Буровой раствор

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКЕСПУБЛИК 9) 09 К 7/ ОПИС БРЕТ ВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТ вые растворый Сибири. -11, с. 52-53. ьшой рализато уется б ов ста ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений(56) Косаревич И, В, и др, Сапропелевые буровые растворы, - Минск; Наука и техника, 1987, 190 с.Казьмин А. В, и др. Буродля месторождений ЗападноНефтяное хозяйство, 1979,М Изобретение относится к бурению геологоразведочных и нефтяных скважин и преднаэначенодля их промывки.Известен буровой раствор. содержащий хлористый калий. твердую фазу, в качестве которой используется бентонит, реагент - стабилизатор, например, карбоксиметилцеллюлоэу и конденсированную сульфит-спиртовую барду, реагент - раэжижитель, например, окзил в сочетании с гидроксидом натрия и известью, и воду,Недостатком бурового раствора являются низкие ингибирующие свойства. Следствием этого является низкая эффективность предупреждения осложнений, связанных с обвалами неустойчивых пород, Другим недостатком является большой расход ингибирующей добавки (хлористый,калий), который составляет 3 - 5( Кроме того, для поддержания технологических параметров бурового раствора на не 24) БУРОВОЙ РАСТВОР(57) Сущность изобретения: буровой раствор содержит, мас.7 ь: сапропель 2-10; гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость 0;2 - 0,8; вода - остальное. Характеристики раствора: раствор обладает повышенной ингибирующей способностью, простой технологией регулирования фильтрационных свойств и низким расходом химических реагентов. 1 табл,обходимом уровне треб ол сход химических реагент би ров и разжижителей.Наиболее близким к изобретению является буровой раствор, содержащий гидрофобизирующую жидкость, твердую фазу, в кастве которой используют бентонит или глинистый шлам и воду, Для ингибирования бурового раствора требуются малые добавки кремнийорганической жидкости, которые составляют 0,6 - 0,80, Однако наряду с ингибированием глинистых частиц происходит их пептизация и разупрочнение. Вследствие этого ингибирующие свойства бурового раствора являются низкими, что обуславливает низкую эффективность предупреждения осложнений, связанных с обвалами неустойчивых пород. Другим недостатком является то, что для регулирования фильтрационных свойств бурового раствора необходимо использовать дефи 174922510 15 20 25 40 5055 цитныв синтетические продукты - карбоксиметилцеллюлозу или конденсированную сульфит-спиртовую барду,Целью изобретения является улучшение качества бурового раствора эа счет повышения ингибирующих свойств при одновременном упрощении технологии регулирования фильтрационных свойств и сокращении расхода химических реагентов,Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор, содержащий гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость, твердую фазу и воду, в качестве твердой фазы содержит сапропель при следующем соотношении ингредиентов, мас,%: гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость 0,2-0,8; сапропель 2 - 10; вода - остальное,Улучшение качества бурового раствора достигается за счет повышения ингибирующих свойств при одновременном упрощении технологии регулирования фильтрационных свойств и сокращении расхода химических реагентов,В качестве гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости могут быть использованыКЖ - 10, ГКЖ - 11 или Петросил - 2 М,Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость ГКЖпредставляет собой водно-спиртовой раствор мононатриевой соли этилсилантриола, а ГКЖ - 11 - водно-спиртовой оаствор метилсилантриола, Это - желтоватые или светло- коричневые однородные жидкости, Они имеют плотность 1170 - 1190 кг/м и рН 13 -314,Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость Петросил - 2 М предсталяет собой водно-спиртовой раствор метилалюмосиликоната натрия, Это - легкоподвижная жидкость, имеет плотность 1170 в 11 кг/м и рН 13 - 14.Сапропели представляют собой тонко- структурные коллоидальные отложения водоемов, содержащие органические и минеральные компоненты биогенного и привносного характера. Добычу сапропелей из водоемов (озер) осуществляют гидро- механизированным способом их экскавации земснарядами в сочетании с гидротранспортом по трубопроводам, Применяются сапропели в качестве удобрения в сельском хозяйстве, а также при бурении скважин в качестве стабилизатора и структурообразователя буровых растворов, для облегчения цементных растворов.