Буровой раствор на углеводородной основе

(19) (11) 151) 4 С 09 К 7/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕЛЬСТВУ А ВТОРСНОМУ СВИ 3-0 но ку- сяос о(51) Изобретение оняфтяных и .газовыхбыть использованола скважины. Цель ныеас.Екие и осится к бур кважин и мож для промывки ствозобретения - поонной устойчивости е т вышение седиментацираствора и улучшен ие его реол условной вязкости, ения сдвига после ских показателен атического напряж етение относится к бурению и газовых скважин и может е тяных ля промывки с твол а ыть использова в час )х скваж изобрет иной ус ности скважи оценоч Целнния повышение сед ости раствора нта ич гических показ учше н е его ре условной зкости тич телейго напр ермообр аавле нии двига посл при 250 С жения створ ботки ра 30 ИПа.(21) 4267541/2 (22) 24,06.87 (46) 30,10,89, (71) Западно-С довательский и торский инстит го разведочног (72) Н.Л.Радко Ю.Ф.Логинов и (53) 622.243.1 (56) Авторское В 591487, кл.Авторское с У 1263705, кл. (54) БУРОВОЙ Р РОДНОЙ ОСНОВЕ Бюп. Р 40ибирский научно-исс проектно-конструкт технологии глубок буренияец, Л.П.Сергиенко, .А.Иванова4 (088 .8)свидетельство СССР 09 К 7/00, 1978 . идетельство СССР С 09 К 7/06, 1984. СТВОР НА УГЛЕВОДО 2термообработки раствора при 250 С и давлении 30 1 Па. Раствор содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.7: дизельное топливо 42- 58; высокоокисленный битум 8-12; нейтрализованные гидроксидом натрия кубовые остатки синтетических жирных кислот фракции С 7 -С 0,5-1,5; полиорганоэтоксисиланы-силоксаны 1,5-2,3; комплексные соединения (мыпа) кубовых остатков высокомолекулярных одноо ных карбоновых кислот и низкомоле лярнпй одноосновной карбоновой ки ты (уксусной) при их соотношении 0,4-1,0, утяжелитель остальное. Р вор готовят путем последовательно смешения составляющих его ингреди тов, Введеннье в раствор комплекс соединения в количестве 0,4-1,0 м дополнительно улучшают реологичес показатели раствора при высоких т пературах, способствуют созданию сотропной структуры, сохранякщей ментационную устойчивость раствор при 250 С. 1 табл. Раствор на углерсднои основе (РУО) содержащий дизельное топливо, высокоокисленный битум, нейтрализованные синтетические жирные кислоты (СЖК) полиорганоэтоксисиланы-силоксаны (ПОЗСС) и утяжелитель, дополнительно содержит комплексные соединения (мыла) кубовых остатков высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот и низкомолекулярной одноосновной карбононой кислоты (уксусной) при следующем соотношении ингредиентов, мас,7.:(мьиа) кубовых остат 1 О 1,5 -2,3 ков нисокомолекулярцых одцоосцонцых карбоновьм кислот (СЖКко )и низкомолекулярной(уксусной) (соотношение НАс;СЖК 1:2) 0,4 -1,0Утяжелитель ОстальноеРаствор ца углеводородной осноне содержит высокоокислеццый битум в качестве основного структурообразователя, цейтрапизованные гидроксидом натрия кубовые остатки синтетических жирных кислот Фракции С -С . - выполняющие функцию дополнительцогс30 структурообрзоват еля и стабилизатора, полиоргацоз. зксцсилацы-сцлоксаци (ПОЭСС) - гидрсфобизатор и термостабилизатор,комплек цые соединения (мыла) ца основе нис -.