Полимерный буровой раствор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 11 1)5 С 09 К БРЕТЕНИ ВТО М ИДЕТЕЛ ЬСТВУ иверси.Н. Костыви Г,А,Воприготомерныхчных жидции. ОНТ СТВОРя геологоачено для,14-0,20 ,11-0,15 ит натрия щелочного полиакрив присутств ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ(57) Изобретение касается бурени разведочных скважин и предназ Изобретение относитсяологоразведочных скважинно для их промывки,Цель изобретения - улучшениепсевдопластичных и повышение закупоривающих свойств полимерного бурового раствора.Полимерный буровой раствор содержит, мас.%,Полиакриламид ссодержанием карбоксильных групп 0,519% их про)лывки, Цель изобретения - улучшение псевдопластичных свойств и повышение закупоривающих свойств полимерного бурового раствора. Полимерный буровой раствор содержит, мас,%: полиакрилдмид с содержанием карбоксильных групп 0,5-1,9 0,14 - 0,20; бихромат щелочного металла 0,14-0,20; гипосульфит натрия 0,11-0,15; продукт щелочного гидролиза полиакрилонитрила в присутствии лигносульфонатов (днилис) 0,3-1,0; вода остальное. Раствор готовят путем растворения анилисд и ПАА с последующим введением бихромата Ма(К) и гипосульфита йа. Изобретение позволяет улучшить очистку ствола скважины, уменьшить потери бурового раствора и сократить затраты времени и средств на предупреждение и ликвидацию осложнений связанных с поглощением,лигносульфо) тов(анилис) С,З,0 Вода Остальное Технологические свойства полимерного бурового раствора определяют по известным методикам: плотность (р) измеряют пикнометрическим методом; условную вязкость (УВ) - с помощью воронки ББР; эффективную вязкость (,фф) - на вискоэиметре ВСН; водоотдачу(В) - на приборе ВМ; статическое напряжение сдвига через 1 и 10 мин (СНС 1/1 о) и динамическое напряжение сдвига (г,) - на вискозиметре ВСН - 3, Закупоривдющие свойства оценивали по снижению водопроницаемости )и) пористых пород путем прокачивания воды под давлением сжатого воздуха через образцы пористых пород, выполненные из поднятого керна, до и после насыщения ихполимерными буровыми растворами. Исходные образцы имеют пористость 21% иначальную проницаемость 0,46 мкм. Псеедопластичные свойства оценивали цо исттенсиэносги уменьшения эффективнойвязкости в диапазоне скоростей сдвига от3,3 до 10 с,эф.з.з,О-ЙоП р и м е р 1. В 994,1 г (99,41 мас)воды при перемешивании растворяют 2 г(0,2 мас.ф,) анилиса, 1,4 г (0,14 мас.о ) полиакриламида (ПАА) с мол. мас, 3 10и содержанием карбоксильных групп0,5, 1,4 г (0,14 мас,%) бихромэтанатрия и 1,1 г (0,11 мас,%) гицосульфита натрия,Пстцлученн .дй полит".рстьсй т 1 урогои р )- теор характеризуется следующими параметрами: р 1010 кг/сл ; УВ 20 с,ф 2 и2 МГ 1 з с (соответственно, при скорс;стисдецтэ 3,3 и 10 с ); СНС)уто О/О, го 5 д,)э В10 см .После этого полимерным растеортаслнасыщают образцы пористых пород и еыдержтвают их и полимерссый раствор в те)ение суток. По истечении 24 ч измеряютУВ раствора и проницэеслость породы,Полимерный раствор имеет УВ 75 с, которая после церемешиеания в течение 5глин снижается до первоначальной величины 20 с, Проницаемость породы снижаетсядо 0,118 мкм .П р и сл е р 2. В 993,1 г (99,31 мэс,%)воды при церемешивании растеорясот 3 с(0,3 мас.%) анилиса. 1,4 г (0,14 мэс,%) ПАА смол. суэс) 10 и спдержэттием карбоксильных груцс 0,5 " , 1,4 г(0,14 лтас, ) бихрослатассатрия и 1,1 т (О 1 мас," ) гипосульфитэ натрия.