Способ приготовления бурового раствора

)5 С 09 К 7 02 ф 1 10 4 РИ ГКНТ СССР РЕТ ф,Й кй"ест,РфИЬ ИСАН АВТО РСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Использовмгновенной водщей водоотдачинии расходаизобретения; вдят полисахариксид натрия О,содержанием м1-10; бентониттабл. целью при со ременн нтов. следов: КМЦ рбамид ных гр перем ние: с отдачи и одновреаге воду помас. - 05 ка повышения хранении обом сокращеСущность ательно вво 1 - 2, гидроная смола с упп 30 - 34 ешивают, 1 нный ун рситет(54) СПОСОГо РАСТВ цкий и И.М ое свидете кл, С 09 К 7 Б ПРИГОТ РА Давыдовьство СССР(71) Ростовский госуда Изобретение относится к бурению нефтяных и геологоразведочных скважин и предназначено для их промывки.Известен способ приготовления бурового раствора путем растворения гидроксида натрия, крахмала и карбамидной смолы с низким содержанием метилольных групп (17 - 240) в воде с последующим смешением полученного раствора с суспензией бентонита, не подвергнутого гидратированию, Такой буровой раствор обладает низкой общей водоотдэчей, что позволяет предупредить осложнения при бурении скважин, связанные с обвалами неустойчивых пород.Недостатком способа приготовления бурового раствора является нулевая мгновенная водоотдача, в связи с чем буровой раствор не способствует разрушению забоя скважины, что не позволяет повысить механическую скорость бурения.Наиболее близким к изобретению является способ приготовления бурового раствора путем растворения гидроксида натрия, крахмала и карбамидной смолы с повышенным содержанием метилольных групп (30 - 34") в воде с последующим смешением полученнбго раствора с суспензией бентонита, не подвергнутого гидратированию, Такой буровой раствор обладает низкой водоотдачей, что позволяет предупреждать осложнения при бурении скважин, связанные с обвалами неустойчивых пород.Недостатком способа приготовления бурового раствора является низкая мгновенная водоотдача, которая не превышает 1 см, Ввиду зтого недостатка буровой рас 3твор с низкой эффеткивностью способствует разрушению забоя скважины, что не позволяет повысить механическую скорость бурения, Другим недостатком является большой расход реагентов, что обуславливает высокую стоимость бурового раствора,Целью изобретения является повышение мгновенной водоотдачи при сохранении общей водоотдэчи и одновременном сокращении расхода реагентов.Поставленная цель достигается путем того, что способ приготовления бурового раствора, включающий введение полисахарида, гидроксида натрия, карбамидной смолы с содержанием метилольных групп 30 - 34 ф, бентонита в воду, осуществляют следующим образом: предварительно в воде растворяют карбамидную смолу с содением метилольных групп 30 344 и В полученный раствор последовательно вводятбентонит, гидроксид натрия и полисахарид,прлчем в качестве полисахарида используют карбоксиметилцеллюлозу. а указанные 5ингредиенты используют при следующемсоатношен ии, мас, ,6 карбоксиметил цел л юлоза 1-2; гидроксид натрия 0,1-0,5, карбамлдная смола с содержанием метилольныхгрупп 30 - 34% 1 10: бентонит 2 - 5; вода - 10остальное,Говышение эффективности буровогораствора способствует разрушению забояза счет повышения мгновенной водоотдачипри сохранении низкой общей водоотдачи и 15одновременном сокращении расхода реагентов,Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) представляет собой порошок белого цвета, растворимый в воре. 20Каобамидная смола с повышенным содержанием метилольных групп КС - 11 представляет собой сиропообраэную жидкостьплотностью 1160 кг/м и вязкостью 