Буровой раствор с низкой плотностью

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИ 4 ЕСКИХРЕСПУБЛИК б 1185 5)5 С 09 К 7/02 ТЕНИЯ чно- итут ОТнеф- раневиях счет ти и СЭи и тическо чающе включ ду,авгазо осферы идной оэлю ем соо и прочной добавкиет глину.качестве онаполнениз мочевсмолы,осиликонтношении реа- блегные иномоди- атом нгГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Башкирский государственный наисследовательский и проектный инснефтяной промышленности(57) Изобретение относится к бурениютяных и газовых скважин. Цель - сохние стабильности раствора в услоповышенных давлений и температур заувеличения гидростатической прочнос Изобретение относитс тяных и газовых скважин, ровым растворам для и поглощения и вскрытия и стов с низкими пластовы которых в качестве облег телей могут быть использ твердые дисперсные мате низкую плотность и малыеЦель изобретения - бильности бурового раство вышенных давлений и те я к бурению нефв частности к буредупреждения родуктивных плами давлениями, в чающих наполниованы различные риалы, имеющие размеры частиц.сохранение стара в условиях помператур за счет термостойкости облегчающей добавки, Раствор содержит в качестве облегчающей добавки пластмассовые газонаполненные микросферы из мочевино-формальдегидной или фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмосиликонатом натрия. Раствор включает следующие ингредиенты пои их соотношении, мас.%: глина 5 - 15; реагент стабилизатор 0,5 - 1,5; пластмассовые газонаполненные микросферы из мочевино- или фенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмосиликонатом натрия,5-12; вода остальное.При приготовлении раствора вначале воду затворяют глиной и тщательно перемешивают, затем вводят последовательно остальные ингредиенты, входящие в раствор. Последний сохраняет свои технологические свойства постоянными в условиях повышенных давлений и температур, 4 табл,увеличения гидростатермостойкости облегбуровой растворгент-стабилизатор, вочающей добавкипластмассовые микрили фенолформальдефицированной органнатрия, при следующредиентов,мас.0/,:ГлинаСтабилизаторПластмассовые микросферыиз мочевино-формальдегиднойили фенолформальдегиднойсмолы, модифицированнойорганоалюмоси.пиконатомнатрия 5 - 12Вода ОстальноеПластмассовые гаэонаполненные микросферы получают методом распылительной сушки композиции, содержаще 5 лмочевино- или фенолфомальдегидную смолу, реагент газообразователь (порофорЧХЗ - 57) и Органоагномосиликонат натрия("ПетросилМ"), причем указанные компоненты берут в следующем соотношении,мас4 реагент-газообразователь 1 - 3; органоалюмосиликонат натрия 1-3; смола Остальное,Граничнь 5 е эна".есия ин Градиентов в ис"ходной композиции Обоснованы следующим,Еслл брать концентрацию реагентагазообразователя меньше нижнаго предела (1 мас,Я то плотность пластмассовыхмикросфер будет зысокой (0,4-0,6 г/см )зиэ-эа недостаточкэго коллчества выделя"ющегося азота. Если же брать концентрацию реагента-гаэообраэователя болееверхнего г редела "3 мас.,ь), то значительный обьем микросфес получается с Отверстиями э оболочке в результата прорьвачерез нее излишков азота, т,е. некондиционных, Если брать концентраци 5 О модифицирующей добавки - органоалюмосиликонатанатрия - меньше нижнего предела (1 мас, Я,то пластмассовые микросферы будут иметьнизкие гидростатическу 5 о прочность и термостойкость, При кон Центрации ОрганоалюмосиликОната натрия в композицииболее верхнего предега (3 мас,",ь) гидростатическая поочность и термистойкость пластмассовых микросфер улучшаютсянезначительно, но при этом увег 5 ичиваетсяи их плотность, что нежелательно,П р и м е р 1, В 895 г воды затворяют 50г глины(бентонита) и перемешива 5 от в течение 1 ч до полного распускания глины, Затем вводят 5 г стабилизатора (КМЦ) иперемешива 5 от еще 0,5 ч, после чего вводят50 г пластмассовых микросфер, перемешивают 20 мин и замеряют параметры,П р и м е р 2. В 810 г воды затворя от 100г глины (бентонита) и г 1 еремешива 5 от в течение 1 ч до полного распускания глины, Затем вводят 10 г стабллизатора (КМЦ) иперемешивают еще 0,5 ч, после чего вводят80 г пластмассовь х микросфер, перемешивают 20 мин и замеряют параметры,П р и м е р 3. В 715 г воды затворя 5 от 150Г Глины (бентонита) и перемешивают В течение 1 ч до полного распускания глины. Затем вводят 15 г стабилизатора (КМЦ) и перемешиван;5 Т еще 0,5 ч, после чего вводят 120г пластмассовых микросфер, перемешива 5 ют 20 мин и замеряют параметры.