Полу ес)с ый цолислерный буровойраствор характеризуется следующ тми параметрасли; /т 1010 кг/м, УВ 20 с;гр;ф 3 и 2 МПэ с (соответственно црискорости сдви а 3,3 и 1 Г) с ); СНС 1, пс - О,О;то = 5 дПа, В 10 ссл.3После этого полимерным рэстьоросл насыщэсот с бразцы пористых цород и выдерживак)т их и полимерный раствор в течениесуток По истечении 24 ч измеря от УИ раствора и г 1 роницэестос 1 ь ороды.Полцмерный раствор имеет УБ ЭО с, которая после перемешиеания и течение 5 минснижается до цереоначальной пгличцсты20 с, Проницэ.:мосте пцроды сниж:.ется до0,095 мкм,2П р и кт е р 3. В 909.8 г 8,86 слэс,%)воды при ттереслешииасви растворяют 6,5 г(сЭ,65 слэс ") а ц 1 лнсэ, 1.7 с Р 17 мпс,%) ПАА 5 10 15 20 25 30 35 40 )5) 55 смол.мас. 6 10 и содержанием карбок 5сильных групп 1,0 ф, 1,7 г (0,17 мас.7 ь) бихромата калия и 1,3 г (0,13 мас.) гипосульфитэ натрия.Полученный полимерный буровой раствор характеризуется следующими параметрами: р - 1015 кг/мз; УВ - 21 с; эф. 5 и 3 мПа с (соответственно, при скорости сдвига 3,3 и 10 с ) Сс )С 1/1 о = О/О; то = 6 дПа; В =9 см 2.После этого полимерным раствором насыщают образцы пористых пород и выдерживают их и полимерный раствор в течение суток, По истечении,24 ч измеряют УВ раствора и проницаемость породы.Полимерный раствор имеет УВ= =105 с, которая после перемешивания в течение 5 мин снижаеся до первоначальной пеличины 21 с. Пронисэемость породы снижается до 0.072 мкм .П р и сл е р 4. В 985,3 г (98,5 мас,6) воды цри церемешиеании растворяют 10 г (1,0 мас. ) анилиса, 1,7 г (0,17 мас.7 ь) ПАА с мол. мас, 6 10 и содержанием кар 5боксильных групп 1,0 о , 1,7 г (0,17 мас. ) бихромата калик и 1,3 г(0,13 мас.) гипосульфита натрия.Полученный полимерный буровой раствор хэрэктеризуегся следующими параметрами; р = 1015 кг/м"; УВ = 22 с; цэф,= 6 и 3 мПа с (соответстпенно, при скорости сдвига 3,3 и 10 с ); СНСт/то = О/О; о 6 дПа; В=.8 см.зПосле этого цолислерным раствором насыщают образцы пористых пород и выдерживают ик и полимерный раствор в течение сугок По истечении 24 ч измеряют УВ раствора и проницаемость породы, Полимерный раствор имеет УВ -- 125 с, которая после перемешивания в течение 5 мин сссижэется до первоначальной величины 22 с, Проницаемость породы снижается до 0,54 мкм,П р и м е р 5. В 984,4 кг (98,45 мас,о ) городы цри церемешипании растворяют 10 г (1,0 мас. /,) энилиса, 2,0 г (0,20 мэс,) ПАА с мол. мас. 6 10 и содержанием карбоксцльных груцп 1,9, 2,0 г (0,2 мэс.%) бихромага натрия и 1,5(015 мас, ) гипосульфита натрияПолученный полимерный буровой раствор характеризуется следующими параметрами; р 1020 кг/м; УВ 23 с;с 1 эф.з,7 и 4 МПа с (соответственно, при скорости сдвига 3 3 и 10 с ): СНС)/1 о = О/О; то. 7 дПа; Б Осм.После этого полимерным раствором насыщают образцы пористых пород и выдерживают их и полимерный раствор в течениесуток. По истечении 24 ч измеряют УВ раствора и проницаемость породы. Полимерный раствор имеет УВ 170 с, которая после перемешивания в течение 5 мин снижается до первоначальной величины 23 с, Проницаемосгь породы снижается до 0,040 мкмг.П р и м е р 6, В 983,5 г (98,35 мас.%) воды при перемешивании растворяют 11 г (1,1 лас.%) анилиса, 2 г (0,2 мас.