокс-потенциал системы необходимо доводить до - 500 мВ, Частота электрообработки бурового раствора производится по мере ухудшениятекучести бурового раствора и определяется выходом системы (скважина-пласт) из равновесного состояния, что контролируется величинойредокс-потенциала системы,Величина редокс-потенциала системы контролируется каломельным электродом Крюкова б, показания которого регистрируются вторичным прибором. Значение редокс-потенциаласистемы менее 100 мВ обусловленонезначительным улучшением текучести,Максимальное значение (-500 мВ)гранично ввиду того, что выбуренная мелкофракционная глинистая фаза,активно диспергируется в результате мощного пептизирующего действия дисперсионной среды, что приводит к увеличению вязкости бурового раствора и сложности удалениявыбуренной породы из раствора. Поддержание окислительно-восстановительного потенциала (редокс-потенциала) в пределах до - 500 мВ приводитк снижению давления в циркуляционнойсистеме на 25.П р и м е р. Приготовленный буровой раствор обрабатывают в электрическом ноле постоянного тока в зонеотрицательного электрода дифрагменного электролизера.при интенсивностиэлектровоздействия 40 кл/л, при величине редокс-потенциала бурового раствора - 50 мВ. Текучесть буровогораствора измеряется на капиллярномвискозиметре при длине капилляра30 см и диаметре 0,3 см. Интенсивность электровоздействия монотонноувеличивают, повышая редокс-потенциалдо - б 00 мВ и интенсивность до120 кл/л.Значение текучести бурового раствора (спз= в зависимости от интенсивности электрообработки и редокспотенциала бурового раствора представлены в таблице.-50 0,036 0,0066 0,028 0,071 0,088 0,055 0,016 0,0033 . 0,0031 0,007 0,08 0,09 0,095 0,049 0016 0,1 0,044 0,011 Максимальная текучесть исследован-, ного бурового раствора получается при йнтенсивности электровоздействия 120 кл/л и достижении,редокспотенциала раствора - 300 мВ.Предлагаемый способ может быть легко реализован с помощью известных дифрагменных электролизеров.Экономическая эффективность его складывается эа счет снижения давления в циркуляционной системе буровой до 25, повышения механической скорости бурения до 15 снижения расхода смазывающих добавок на 100. Составитель И, КарбачинскаяТехред М. Костик Корректор А. Повх Редактор П. Коссей Заказ 9775/31 . Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35; Раушская наб., д 4/5