Способ регулирования свойств бурового раствора в процессе циркуляции

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 1/О 51 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Ав по заявке Ж 2 20.04.74. 2, Городнов В глин и новью ре воров, М., Недраи цр. Исслецованиетуры Глинисъъех расъю1975, с, 242 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ср.цнеазиатский нтельский институт прир(53) 622,243,144,2 ( торское свидетельство СССР 018444, кл, С 09 К 7/О(54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯСВОЙСТВ БУРОВОГО РАСТВОРА ВПРОЦЕССЕ ЦИРКУЛЯЦИИ путем его обработки для обеспечения стабильности физико-химических свойств раствора цовеличины, эквивалентной дестабилизирующему воздействию со стороны скважины,и в направлении дестабилизации, о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с цельюрасширения диапазона регулируемых мраметров раствора, контролируют пестабилизируюшее воздействие по окисли, тельно-восстановительному потенциалуциркулируюшего бурового раствора и приего изменении в любую сторону от равновесного состояния обработку ведут электрическим током в зоне электроца.904370 2всех его основных характеристик) воо- времени при воздействии высоких температур (эта способность раствора называется термостойкостью) и агрессивныхсолей (солестойкость),На чертеже показана схема реализации способа.В емкости 1 готовят стабильный буровой раствор, имеющий значение гедох 1 О потенциала, соответствуюшее его оптимальным размерам, Оптимальное состояние раствора постигается обычнымиметодами регулирования, вводом химических реагентов и измеряется датчи 15 ком 2 контроля репокс-потенциала, на. пример коломельным электродом Крюкова, показания которого регистрируются вторичным прибором 3. При циркуляции раствора в скважине 4 происходит20 его физико-химическое взаимодействие сокружающей ствол скважины породой 5,имеюшей самый разнообразный литологоминералогический состав. Кроме того,с ростом глубины скважины изменяетсц 25 ся температура окружающей среды, Всеэто, химическая и температурная агрессия, изменяет редокс-потенциал раствора, изменяя тем самым либо окислительйую, либо восстановительную активность,З 0 т,е. выводит раствор из равновесногосостояния,ь ф Выход системы из равновесного состояния в течение длительного времениможет привести к необратимым последствиям, которые пля восстановления равновесного состояния раствора и поддержания его заданных свойств и состояниятребуют значительных дополнительныхзатрат. Так например, при отклонении40 редокспотенциала в сторону увеличениявосстановительных свойств, выбуреннаямелкофракционная глинистая фаза, попавшая в такой раствор, начинает активно циспергироваться в результате мощного пептизируюшего действия писперсионной среды, имеющей высокий восстановительный потенциал. Для освобожденияраствора от излишней твердой фазы,которая резко изменяет реологичвскивсвойства бурового раствора, необходимыдополнительные затраты на очисткурас твора. Изобретение относится к способамрегулирования своЪств и состояния буровго раствора в процессе бурения скважини может найти применение в нефтегазодобыче, геологоразведке, а также внефтехимической, горнообогатитвльной,строительной и других областях народного хозяйства.Известен способ регулированиясвойств- бурового раствора путем обработки вго в поле постоянного тока вЗОнв электрода (. 1 3 .Однако такое регулирование свойствраствора невозможно осуществить в процессе промывки,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способрегулирования свойств бурового растворасодержащего глину, воду и КМЦ, в процессе промывки путем его обработки(фвнолом) для обеспечения стабильностифизико-химических свойств раствора довеличины, эквивалентной дестабилизирующему воздействию со стороны скважины(высокотемпературные скважины,где КМтврмодеструктурируется), и в направлении дестабилизации (введение фенолапрвцохраняет от термодеструкции) ( 2 3Однако практически все известныехимические реагенты, применяемые вбурении, при использовании их войномзначении оказывают побочные нежелателныв воздействия на другие свойствараствора,Целью изобретения является расширение диапазона регулируемых параметровбурового раствора, снижение затрат, атакже снижение аварийности и осложнений в