В лабораторных условиях исследованыоблегченные растворы, полученные путемвведения в исходный раствор пластмассовых микросфер из мочевино-формальдегид 10 ной (марки УКС) и фенолформальдегидной(марки БЖ - 3) смол, модифицированных органоалюмосиликонатом натрия, т,е. предлагаемые облегченные растворы.В табл,1 приведены составы иссле 15 дованных растворов, В составах 1 - 5 используют микросферы измочевино-формальдегидной смолымарки УКС, модифицированной органоал 5 омосиликонатом натрия, В составе б20 используют микросферы из той же смолы, но без модификации. Аналогично всоставах 7 - 11 используют микросферыиз,фенолформальдегидной смолы марки БЖ-З, модифицированной органо 25 ал 5 омосиликонатом натрия, а в составе12 - микросферы из той же смолы, нобез модификации. Причем в составах 2 - 4 и8-10 взяты граничные и средние значенияингредиентов, в составах 1 и 7 меньше гра 30 ничных значений, а в составах 5 и 11 - больше граничных значений.Данные о технологических параметрахоблегченных растворов, приготовленных извсех приведенных составов, приведены в35 табл,2,Как следует из приведенных данных,при содержании ингредиентов ниже граничных значений (составь 5 1 и 7) растворы имеют некачественные технологические40 параметры, высокий показатель фильтрации и сравнительно высокую плотность(больше плотности дисперсионной среды),из - за низких значений структурно-механических свойств раствора отмечается обрат 45 ная седиментация (всплывание) микросфер.При содержании ингредиентов в предлагаемых пределах (составы 2 - 4 и 8 - 10)растворы имеют качественные технологические параметры; низкую плотность (ниже50 плотности дисперсионной среды), низкийпоказатель фильтрации, оптимальные вяэкостные и структурно-механические свойства, высокие значения удельногоэлектрического сопротивления,55 При содержании ингредиентов вышеграничных значений (составы 5 и 11) у растворов чрезмерно повышаются вяэкостныеи структурно-механические свойства, чтоможет вызвать технологичесКие трудностипри их практическом применении.У растворов, приготовленных из известных составов (составы 6 и 12), несколько выше плотность и ниже удельное электрическое сопротивление, чем у предлагаемых растворов. 5Для изучения стабильности свойств растворов (табл,1) при воздействии на них давления и температуры растворы выдерживают в автоклаве при различных давлениях и температурах в течение 4 ч, а затем 10 после стравливания давления и остывания до комнатной температуры замеряют их технологические параметры. Результаты исследований при воздействии только одного давления представлены в табл,З, а при воэ действии одновременно давления и температуры - в табл.4.Как следует из сравнения данных табл,2 (до термобарического воздействия) и данных, приведенных в табл, 3 и 4 (после тер мобарического воздействия), предлагаемые составы облегченного раствора при оптимальных соотношениях компонентов (составы 2 - 4 и 8 - 10, табл.З и 4) сохраняют высокую стабильность своих технологиче ских свойств в исследованных диапазонах термобарического воздействия: сохраняется низкая плотность (ниже плотности дисперсионной среды), практически не изменяются показатели вязкости, фильтра ции, статического напряжения сдвига и удельного электрического сопротивления.