молекулярных одцоосновных карбоцоних кислот ЖК,С 35 и низкомолекулярних кислот (НАс) готовят отдельно. Введенные в раствор в количестве 0,4-1,0 мас.7, комплексные соединения дополнительно улуч 40 шают реологические показатели раствора при высоких температурах, способствуют созданию тиксотропной структуры, сохраняющей седимецтациоццую устойчивость РУО при 250 С, стабильность 0,00-0,02 г/см (таблица, растэ 45 вор 2-4) . Седимецтациоцная устойчивость РУО, це имеющего н своем составе комплексных соединений (прототип), ранца 0,14 г/см з, после термобрабегки 250 С (таблица, раствор 26).50П р и и е р 1. Раствор на углеводородной основе готовят в лабораторных условиях н мешалке фрезерного типа. Дизельное топливо, нагретое доо50-60 С, заливают н мешалку (400 г, 55 50 мас,7), нсыпают битум нисокоокислецный (76 г, 9,5 мас.7), Время совместного перемсшивация 15 миц. Затем ннодят синтетические жирные кислоты(кубоные остатки) и расчетное количество омыпителя - гидроксида натрия,итого нейтрализованных жирных кислот 8 г (1,0 мас,7). После 10-минутного перемешивация в раствор вводяткремцийорганическиг соединения (19 мп,2 мас.%) - полиэтоксисиланы-силоксаны(ПОЭСС) и перемешивают 10 мин. В отдельной емкости готовят 4,8 г(мыла) низкомолекулярньм (уксусная)и высокомолекулярных одноосновныхкарбоцовых кислот.,В 19 г (2,4 мас.7) дизельного топлива, нагретого до 60 С, растворяют2,5 г кубовых остатков синтетическихжирных кислот (СЖК), 1,25 г комплексообразующего агента-уксусной кислоты (НАс) и 1, 16 г гидроксида натрия.Процесс комплексообразования происходит при 180-200 С при перемешивании на масляной бане. СоотношениеНАс: СБК1:2 соответствует получению комплексных соединений, максимально улучшающих седиментационнуюстабильность РУО при температуре до250 С,Комплексные соединения 4,8 г,(2,4 мас.7) дизельного топлива, вводят н мешалку и перемешивают в течение 20 мин, Затем раствор утяжеляютбаритом до необходимой плотности, перемешивая на мешалке 20 мин. Общее времяприготовления раствора 1 ч 15 мин.Приготовленный раствор имеет следующие параметры: плотность 1,25 г/смэусловная вязкость 58 с, статическоенапряжение сдвига 27,5/58,010Па,показатель фильтрации - 0 смза30 мин (таблица, раствор 3). Послетермообработки в лабораторном автооклане при 250 С и давления 30 МПа втечение 2 ч раствор имеет следующиетехнологические параметры: условнаявязкость 24 с, статическое напряжение сдвига 19,6/28,410Па. Послетермостатирования технологическиепараметры раствора остаются удовлетворительными. Раствор остается седиментациоцно стабильным, с нулевойфильтрацией, Седиментационная устойчивость (стабильность), определяемаяпосле термообработки разностью плотности верхней и нижней половины раствора, измеряемая в г/см , является318344 6 5 1 О 15 20 5 15 основным показателем качества раствора.П р и м е р 2. Дизельное топливо(400 г), нагретое до 50-60 С, заливают в мешалку, загружают 72,8 г битума (9, 1 мас.7), перемешивают 10 мин, затем вводят кубовые остатки синтетических жирных кислот с расчетным количеством омылителя - гицроксида натрия (8 г, 1,0 мас.7). После 1 О-минутного перемешивания в раствор вводят кремнийорганическое соединение (19 мл, 2 мас.7) (ПОЭСС), перемешивают 10 мин. В отдельной емкости готовят 3,2 г (0,4 мас7) комплексных соединений (мыла) на основе ниэкомолекулярных (уксусной) и высокомолекулярной одноосновных карбоновых кислот.В 19 г (2,4 мас.7) дизельного топлива растворяют 1,7 г кубовых остатков синтетических жирных кислот, вводят 0,85 г комплексообразующего агента - уксусной кислоты. Соотношение НАс:СЖК (весовое) подобрано опытным путем, составляет 1:2 и соответствует лучшим значениям седиментационной стабильности в процессе теромообработки до 250 С. Омыление производят 0,7 г МаОН, процесс комплексообраэования при 180-200 С.