Сапропели различаются по органическому, кремнеземистому и карбонатному типам, Отличие их друг от друга состоит в различном составе органической и минеральной части, Для получения предлагаемого бурового раствора может быть использован любой их этих сапропелей.Используют органический сапропель озера Судобль, кремнеземистый сапропель озера Червоное, карбонатный сапропель озера Вечер,Органическая часть органического сапропеля содержит, %; битум 5; легкогидролизуемые вещества 25; гуминовые вещества 31,1; трудногидролизуемые вещества 10,2; негидролизуемый остаток 30,1; углерод 58,4; водород 7.3; азот 5,9; кислород 28,3. Органический сапропель содержит следующие минеральные вещества, %: С 02 2,Д;502 7,4; А 20 з 1,0; ГеОз 2,3: СаО 1,1; М 900,3,Органическая часть кремнеземистого сапропеля содержит, %: битум 4,6; легкогидролизуемые вещества 27,2; гуминовые вещества 29,4; трудногидролизуемые вещества 8,9; негидролизуемый остаток 28,8; углерод 52,3; водород 6,7, азот 4,1; кислород 36,6. Кремнеземистый сапропель содержит следующие минеральные вещества, %: С 02 3,2; 50233,9; А 20 з 1,1; Ге 20 з 3 6; СаО 1,3; М 9 О 0,2,Органическая часть карбонатного сапропеля содержит, %; битум 3,2; легкогидролиэуемые вещества 18,2; гуминовые вещества 58,8; трудногидролиэуемые вещества 4; негидролизуемый остаток 20,5; углерод 55,8; водород 7,8; азот 4; кислород 31,7. Карбонатный сапропель содержит следующие минеральные вещества, %: СО 20,5; Я 0,22,8; АЬОз 3,2; Ре 20 з 11,5; СаО 21,9; М 901,1,Экспериментальные работы выполнены путем оценки обычно измеряемых технологических характеристик с использованием общепринятых методик и приборов, Плотность (О) измеряют пикнометрическим методом; условную вязкость(УВ) - с помощью воронки ВБР; водоотдачу(В) - на приборе ВМ - 6; статическое напряжение сдвига через 1 и 10 мин (СНС 1/ю) - на приборе СНС - 2; рН - на приборе рН; ингибирующие свойства оценивают с помощью прибора для набухания грунтов ПНГ путем измерения коэффициента набухания бентонита (К), представляощего собой отношение обьемов жидкости и сухих частиц.П р и м е р 1, В 988 г (98,8 мас,%) воды вносят 10 г(1,0 мас,%) органического сапропеля и перемешивают до получения однородной суспенэии. Затем вводят 2 г (0,2 мас,%) ГКЖи производят перемешивание в течение 1 ч, Полученный буровой раствор характеризуется следующимивой раствор характеризуется следующимипараметрами: р = 1065 кг/м; УВ = 28 с; В =з.=0,22.5 Результаты экспериментальных работприведены в таблице. При содержании сапропеля 2 - 10 мас.и кремнийоргэническойжидкости 0,2-0,8 мас.%, (примеры 2-6) буровой раствор характеризуется удовлетво 10 рительными технологичезскимипараметрами: р - 1010 - 1060 кг/м; УВ ==24 - 28 с.; В = б - 8 см; СНС 1/1 о = 8-11/10 -17 дПэ: рН = 8,75 - 9,30, К = 0,22 - 0,35, Этосвидетельствует о том, что буровой раствор15 характеризуется повышенными ингибирующими свойствами по сравнению с известным раствором, для которого К = 0,60 - 0,72,При этом упрощается технология регулирования фильтрационных свойств бурового20 раствора, поскольку исключается необходимость введения дорогостоящих синтетических полимеров. Так, например, есливодоотздача бурового раствора составляет6-8 см, то известный раствор в отсутствие5 понизителя водоотдачи имеет водоотдачуэ17 см и только лишь в присутствии КМЦвооотдача снижается до 8 см,При содержании сапропеля 1,0 мас,(пример 1) буровой раствор характеризует 0 ся К = 0,55 и имеет незначительное преимущество перед известным, для которого К ==0,60, Кроме того, он имеет высокую водоотдачу, которая составляет 15 см . Поэтомууменьшение содержания сапропеля относи 5 тельно 2 мас.существенно снижает качество бурового раствора.При содержании сапропеля 12 мас.%(пример 7) буровой раствор характеризуется одинаковыми ингибирующими свойства 0 ми (К = 0,22) с раствором, содержащим 10 сап ропеля (и ример 7). Остал ьн ые технологические параметры этих растворов такжеблизки друг к другу, Поэтому увеличиватьсодержание сапропеля относительно 105 мас,0 нецелесообразно, поскольку это неприводит к улучшению качества буровогораствора,Анализ результатов испытаний буровыхрастворов 10-12 в сопоставлении с буровым0 раствором 3, содержащим те же количестваингредиентов, показывает следующее.