15 с по3вискозиметру ВЗ, хорошо растворимую в 25воде, Она содержит 62% сухих веществ, 30 -34/ метилольных групп и имеет рН 8,5,Гидрокслд натрия представляет собойбесцветную твердую массу или гранулы, хо рошо растворимые в воде, 30Экспериментальные работы по оценкетехнологических свойств бурового раствора, так же как, и свойств прототипа, выполнены путем оценки комплекса обычноизмеряемых характеристик с использованием общепринятых методлк и приборов,Плотность (,0) измеояли пикнометрическимметодом, условную вязкость УВ) - с помощью ВБР -1, мгновенную и общую водоотдачу эа 30 мин соответственно В 0 и Взо) 40- на приборе ВМ, статическое напряжение (СД) сдвига через 1 и 10 мин (СНС 1 ю) -на приборе СНС - 2, рН - с помощью прибора рН, суточный отстой (СО) - с помош,ью мерного цилиндра вместимостью 45100 мл, недиспергирующие свойства - седиментационным анализом по оценке плотности (функции) распределения частицбентонита определенного размера (гто - 70мкм; гв 5 - 85 мкм; г 1 оо - 100 мкм; г 15 - 115 50мкм).Определения Во производили с использованлем графического метода. В процессеизмерения общей водоотдачи за 30 мин поВМ - 6 по секундомеру отмечали промежутки времени, в ечение которых водоотдачадостигала 1,2,3 см и т,д, Полученные значе 3нил наносят на график в системе координатводоотдача - время, Через полученные точки проводят кривую, а затем иэ начала координат касательную к ней. Г 1 рямолинейныйучасток кривой, отсекаемый касательной,соответствует мгновеннси водоотдаче,П р и м е р 1. В 670 г воды растворяют10 г КС 11, вносят 20 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии, В 294 г воды растворяют 1гидроксида натрия и 5 г КМЦ350 и перемешивают до получения однородного раствора, Оба состава смешивают друг сдругом и перемешивают до получения однородной суспензии, Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав,мас,%: бентонит 2; КМЦ 0,5; гидроксид натрия 0,1; КС1; вода - остальное, Он характеризуется следующими параметрами:Р 1020 кг/м; УВ=19 с; Взо =- 12 см; В 0 =з, . з,=З,Осм; СНС 1/о.= О/4 дПа; СО 0; рН =7,5.П р и м е р 2. Б 670 г воды растворяют10 г КС, вносят 20 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии. В 289 г воды растворяют 1 г гидроксиданатрия и 100 г КМЦи перемешивают дополучения однородного раствора Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспензии.Приготовленный буровой раствор имеетследующий состав, мас /,: бентонит 2; КМЦ1; гидроксид натрия 0,1; КС1; вода -остальное, Он характеризуется следующими паоаметрами: р =- 1020 кг/м: УВ = 22 с;Взо=7 см; ВО=2,5 см: СНС 11 о = О/4 дПа;з,з,СО = О, р Н .= 7,5,П р и м е р 3. В 615 г воды растворяют50 г КС, вносят 35 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии, В 287 г воды растворяют 3 г гидроксиданатрия и 10 г КМЦи перемешивают дополучения однородного раствора Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспензии,Приготовленный буровой раствор имеетследующий состав, мас./,: бентонит 3,5:КМЦ 1,0; гидроксид натрия 0,3: КС 11 - 5:вода - остальное, Он характеризуется следующими параметрами; р= 1045 кг/м; УВ -3.=25 с, Взо=5 см; ВО=2,5 см;СНС 11 о=4,5дПа; СО = О; рН = 8,5.П р и м е р 4. В 615 г воды растворяют50 г КС - 11, вносят 35 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии, В 282 г воды растворяют 3 ггидроксида натрия и 15 г КМЦи перемешивают до получения однородного раствора, Оба состава смешивают друг с другом иперемешивают до получения однороднойсуспензии, Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас.%: бентонит 3,5; КМЦ 1,5; гидроксид натрия 0,3;КС5; вода - остальное, Он характеризуется следующими параметрами: р = 1045кг/м; УВ = 32 с; Взо = 4 см, 80 - 2,0 см;СНС 1/1 о=4/8 дПа; СО = 0; рН = 8,5; Г 7 о =1,0 :Г 85=1,4%; г 1 оо = 3,6%; г 115 = 1,8 через 1 ч;г 7 о = 0,4; гв 5 = 0,9 ; г 1 оо = 3,0 ; г 115=0,8 %через 4 ч.П р и м е р 5, В 615 г воды растворяют50 г КС, вносят 35 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии. В 277 г воды растворяют 3 г гидроксиданатрия и 20 г КМЦи перемешивают дополучения однородного раствора, Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспензии.Приготовленный буровой раствор имеетследующий состав, мас.0 , бентонит 3,5;КМЦ 2,0; гидроксид натрия 0,3; КС5; вода - остальное, Он характеризуется следующими параметрами; р= 1045 кгlм; УВ = 37с; Во = 1, 5 см; СН С 1/1 о = б/12 дПа; СО = О;рН =8,5.П р и м е р б. В 550 г воды растворяют100 г КС, вносят 50 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспензии. В 275 г воды растворяют 5 г гидроксиданатрия и 20 г КМЦи перемешивают дополучения однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом до получения однородной суспенэиии, 3Приготовленный буровой раствор имеетследующий состав, мас.%: бентонит 5; КМЦ2; гидроксид натрия 0,5; КС10, вода -остальное. Он характеризуется следующими параметрами; р = 1075 кг/м; УВ = 42 с; 3Взо= 3 см; 8=1,5 см; СНС 1/10= б/12 дПа;з.СО=О; рН =9,П р и м е р 7, В 550 г воды растворяют100 г КС, вносят 50 г бентонита и перемешивают до получения однородной суспенэии. В 270 г воды растворяют 5 г гидроксиданатрия и 25 г КМЦи перемешивают дополучения однородного раствора, Оба состава смешивают друг с другом до получения однородной суспензии, 4Приготовленный буровой раствор имеетследующий состав, мас.%; бентонит 5; КМЦ2,5; гидроксид натрия 0,5; КС10; вода -остальное. Он характеризуется следующими параметрами: р = 1075 кг/м; УВ = 45 с; 5з,Взо = 2,5 см; 80 = 1,0 см; СНС 11 о = 8/12дПа; СО =0; рН =9.П р и м е р 8. В 565 г воды вносят 35 гбентонита и перемешивают до полученияоднородной суспензии. В 332 г воды растворяют 3 г гидроксида натрия, 15 г КМЦи50 г КСи перемешивают до полученияоднородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получения однородной суспенэии. Приготовленный буровой раствор имеет следующийсостав, мас,; бентонит 3,5; КМЦ 1,5; гидроксид натрия О,З: КС5; вода - остальное.5 Он характеризуется следующими параметрами: р = 1045 кг/м; УВ = 35 с; Взо -- 4 см;Во = 0 см; СНС 1/1 о = 4/8 дПа, СО = О, рН ==8,5; г 7 о = 1,0%; гв 5 = 1,4%. г 100= 3,60 ;г 115 = 1,8 через 1 ч: Г 7 о = 0,40 : гв 5 =- 0,9%;10 г 1 оо = 3,00 ; Г 115=0,8% через 4 ч,Результаты экспериментальных работприведены в таблице,Анализ полученных данных показываетследующее,15 При содержании бентонита 2 - 5 мас, ,КМЦ 1 - 2 мэс,%; гидроксида натрия 0,1 -0,5 мас,%, КС1 - 5 мас,0(примеры 2 - 6)буровой раствор характеризуется удовлетворительными параметрами:,с 1020 - 107520 кг/мз; УВ = 22 - 45 с; СНС 1/1 о = 0 - б/4 - 12дПа, СО = 0; рН = 7,5 - 9,0, При этом Взо = 3- 7 см, а В = 1,5 - 2,5 см . Это свидетельз :зствует о том, что буровой раствор характеризуется высокими значениями 80 при5 низких значениях Взо, Так, сопоставлениепримера 4 с известным способом показывает следующее. Оба буровых раствора характеризуются практически одинаковыминедиспергирующими свойствами по предО лагаемому способу:10, 14,Г 36, 18,г 7 о = ,: гв 5 = 0, Г 1 оо = - -: Г 115 =по известному способу:1,0, 1,5, 3,5, 1,8Г 70 = ; Г 85 = ; Г 100 = - ; Г 115 =).0,40,82,91,0Взоз бурового раствора низка и составляет 4см и практически соответствует Вз 0 по известному способу (3,5 см ), Однако 80 бурового раствора составляет 2,0 см и в дваз0 раза превышает Во по известному способу(1,0 см), Это свидетельствует о повышениимгновенной водоотдачи при сохранениинизкой общей водоотдачи, причем это обеспечивается при более низком расходе реа 5 гентов расход полисахарида составляет 1,5мас.