Полученные комплексные соединения 3, 2 г (О, 4 мас .7) в 19 г (2, 4 мас .7) дизельного топлива вводят в раствор и пе ремешивают 20 мин, утяжеляют баритом в течение 20 мин. Общее время приготовления 1 ч 15 мин. Приготовленный раствор имеет следующие, параметры: плотность 1,25 г/см , условная вязкость336 с, статическое напряжение сдвига 16,8/21,9 10Па, показатель фильтрации 0 см за 30 мин, После термообработки при 250 С, Р = 30 МПа технологические параметры раствора хорошие, стабильность составляет 0,02 г/см , т.е. при концентраиии дополнительного стабилизатора в растворе 0,4 мас.7. комплексных соединений прочность структуры раствораоческолько ниже при 250 С, чем в примере 1. Снижение концентрации в этом примере дополнительного стабилизатора - комплексных соединений приводит к снижению седиментационной устойчивости до 0,02 г/см , но находятся в3допустимых пределах.П р и м е р 3. В дизельное топливо 400; (50,0 мас,7), нагретое до 60 С, засыпают битум (79,2 г,9,9 мас.7), перемешивают 15 мин, затем вводят кубовые остатки синтетических жирных кислот и расчетное количество омылителя - гидроксида натрия (8 г, 1, 0 мас.7). После 10-минутного перемешивания в раствор вводят кремний" органическое соединение (16 г, 2 мас.7) (ПОЭСС), перемешивают 10 мин.В отдельной емкости готовят 8 г (1,0 мас.7) комплексных соединений 4,2 г СЖК растворяют в 19 г (2 мас.й) дизельного топлива, вводят 2, 1 г уксусной кислоты и омылителя (1,96 г ИаОН). Соотношение НАсфСЖК 1:2 (таблица, раствор 4) . Комплексообразование проводят при 180-200 С. Комппексные соединения (8 г, 1,0 мас.Х) в 19 г (2,0 мас.7) дизельного топлива вводят в раствор, перемешивают 20 мин,утяжеляют баритом 20 мин. Общее время приготовления 1 ч 15 мин. Приготовленный раствор имеет следукицие25 параметры: плотность 1,25 г/см , ус 9ловная вязкость 72 с, статическоенапряжение сдвига 34/58 10 Па, показатель фильтрации 0 смза 30 мин.После термостатирования до 250 С,Р = 30 МПа условная вязкость 30 с,СНС 22,4/36,6 10 Па, показательфильтрации равен 0 см э, стабильностьраствора 0,00 г/см , т.е. растворсохраняет седиментационную устойчивость. Концентрация дополнительногостабилизатора в растворе 1,0 мас.7приводит к получению системы, седиментационная устойчивость которойимеет значение 0,00 г/см, но увеличение концентрации ведет к повышению условной вязкости и статическогонапряжения сдвига. При концентрациисвыше 17 комплексных соединений(таблица, раствор 5) в растворе резко увеличиваются структурно-механические показатели: условная вязкость и СНС, что нежелательно, таккак растворы труднс прокачиваемы,т.е. не удовлетврят по технологи 50ческим параметрам,В таблице пр едс тавле ны с ос тавыРУО по средним, минимальным и максимальным значениям ингредиентов, входящих в состав данного раствора, атакже составы, выходящие за пределыуказанных соотношений.Из данных таблицы видно, что самые лучшие значения седиментационнойустойчивости (стабильности) и техно 1518344;логические параметры при 250"С имеют РО, в состав которых входит 0,6 мас.7 комплексных соединений, стабильность .оставпяет 0 00 г см (таблица расЭ53), Снижение концентрации домас.7. компл .ясных соединений приводит к снижению седиментационной стойчивости, стабильность равна ,02 г/см (таблица, раствор 2). ,1 ачьнейшее снижение содержания комплексньг; соединений 0,2 мас.Ж (таблила, раствор 1) приводит к получению ра-.творца, имеющего стабильность после термаооработки 0,08 г/см , что вы.олит за пределы допустимогоУвеличение концентрации комплексных соединени;й (м;.и) более 1 мас.7. (раствор 5,."