%) ПАА с мол. мас,6 10 исодержанием карбоксильбных групп 1,9%, 2 г (0,2 мас,%) бихромата натрия и 1,5 г (0,15 мас,%) гипосульфита натрия, Полученный полимерный буровой раствор характеризуется следуощими параметрами: р= 1020 кг/м; УВ = 23 с; цэф,= 7 и 4 мПа с (соответственно, при скорости сдвига 3,3 и 10 см ), СНСО 10 = О/О, т, =7 дпа; В = 8 смг,После этого полимерным раствором насыщают образцы порисгых породи выдерживают их и полимерный раствор оЭтечение суток, По истечении 24 ч измеряют УВ раствора и проницаемость породы,Полимерный раствор имеет УВ 250 с, которая после перемешиоания в течение 5 мин сижается до 45 с, причем раствор при этом теряет однородность и представляет собой полимерный раствор со взвешенными о нем хлопьями гелеобразной массы. Дальнейшее перемешивание в течение 20 мин также не позволяет привести раствор в однородное состояние. Проицаемость породы снижается до 0,040 мкм .П р и м е р 7, В 979,5 г (97,95 мас,%) воды при перемвшивании растворяют 15 г (1,5 мас.%) анилиса, 2 г (О 2 мас,%) ПАА с мол, мас. 6 10 и содержанием карбоксильных рупп 1,9%, 2 г (0,2 мас %) бихромата нагрия и 1,5 г (0,15 мас.%) гипосульфита натрия. Полученный полимерный буровой раствор характеризуется следуощими параметрами; р 1020 кг/м, УР .= 24 с: 7 уэф 7 и 4 мПа с (соответствено, При скорости сдвига 3.3 и 10 с ), С 11 Су О = О/О, т, - 7 дПа; В =- 8 см".После этого полимерным раствором насыщают образцы пористых пород и выдерживают их и полимерный раствор о течение суток. По истечении 24 ч измеряют УБ раствора и проницаелость породы. Полимерный раствор имеет вязкость "не течет". После перемешиоания в течение 5 мин структура и однородность нарушаются, При этом он представляет собой полимерный раствор со взвешенными в нем хлопьями гелеобразной массы. Дальнейшее перемешивание в течение 20 мин 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 не позволяет привести систему в состояние однородной жидкости. Проницаемость породы снижается до 0,039 мкмг,Результаты экспериментальных работ приведены в таблице.Анализ полученных данных показывает следующее.При содержании ПАА 0,140,20 мас, бихромата натрия или калия 0,14-0,20 мас.7(, гипосульфита нагрия 0,11-0,15 мас.7 ь и анилиса 0,3 - 1,0 мас,;6 (примеры 2-5) полимерный буровой раствор обладает удовлетворительными технологическими параметрами ( р 1010-1020 кгlмз; УВ 20- 2 3 с; С Н С 1 10 = О/О; то 5 - 7 д Па: В 8-10 смз). Кроме того, он характеризуется эффективной вязкостью 3-7 и 2-4 мПа с при скорости сдвига 3,3 и 10 с соответственно, в то время как прототип при разных скоростях сдвига имеет одинаковую эффективнуо вязкость (2 и 5 мПа с). Вследствие этого критерий псевдоплацф.з,зстичности - ф- - - данного бурового раствоР/зф. 10ра составляет 1,5-2,0. что значительно выше по сравнению с прототипом, для которого он равен 1. Это свидетельствует о улучшении псевдопластичных свойств.При этих же содержаниях ингредиентов (примеры 2-5) полимерный буровой раствор снижает проницгаелость пород от 0,46 до 0,040-0,095 мкм, в то время как прототип способен снижать проницаемость до 0,064 - 0,120 мкм . Так, при нижних предельных2содержаниях ингредиентов прототип сникает проницаемость до 0,120 лкм, а приг тех же концентрациях ПАА, бихромата, гипосульфита и дополнительном содержании 0,3% анилиса (пример 2) проницаемость сижается до 0,095 мкм, т,е, на 20,8% эффективнее по сраонению с прототипом, При верхних предельных содержаниях ингредиентов прототип снижает проницасмость О, 064 мкм, а при тех же концентрациях ПАА, бихромата, гипосульфита и дополнительном содержании 1% лилиса (пример 5) проницаемость снижаетс до 0,040 мкм, т.