Способ приготовления полимерного бурового раствора

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 С 09 К ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ательски и буровы И нию неф- спользоивании имерныхих и пла- инералия безглидля буреоснове ы (КМО- аммония,нист ния карб ЭЦ) и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Патент США йг 4239629,кл. С 09 К 7/02, опублик, 1980,Авторское свидетельство ССйг 1546463, кл. С 09 К 7/02, 1987(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИМЕРНОГО БУРОВОГО РАСТВО Изобретение относится к буретяных и газовых скважин и может иваться при ремонте и заканскважин, для приготовления полбуровых растворов на основе морсстовых вод с высокой степенью мзации.Известен способ приготовлениых и ромы вочн ых. жидкостейи заканчивания скважин ноксиметилоксиэтил целлюлозбихроматов натрия, калия и Недостатком этого способа является то, что процесс структурирования солевых растворов КМОЭЦ осуществляется с помощью соединений шестивалентного хрома в виде бихроматов, которые очень токсичны и представляют серьезную опасность для обслуживающего персонала и окружающей среды, кроме того процесс структурирования гидрогеля КМОЭЦ идет в кислой среде при рН 4-5, что вызывает коррозию оборудованиябурильных и обсадных труб.(57) Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: оксиэтилцеллюлозу растворяют в водном растворе щелочи при рН не ниже 11. Полученный раствор смешивают с уксуснокислым хромом. Уксуснокислый хром используют в количестве от 50,0 до 87,50 от массы окаиэтилцеллюлозы, А оксиэтилцеллюлозу используют в количестве от 0,6 до 1,0 от массы бурового раствора,2 табл,Известен также способ приготовления (/)безглинистого бурового раствора на основеоксиэтилцеллюлозы (ОЭЦ) и минеральныхсолей хрома 111,Недостатком этого способа является то,что использование минеральных солей хрома И 1, таких как хлориды, сульфаты, нитраты, калиевые и натриевые квасцы и т,д, вкачестве структураторов ОЭЦ в минерали- )зованных средах не представляется возможным. Так как эти соли вминерализованной среде либо, вообще необразуют связей между молекулами ОЭЦ,либо образующиеся при низкой минерали-;+зации межмолекулярные связи настольконепрочны, что разрушаются в течение короткого времени под действием броунов-, вского движения, Однакополимергидрогелевый раствор, приготовленный.по этому способу, является высокоустойчивым к полиминеральной агрессиипосле формирования его в пресной среде.Но то, что он не может быть сформирован вминерализованной среде является главнымнедостатком этого способа. Кроме того, недостатком этого способа является то, что он не может быть применен при использовании минерализованных вод даже с небольшим содержанием поливалентных катионов (Са, М 9, Ва, Зг, и др,), которые способны взаимодействовать с гидроксильными группами ОЭЦ и инактировать их, делая невозможным дальнейший процесс приготовления полимерного гидрогеля.Цель изобретения - создание высокой тиксотропной структуры и низких показателей фильтрации полимерного гидрогелевого раствора на основе минерализованных вод, содержащих препятствующие эастудневанию катионы,Поставленная цель достигается тем, что в качестве структурообразующей водорастворимой соли трехвалентного хрома используют уксуснокислый хром в количестве 50 - 87,5 от массы ОЭЦ, а ОЭЦ берут в количестве 0,6 - 1,0 от массы бурового раствора и дополнительно перед смешением с уксуснокислым хромом вводят в раствор ОЭЦ в водном растворе щелочи баритовый или железистый утяжелитель.:пособ осуществляется следующим образом.В минерализованную пластовую воду, содержащую одновалентные и поливалентные катионы ( р= 1,00 - 1,19 г/см) вносят каустическую соду до рН 12 - 12,6, затем при этом рН в щелочном рассоле в течение 20 мин диспергируют оксиэтилцеллюлозу. Потом в систему щелочной дисперсии ОЭЦ вводят баритовый или железистый утяжелитель или их смесь и последующим добавлением уксуснокислого хрома вызывают остудневание системы,Утяжелители (баритовые и железистые) можно вводить и после уксусного хрома, т.е. в готовый гидрогель (студень), но эта операция вызывает аэрирование приготовленного гидрогеля (порошкообразные материалы всегда вносят большое количество воздуха). Трудность удаления воздуха из-за наличия в гидрогеле статического напряжения сдвига ведет к перерасходу утяжелителя.П р и м е р 1. К 200 мл пластовой воды с общей жесткостью 26 мг-экв/л и плотностью р= 1,0 г/см добавляют 0,85 г йаОН, после растворения щелочи рН рассола достигает 12,5, Далее в полученном щелочном рассоле в течение 20 мин диспергируют при механическом перемешивании 1,6 г ОЭЦ и в образовавшуюся щелочную дисперсию ОЭЦ(также при перемешивании) вводят 80 г барита, После равномерного распределения утяжелителя по всему обьему жидкости в нее добавляют 0,8 г уксуснокислого хрома,что составляет 50,0 уксуснокислого хромак массе ОЭЦ. Через 10 мин система структурируется и переходит в утяжеленный гидрогель. Параметры полученного утяжеленного5 полимерного раствора, измеренные при60 С, следующие:,с 1,21 г/смз; СНС =30/69 дПа; то= 45 дПа; дпл = 35 мПа с;рифф= 50 мПа с; Ф = 6,0 см; рН 11,5 (табл, 1).