ли ы), равного 1,2 мас.й, привод:,т к резкому загущению раствора, что также нежелательно, т.е. оптимальное содержание комплексных соединений (мыл) в растворе находится в пределах 0,4-1 мас.Е. Комплексные соединения (мыла) оказывают наилучший эффект - полученные при соотношении агента комплексообразователя низкомолекулярной одноосновной карбоновой кислоты - уксусной (НАс) и высокомолекулярными одноосновными карбоновыми кислотами - кубовыми остатками СЖК, 11 Лс;СЖ, - 1:2.Седиментационная усто .чивость РУО, полученных с исполь.,званием в качестве дополнительного стабилизатора комплексных соединений, полученных при 35 соотношении НАс:СЖК - 1:1; 2:2;1:3 н удовлетворяют требованиям к этим растворам.В таблице представлен также состав и свойства известного раствора (раствор 22), после термостатирования до 250 С раствор седиментационно неустойчивый, стабильность составляет 0,14 г/см , т.е. соединения,звыполняющие стабилизирующие функции, при этой температуре не оказывают необходимого эффекта.Формула изобретен г 42,0-58,0 8,0 -12 уО Дизельное топливоВысокоокисленныйбитумНейтрализованныегидроксидом натриякубовые остатки синтетических жирныхкислот фракцииС-СПолиорганоэтоксисиланы-силоксаныКомплексные соединения (мыла) кубовыхостатков высокомолекулярных одноосновныхкарбоновых кислот инизкомолекулярнойодноосновной карбоновой кислоты, полученные при соотношении НАс:СЖК 1:2Утяжелитель 0,5 -1,5 1,5 -2,3 0,4 -1,0Остальное Буровой раствор на углеводородной основе, включающий дизельное топливо, высокоокисленный битум, нейтрализованные гидроксидом натрия кубовые остатки синтетических жирных кислот фракции С -С , полиорганоэтоксисиланы-силоксаны и утяжелитель,.о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости раствора и улучшения реологических показателей - условной вязкости, статического напряжения сдвига после термообработки его приа250 С и давлении 30 МНа, он дополнительно содержит комплексные натриевые соединения (мыла) кубовых остатков высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот и низкомолекулярной одноосновной карбоновой кислоты, полученные при соотношении НАс:СЖК 1:2 при следующем соотношении ингре- диентов, мас.Е:1518344 1 В веО е1 ДфоООХ-Х 10 1 а СО ГЧ О О О СО О О ГЧ С 4 О О ео О О О е- ео О О СО Ф О О О О О О С О О О О О СО О О О О О О еООООООСОООООООООООООО О вЕ Оф Оф Иве СЧ О О О О С С О О С О О С С О О О О О О О О О 1 1а вйЕ 1О0 Цв в г 4СО -1 ЕС О СО ЧЭ СО 1 С 4 ССЕ а О в ф а СЧ .О СЧ 1 в л ва в в л СЧ в вфвва ф ео ф ае .1 -1 О еС1 - СО е О ф О СЧ а а Ц С 0 е- Г 4 М а С 4 М М 1 СЧ С 4 Гс И ГЧ И СС О Г 4 М Х аЭе Е ф1 1 1 В1 ф И1 Е 1 С О аСЧОГЧаСОСЧОЩф 1 С 4 соМСЧ Г 4 С 4 а вв вса Салл ввфа СЧ а СЧ ф ае СЧ СО 1 ае Ч И И ОЭ М а СЧ ГСЧ СЧ Иа М е- М ОЭ Э СЧС 4-- сэ а -О 1 --ООг 4 11 СС вЩ ф 41О 1 ОЭ 0ООГЧео 1 ОфИОЭСЧ Ффаоае ГЧМео ЧЭ СЧГЧМ ЧЭ М Л Х Х Ое ов 1 а 1 ф ОеаМ й ООООО ОООООООООООООООО 0ф О йе еГ 4 СЧ ФфаО г Ф СЧ МО СЧ СЧ фоо а аЭ СЧ О еС ОЭ СО-е сЧ М ео 4 О О О вСЧ ффеа е- Г 4 И И Л со О со цэ сч МИЛФМ1а 1 в хкс, хЕф йа 1 1. р у сэ Ч Ов ф ОЭ И ео 1 М М 4 е еа ОЭ асч 1 0 О а ГЧСЧ 1е - И 1 0 СО Ю ео СЧаф е - Ма сч ч со -С.И 1. ЕО С" О о И И Г 4 СЧ а в ИИИИИ Гс СЧ ГЧ СЧ ГЧ ИИИ СЧ СЧ СЧ ИИфЛ СЧ СЧ СЧ С 4в аЛ г 4 е- О аг 4 О 1 И И И Иа "1 "1 1 1 1 МММММ И И И ИИИИ Э Т 1ММММО 1 М М 1 й 0 1 фо ф О1 О 1 О ф еО СЧ в 3 с 4 1 еа О СЧ Оввв ООО О О 0 0 0 аа ОЧ а ОЭ лв вО ООООИ Л И И И ла Ссе ае а а И ИГ 4 М ве- Се а а а а се1 1 1 т 1 аевСЧ СЧ СЧ СЧ ГЧ М СЧИИИИИИИ О О в Е в а ф в