процессе бурения скважин,Поставленная цель достигается тем,что осуществляют контроль дестабилизирующего воздействия по окислительновосстановительному потенциалу циркулирукепего бурового раствора и при егоизменении в любую сторону от равно. весного состояния обработку ведут электрическим током в зоне электрода. Ксвойствам бурового раствора в первуюочередь следует отнести способностьраствора оказывать минимальное физикохимическое воздействие на породы, слагающие стенки скважины, вызыватьвозможно- меньшие воэмушения термодинамических, химических и физическихпроцессов, имвюших место на границе 55контакта скважина - пласт. Это основноеусловие препопрепеляет необходимостьстабильности раствора (т.е, сохранения Преобладание высокого окислитвльного потенциала раствора может привести к коагуляции системы, для восстановления свойств которой необходимо ввести большое количество химических реагентов, либо при необратимости процесса90 заменить раствор, что чаще всего и делают в практике буровых работ,Контроль эа отклонением редокспотенциала выходящего раствора иа скважины 4 осуществляется датчиком 6 контроля с вторичным прибором 7, поме щенным в приемную емкость 8.Для восстановления равновесия системы (бурового раствора) иэ емкости 8 раствор направляют в емхость, образованную положительным 9 и отрицатель ным 10 электродами, соединенными с источником 11 питания постоянного то ка. Полупроницаемая перегородка 12 служит для предотвращения поступления иэ зоны положительного электрода 9 продуктов кислых реакций в зону отрицательногб электрода 10 и наоборот.В случае отклонении редоко-потенциала, например, в сторону окисления весь раствор, выходящий иэ скважины 4, по ступает в емкость 1, в зону отрицательного электрода 10, где он получает недостающие электроны для восстановления его до стабильного состояния, Про-. дукты кислых реакций, образованные в зоне положительного электрода 9 (12% от общего обьема раствора); сбрасыва ются через вентиль 13. Вентилем 14 сбрасываются продукты щелочных реакций, образованные в зоне отрицательного ,электрода 10, при обработке раствора в зоне положительного электрода.Таким образом, униполярная электро- обработка бурового раствора в зоне одного из электродов позволяет быстро восстанавливать равновесное состояние бурового раствора в емкости 1 и закачивать его в скважину 4 насосом 15, не допуская необратимых химических реакций в буровом растворе, хоторые привели бы не только к неоправданным заъ ратам, но и к авариям и осложнениям в 4370 4скважине иэ оа нарушения физико-химического равновесия между буровым раствором и окружающими его горными породами., слагающими стенки скважины.Экспериментальная проверка способапроводилась на скв. % 16 площади Гаджак ПО "Узбехнефть. Буровой раствор,закачивавшийся в скважину, имел величину редокс-потенциала, равную + 120 мВ,10 вязкость 50 с и водоотдачу 12 см /30 мин.Иэ скважины выходил раствор с парамеьрами соответственноЧ +250 .мВ, Тд 65 с,б 17 смЪЗО мин.15 При помощи униполярной электрообработки бурового раствора в поле отри-,цательного электрода, установленного вжелобной системе, (параметры электрообработки: напряжение 17 В, ток 520 А)20 редокс-потенциал бурового раствора снизили до 10 мВ, При этом вязкость егостала 60 с, водоотцача 14 смЪЗО мин,После осуществления цикла циркуляциииэ скважины на дневную поверхность по 25 ступал раствор со значением редокспотенциале, равным 115 мВ, вяэхостью 51 с и водоотдачей 11 смФЗО мин.Таким образом, было очевидно, чтопредложенный способ позволяет полуЗ 0 чить требуемые от раствора параметрыв наиболее нужные моменты временив момент его работы на забое в условиях высоких температур, давлений имине ралиэации.Технико-экономическая эффективностьизобретения весьма высока и складывается из следующих показателейснижения затрат химреагентов на 5060% при восстановлении свойств и со 40стояния раствораснижения аварийности и:.эа термосолевой агрессии и нарушения устойчивости стенок скважины на 35-40%.904370 Составитель Г, Сафактор П. Горькова Техреп Л 1,Надь Корректор И, Эрдейи Поцписн э 7972/1 .-Тираж 603оеВНИИПИ Госуцарственного комипо делам изобретений и отк113035, Москва, Ж, Раушскаяилиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 тета СССРрытийнаб., ц. 4/5