Приведенные в табл. 1 показатели рас 10 творов определяли на стандартных приборах. Платность определяли с помощьюрычажных весов СНС и реологические показатели - на ротационном вискоэиметреВСН-З, фильтрацию на приборе ВМ, рН с15 помощью универсального иономера,П р и м е р 2, К 200 мл морской воды(Каспий, общая жесткость 96 мг/экв/л) плотностью 1,008 г/см добавляют 0,9 г йаОНпосле растворения щелочи рН морской во 20 ды достигает 12,6, Далее в полученном щелочном рассоле в течение 20 миндиспергируют 1,6 г ОЭЦ и в образовавшуюся щелочную дисперсию ОЭЦ вводят 160 гсидерита (ГеСОз), после его равномерного25 распределения по всему объему в. системудобавляют 1,0 г уксуснокислого хрома, чтосоставляет 62,5 уксуснокислого хрома отмассы ОЭЦ. Через 10 мин система переходит в гидрогель, Параметры полученного"30 утяжеленного полимерного бурового раствора, измеренные при 60 С следующие:р= 1,6 г/см; СНС = 15/24 дПа; то= 84 дПа;мапл= 32 мПа с; Ф = 5,0 см; рН 11,3 (табл. 1).Подобным образом готовятся и другиеаналогичные неутяжеленные и утяжеленные полимерные гидрогелевые буровыерастворы на основе пластовых вод полиминерального состава с различными степенями минерализации, свойства которых40 приведены в табл. 1.Из табл, 1 видно, что полимергидрогелевые растворы, приготовленные по предлагаемому способу, соответствуют всемтребованиям, предъявляемым к полимерным буровым растворам, и могут быть ис-пользованы в практике массового бурения,Их технологические параметры измерялисьпри 60 С с целью указания на их термическую стабильность,Для сравнения в табл. 2 приведены результаты, полученные при использованииизвестного способа приготовления полимергидрогелевых растворов.Из приведенных в табл, 2 данных видно,55 что в солевых системах различной степениминерализации получить известным способом структурированные полимергидрогелевые буровые растворы не представляетсявозможным, так как образующиеся системы не обладают необходимой механической прочностью, на что указывает отсутствие .статического напряжения сдвига, Кроме того у них очень высок показатель фильтрации (ф = 40), что делает неприемлемыми, приведенные в табл. 2 системы в качестве буровых растворов.Применение полимерных тиксотропных гидрогелевых буровых растворов на основе минерализованных пластовых вод, приготовленных по предлагаемому способу(табл, 1) позволяет повысить проходку на долото и механическую скорость бурения за счет уменьшения абразивного износа вследствие снижения концентрации твердой фазы в буровом растворе и повышения смазывающих свойств, полностью исключить расход глинопорошка и снизить расход пресной во. ды для приготовления буровых растворов, так как их основу составляет пластовая вода, сократить затраты на материалы и химические реагенты для приготовления и обработки раствора в результате снижения числа реагентов и их удельного расхода, что вызвано оригинальностью данного состава полимерного раствора, сократить затраты времени на работы, связанные с приготовлением и химической обработкой раствора, Это обусловлено уменьшением трудоемкости и устойчивостью показателей этих растворов во времени. Кроме того снижаются затраты на перевозки и общие транспортные расходы, повышается качество крепления скважин эа счет отсутствия на стенках скважин глинистой корки, что обуславливает получение хорошего контакта цемента с 5 данными поверхностями, а также повышается качество вскрытия продуктивных пластов эа счет исключения загрязнения их глинистой фазой. Применение полимерного гидрогелевого бурового раствора на основе 10 пластовых вод никаких дополнительных капитальных вложений не требует. ф ормула изобретения 1. Способ приготовления полимерного 15 бурового раствора путем смешения водорастворимой соли трехвалентного хрома с предварительно полученным раствором оксиэтилцеллюлозы в водном растворе щелочи с рН не ниже 11, о т л и ч а ю щи й с я 20 тем, что, с целью сохранения технологических параметров при приготовлении его на основе минерализированной воды, в качестве водорастворимой соли трехвалентного хрома используют уксуснокислый хром в ко личестве 50 - 87,5 от массы оксиэтилцеллюлозы. при этом оксиэтилцеллюлозу используют в количестве 0.6 - 1.0 от массы бурового раствора.2. Способ по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я 30 тем, что перед смешением с уксуснокислымхромом в раствор оксиэтилцеллюлозы в водном растворе вводят баритовый или железистый утяжелитель,ф 3 о ю е 3 ОЪ да со о1 К о к д 3 1 Ф 1 1 ХО 1 Д в ь о 1 НЕ дкФ С сф фй цао сйом В 4 1 О 1 4 д 14 1- 341 ф1 о 1 ф т 1 1 Ф 1 1 фу о а 1 1.1 Х 3 1со о с о11 О1 с о1с д сц ъо ОЪ 14х с сч ъс.й оа11 й С 3 Са ЭЕ О ф С 31 Х 1 Х 1ц о ц оа фс а й