В меньшей степени сохраняют стабильность своих свойств составы, содержащие компоненты в концентрациях больше гра ничных значений (составы 5 и 11), особенно при совместном воздействии давления и температуры (табл,4), Это связано с повышенным содержанием глины (бентонита), у которой поддействиемдавления и темпера туры изменяется Степень гидратации и диспергации, что сказывается на параметрах раствора.Особенно значительное изменение свойств облегченного раствора после тер мобарического воздействия наблюдается у известных составов (составы 6 и 12, табл,З и 4), У них резко повышается плотность изза разрушения большей части микросфер: она становится больше плотности диспер5 - 12Остальное сионной среды, а при совместном воздействии давления и температуры (табл.4) онастановится равной плотности исходногоглинистого раствора (1,08 г/смз), что свидетельствует о полном разрушении всех микросфер. При этом также существенноухудшается показатель фильтрации, снижается удельное электрическое сопротивление и резко повышаются вязкость иструктурно-механические показатели.Таким образом, в результате повышения гидростатической прочности и термостойкости пластмассовых микросфер путеммодификации мочевино- или фенолформальдегидных смол органоалюмосиликонатом натрия раствор сохраняет своитехнологические свойства ппстоянными вусловиях повышенных давлений и температур, например, при бурении глубоких скважин, Это позволяет получитьэкономический эффект за счет значительного сокращения расхода микросфер для восполнения разрушенных в процессебурения.Формула изобретенияБуровой раствор с низкой плотностьювключающий глину, реагент-стабилизатор,.облегчающую добавку и воду, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сохранениястабильности раствора в условиях повышенных давлений и температур за счет увеличения гидростатической прочности итермостойкости облегчающей добавки, он вкачестве облегчающей добавки содержитпластмассовые газонаполненные микросферы из мочевино-формальдегидной илифенолформальдегидной смолы, модифицированной органоалюмосиликонатом натрияпри следующем соотношении игредиентов,мас. ОД;Глина 5 - 15Реагент-стабилиэатор 0,5 - 1,5Пластмассовые газонаполненыемикросферы из мочевиноформальдегидной или фенолформальдегидной смолы,модифицированной органоалюмосиликонатом натрияВода1661185 Таблица 1 Содержание компонентов, мас.Я Состав Вода Глина Стабилиза(икросферы, модифицирован- Иикросферы без модитор цые органоаломосиликонатом фикаций изнатрия из фе цолформал ь"дегцднойсмолы И(-3 фецолформальдегидной смолыБ)1-3 мочевццоформальдегидцойсмолы У(С мочевицоформальдегиднойсмолы УИС 4,0 3,0 0,3 Остальное ц 11 5,010,0 5,0 8,0 0;5 1,0 12,0 15,0 Л,О 3,0 5,0 8,.0 12,0 15,0 8,0 Таблица 2 Параметры растворов Составраствора СНС, д 1 а Показатель Удельное электрическое сопротивление Ом Плотность, Условнаяг/смвязкость фильтрации, мЗ за 10 миц за 1 мцц 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 г 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 15,0 18,0 10,0 4,0 5,0 10,0 15,0 18,0 10,0 1,01 0,95 0,92 0,88 0,86 0,92 1,02 0,97 0,94 0,90 0,880,94 1,51,8 1,0 0,3 0,5 1,0 1,5 1,8 1,0 20 25 28 38 48 19 23 27 35 43 39 159б546171087б8 0,2 2,4 7,6 10,6 24,8 12,2 0,2 1 ф 8 5,8 8,6 16,2 9,2 1,8 5,8 11,4 18,2 41,8 19,8 1,2 4,6 10,614,4 28,8 13,6 1,25 1,46 1,58 1 ф 64 1,68 1,281 32 1,64 1 ф 78 1, 87.1,90 1,46 ц ц 1 ц ц ц о ц1661185 10 Таблица Э Термобарические условия выперяки раствора Параметры раствора посл. термобарического ноздсй- сапня Составраствора Удельноеэлектрическоесопротивлением СПС дПа Показательфил ь 1 рации,смз Плотность,г(смЗ словная яэкость Давление, 7 емпераИПа тУРа,за 1 мин за 1 О мин 1,8 1,25 1,45 1,58 1,62 1,67 1,12 1,32 22 26 28 0,2 2,4 7,6 22,4 33,8 0,2 2)2 58 9,8 18,0 0 1 2 3 4 5 6 7 47 61 20 1797 1,64 1,76 1,84 1,90 1 О1 121 Э 23 0,2 1 8 7 0,94 092 0,88 107 1,03 0,93 0,96 09 Э 0,90 106 22,41180,22,2 141797 1 О 38 45 61 18,0104 12 Табл Термобарические условия выпер)кки растворовДавлениеТемпераИПа 1 тура, С Параметры раств после термобарического воздейств оста астора