Коэффициент набухания бентонита вфильтратах буровых растворов 10 - 12 высоки составляет 0,70-0,78, в то время как коэф 5 Фициент набухания раствора 3 значительнониже и составляет 0,35. Поэтому буровойраствор обладает более высокими ингибирующими свойствами, Положительный эфФект достигается только в том случае, когда параметрами: р = 1005 кг/м;УВ = 25 с; В ==0,55,П р и м е р 2. В 978 г (97,8 мас,%) водывносят 20 г (2 мас,) органического сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии. Затем вводят 2 г (0,2мас. ) ГКЖ - 10 и проиэвод т перемешивание в течение 1 ч. Полученный буровой раствор характеризуется следующимипараметрами; р = 1010 кг/м"; УВ = 25 с; В =з,=0,32,П р и м е р 3, В 935 г (93,5 мас,) водывносят 60 г (б мас.%) кремнеземистого сапропеля и перемешивают до получения однородной суспензии. Затем вводят 5 г (0,5мас.%) ГКЖ - 11 и производят перемешивание в течение 1 ч. Полученный буровой раствор характеризуется следующимипараметрами; р = 1040 кг/м; У В = 24 с; В ==0,35,П р и м е р 4, В 895 г (89,5 мэс.%) водывносят 100 г (10 мас.0 ) кремнеземистого 2сапропеля и перемешивают до полученияоднородной суспензии, Затем вводят 5 г(0,5мас.0 ) ГКЖ - 11 и производят перемешивэние в течение 1 ч, Полученный буровой раствор характеризуется следующими 3параметрами: р= 1060 кг/м"; УВ .= 28 с; В =з,=0,28,П р и м е р 5. В 895 г (89,5 мас. ) водывносят 100 г(10 мас.0 ) карбонатного сапропеля и перемешивают до голучения однородной суспензии, Затем вводят 5 г (0,5мас,%) ГКЖ - 11 и производят перемешивание в течение 1 ч. Полученный буровой раствор характеризуется сгедующими 4параметрами; р = 1060 кг/м; УВ = 25 с; В ==0,30.П ример 6. В 892 г(89,2 мас.0 ) водывносят 100 г (10 мас,%) кремнеземистого 4сапропеля и перемешиваю- до полученияоднородной суспензии, Затем вводят 8 г (0,8мас.%) Петросила - 2 М и производят перемешивание в течение 1 ч.Полученный буровой раствор характе=11/17 дПа; рН = 9,25; К = 0.22.П р и м е р 7. В 872 г (87,2 мас.) водывносят 120 г (12 мас.6) кремнеземистого 5сапропеля и перемешивакт до полученияоднородной суспензии. Зат эм вводят 8 г (0,8мас. ) Петросила - 2 М и производят перемешивание в течение 1 ч, П )лу енный буро1749225 Формула изобретения Буровой раствор, включающий гидрофобиэирующую кремнийорганическую жидкость, твердую фазу и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества бурового раствора за счет повышения ингибирующих свойств при одновременном упрощении технологии регулирования фильтрационных свойств и сокращении рас хода химических реагентов, он содержит вкачестве твердой фазы сапропель при следующем соотношении ингредиентов, мас.; сапропель 2-10; гидрофобиэирующая кремнийорганическая жидкость 0,2 - 15 0,8; вода - остальное. рНК Состав, нас.ь (вода - остальное) БуровойЪрастворпо прииеру Р, Уз,скг/нт О, сит СНСТЛвдПа ГКЖ Колике- Типство Тип Колкие"ство Предла.таеный1 ГТТК " 1 О 1,02 0,2 0,2 ОртаническийКреинеэенистый 1005 1010 ГКК 10 ГКТТТ - 11 1040 0,5 0,5 0,5 0,8 0,8 ТО 060 ГКЙ - ТТ ГКМ - 11 Петросил-гп ПетросилН 1060 1060 1 О ИзвестковыйКреннвэенистый 1 О 12 Т 065 1030 8910 Бентонит ч 4, ГКТТ " 110,5Бентонит и 4, ГК." - 11 и 0,5; КИЦ ч 0,2 030 1045 1040 Гидроксид натрип 0,4 Креннеэенистый Креннезенистый ГКК - 11 0,5 12 1005 Составитель В.ЕвецкийТехред М.Моргентал Редактор Н.Рогулич Корректор П.Гереши Заказ 25 оЗ Тираж 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 сапропель и кремнийорганическая жидкость используются в сочетании друг с другом.Таким образом оптимальным является раствор при содержании 2 - 10 мас.сапропеля и 0,2 - 0,8 мас. гидрофобиэирующей кремнийорганической жидкости,Экономическая эффективность применения предлагаемого бурового раствора может, быть получена за счет сокращения затрат времени на борьбу с осложнениями, повышения производительности буровых работ в сложных условиях, а также за счет сокращения расхода химических реагентов,25 1525 624 828г 5 728 б28 б22 1725 826 111 В 40ТЬ 40 8/12 11,10В/12 9,30В/10 9,308/12 8,7510/16 8,9511/17 9,2512/17 9,2011/15 12,2010/12 12,58/12 12,25О/О 7,0О/О 12,10 0,55 0,32 0,35 о,гВ 0,30 0,22 0,22 0,72 0,60 0,78 0,72 О,О