% потив 4,5 мас.%: гидроксида натрия- 0,3 мас,0 против 0,75 мас,0 ; КС5мас.% против 8 мас.% соответственно),С увеличением содержания КМЦ отме 0 чается снижение как общей, так и мгновенной водоотдачи, Из примеров 3 - 5 видно,что при одинаковых содержаниях бентонита, гидроксида натрия и КС - 11, с увеличением содержания КМЦ от 1 до 2 мас.К Взо5 снижается с 5 до 3 см, а 80 - с 2,5 до 1,5зсм, Однако при этом низкие значения Взобурового раствора соответствуют Взо раствора по известному способу, а 80 во всехслучаях превышают максимальную величину Во1749227 Экономическая эффективность применения заявляемого бурового раствора может быть достигнута за счет. повышения механической скорости бурения и сокращения расхода необходимых для его приготовления химических реагентов,ФПлатность раслределения, 2, череэ 1 ч 14 чгуСостав,нас.2(вадаостальное) Паранетры нт О с Способ лриготоаленив буровогораствора лолриивру т 01 а, ссися, СО, 2 рпЛла14 36 1 В 1,5 3 5 сВ 3,5 4 ь 5 0,75 В 1065 44 3,5 015 О 1,О Кэеастнед Ь Приготовление осуа 1 ЕСтеляли Лутен Сиаееннл аодНОГО раствора гндроиснда натрия, КИЦ и КС 11 с сусленаиел бентоинта.е "Краяньл. Составитель В,Евецкий Редактор Н,Рогулич . Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши .Заказ 2563 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинаг "Патент", г. ужгород, ул,Гагарин, 101 При содержании КМЦ 0,5 мас,о(пример 1) буровой раствор имеет высокие значения как Во (3 смз), так и Взо (12 смз), Этосвидетельствует о том, что уменьшение содеРжаниЯ КМЦ относительно 1 мас, 7 о не. 5целесообразно, поскольку не позволяет сохранить низкую общую водоотдачу.В результате введения водного раствора гидроксида натрия, КМЦ и КСв суспензию бентонита (пример 8) буровой 10раствор имеет нулевую мгновенную водоотдачу, В то же время, из примера 4 видно, чтопри так 0 м,же соотношении ингредиентов,но другом способе исполнения, а именно,путем смешения водного раствора гидроксида натрия и КМЦс суспензией бентонитав среде КС 11, мгновенная водоотдача составляет 2,0 см .Таким образом, повышение мгновенной водоотдачи достигается при содержании, мас.7 о, бентонит 2 - 5; гидроксиднатрия 0,1 - 0.3; КМЦ 1 - 2; КС1 - 10,посредством предварительного растворения в воде карбамидной смолы с содержанием метилольных групп 30 - 34 ои 25последующего введения в полученный раствор бентонита, гидроксида натрия и карбоксиметилцеллюлозь 1,Формула изобретения Способ приготовления бурового раствора, включающий введение полисахарида, гидроксида натрия, карбамидной смолы с содержанием метилольных групп 30 - 34 о , бентонита в воду, о т л и ч э ю щ и й с я тем, что, с целью повышения мгновенной водо- отдачи при одновременном сокращении расхода реагентов, предварительно в воде растворяют карбамидную смолу с содержа- кием метилольных групп 30-34% и в полученный раствор последовательно вводят бентонит, гидроксид натрия и полисахарид, причем в качестве полисахарида используют карбоксиметилцеллюлозу, э указанные ингредиенть используют при следующем соотношении, мас, о : карбоксиметилцеллюлоза 1 - 2; гидроксид натрия 0,1 - 0,5; карбамидная смола с содержанием метилольных групп 30-34 о 1-10; бентонит 2-5; вода - остальное,