е. на 37,5% эф 21 ектвее по сравнению с прототипом, Бэкость бурового раствора через 24 ч выдержки выше по сравнению с известьм рэстоором, что также пооышает эффек гивность закупоривания поглощающих каналов, Так, вязкость прототипа составляет 75 и 135 с, а вязкость данного состава, соответственно, составляет 90 и 170 с (примеры 2 и 5) при одинаковых содержаниях ингредиентов и дополнительном содержании анилиса. Это свидетельствует о повышении закупоривающих свойств. С увеличением содержания анилиса закупоривающие свойства повышаются, Так, при одинаковых содержаниях ПАА, бихромата калия и гипосульфита натрия состав, содержащий 0,65 анилиса (пример 3), имеет вязкость через 24 ч 105 с и снижает прони 2цаемость до 0,072 мкм, а состав, содержащий 1,0 анилиса (пример 4), имеет вязкость 125 с и снижает проницаемость до 0,054 мкк 1,Формула изобретения 0,14-0,20 0,1 1-0,15 Составитель Л.БестужеваРедак 1 ор Л.Веселовская Техред М,Моргентал Корректор О.Кундрик Заказ 2716 Тираж 410 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 При содержании анилиса 0,2 буровой раствор им" ет эффективную вязкость 2 мПа с при скорости сдвига как 3,3 так и 10 с отношение их равно 1), УВ 15 с-1через 24 ч и снижает проницаемость ;о 0,118 мкм прилер 1), ч 1 о практически со.2ответс 1 сует прототипу гэффективнзя вязкость прл скоростях сдвига 3,3 и 10 с составляет 2 лПа с, условная вязкосгь че рез 24 ч -75 с, проницаемость снижается до 0,120 мкм ), Поэтому уменьшение содержания анилиса менее 0,3 не позволяет зо сти ь. цели изобретения.При содержании анилиса 1,1 и 1,5 млс,(примеры 6 и 7) вязкость через 2 ч возрастает до 250 с и до "не течет", однако разрушение структуры таких гелей не позволяет перевести их в однородные жидкости, пригодные для промывки скважин. Кроме того, при этом дальнейшего снижения проницаемости практически не происходит, Проницаемость снижается соответственно до 0,040 и 0,039 мкм против 0,040 мкм для состава, содержащего 1 мас. анилиса. Поэтому увеличение содержания анилиса бо лее 1 мас нецелесообразно. Таким образом, применение буровыхрастворов, содержащих 0,14-0,20 мас.6 ПАА, 0,14-0,20 мас, ь бихромата щелочного металла, 0,11-0,15 мас. 6 гипосульфита 5 натрия и 0,3 - 1,0 мас.ф, анилиса, позволяет улучшить очистку ствола скважины и осуществлять вынос выбуренной породы и сократить затраты времени и средств на предупреждение и ликвидацию осложне ний, связанных с поглощением, при этомпотери бурового реактора уменьшаются. 15 Полимерный буровой раствор, содержащий полиакриламид с содержанием касбоксильных групп 0,5 - 1,9, бихромат щелочного металла, гипосульфит натрия и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 20 повышенил закупоривающих и улучшенияпсевдоплас 1 ичных свойств бурового раствора, он дополнительно содержит продукт щелочного гидролиэа полиакрилонитрила в присутствии лигносульфонатов при следу ющем соотношении компонентов, мас.;Полиакриламид ссодержанием карбоксильных групп0,5 - 1,9 0,14 - 0,20 30 Бихромат щелочного металлаГипосульфит натрияПродукт щелочногогидролиза полиакри 35 лонитрила в присутствии лигносульфонатов 0,3-1,0 Вода Остальное