Буровой раствор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 088 7/О ЕТЕНИ В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам(56) Авторское свидетельство СССР И. 1021678, кл. С 09 К 7/04, 1983.Левик Н,П; и др. Исследование влияния различных компонентов на технологические свойства алюмокалиевых растворов. - Сб.: Выбор оптимальной технологии промывки скважин. Краснодар, 1981, с. 122-125.(57) Изобретение относится к области бурения скважин. Цель изобретения - улучшеИзобретение относится к бурению скважин, а именно к буровым растворам, используемым для промывки ствола скважины , в отложениях, сложенных малоувлажненными, хорошо набухающими и диспергирующимися глинистыми породами, склонными к обвалам и осыпям.Цель изобретения - улучшение крепящих свойств раствора.Цель достигается тем,.что используют буровой раствор, содержащий бентонитовую глину, карбоксиметилцеллюлоэу, гидроксид калия, хлорид калия, окзил, алюмокалиевые или желеэоаммонийные квасцы или сульфат алюминия и оксид кальция или магния и воду, причем соотношение между алюмокалиевыми или желеэоаммоние крепящих свойств раствора. Он содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.; бентонитовая глина 3-5; карбоксиметилцеллюлоза 0,5-1; гидроксид калия 0,2-0,3; хлорид калия 1-3; окзил 3-5; алюмокалиевые или желвзоаммонийные квасцы или сульфат алюминия 0,3-1; оксид кальция или магния.0,3-1,34, вода остальное. На 1 мас,ч. алюмокалиевых или железоаммонийных квасцов или сульфата алюминия раствор содержит 1-2 мас.ч. оксида кальция или магния. Раствор приготавливают путем смешения ингредиентов. Использование в составе бурового раствора, . указанных солей трехвалентных металлов и оксидов двухвалентных металлов улучшает его крепящие свойства. Использование раствора в промысловых условиях позволит повысить скорость бурения и проходку на долото, снизить расход химреагентов. 3 табл. ами или сульфатом алюмль ия или магния состав нийными квасц иния и оксидом ка ц ляет 1;(1-2).В табл. 1.приведены составы исследованных растворов, в табл, 2 - их свойства, в табл, 3 - результаты исследования влияния соотношения соли трехвалентного металла и оксида двухвалентного металла на свойства раствора.П р и м е р, Для получения 1 кг бурового раствора в емкость загрузили 250 г 20 -ной глинистой пасты, 500 г воды и перемешали до получения однородной суспензии. Потом добавили 50 г 10-ного раствора КМЦ, 150 г окзила 20 -ной концентрации, 20 г 10 -ного раствора гидроксида калия, 10 г хлорида калия. Перемешивали после каждой1708823 0,5-1,0 0,2-0,3 1,0-3,0 3,0-5,0 0.3-1,0 3добавки в течение 5-10 мин. Затем ввели предварительно смешанные в сухом. виде 10 г оксида кальция и 10 г алюмокалиевых квасцов. После 4 ч перемешивания полученного бурового раствора и выдерживания в течение 16 ч его перемешивали 15 мин и замеряли основные технологические показатели, Данный буровой раствор препятствует раэупрочнению глинистых пород под действием фильтрата бурового раствора, что обеспечивается высокой ингибирующей способностью бурового раствора (ограниченйе поверхностной гидратации и осмотического набухания глинистых минералов).Ингибирующая способность бурового раствора характеризуется показателем По, Буровой раствор препятствует механическому разупрочнению ствола скважины. Введение оксидов двухвалентных металлов совместно с водорастворимыми солями трехвалентных металлов в соотношении от 1;1 до 1:2 увеличивает прочность сцепления частиц горной породы, т.е. консолидирует их. Это свойство бурового раствора характеризует- ся показателем асж - прочностью на вертикальное сжатие образца иэ частичек горной породы, сформированного под действием бурового раствора.Для оценки консолидирующей способности был взят керновый Материал из скважины в зоне тектонических нарушений.Керн измельчали и отсеивали частички размером 1,25-2,00 мм, Приготовленный материал горной породы помещали в камеру через штуцер, который прокачивали 300-500 мл буровогораствора. После этого камеру разбирали и извлекали сформированный образец размером 40 х 20 х 20 мм, Затем полученный образец ставили вертикально (меньшей гранью) на горизонтальную поверхность, на него помещали прессовую ка. меру (стаканчик емкостью 100 мл) и насыпали свинцовую дробь до начала разрушения образца; Потом взвешивали стаканчик с дробью на технических весах с точностьюдо 0,01 ги рассчитывали прочность образца на вертикальное сжатие по формулеАОсж =5где А - нагрузка, г;8 - площадь основания образца, см 2.Средние значения асж трех параллельных определений представлены в табл. 2.Из анализа табл. 1 и 2 следует, что вве. дение в.буровой раствор добавки, состояЩей из солей трехвалентных металлов (алюмокалиевые квасцы или железоаммонийные квасцы или сульфат алюминия) иоксидов двухвалентных металлов (оксидкальция или магния) увеличивает прочностьобразцов более чем в 2,7 раза по сравнению5 с известными растворами (опыты 23, 33). Сцелью отработки оптимального состава бурового раствора были проведены опыты 122, При концентрации добавки ниже 0,6значение дсж уменьшалось до значений это 10 го же показателя в известных растворах(табл, 1, опыты 23, ЗЗ)При увеличении концентрации добавки более 2показательОсж практически не увеличивался (табл. 1,опыт 6),15 Из экспериментальных данных (табл. 3)видно, что введение в буровой раствор добавки в соотношении 1:3 и 2;1 не дает положительных результатов.Таким образом, данный буровой рас 20 теор обеспечивает устойчивость глинистыхпород, ослабленных тектоническими нарушениями, позволяет сократить затраты времени на работы, связанные с бурением,повысить скорость бурения и проходку на25 долото, уменьшить количество колебаний,снизить расходы химических реагентов иматериалов. Формул а изобретения 30 Буровой раствао, содержащий бентонитовую глину, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксид калйя, хлорид калия, окзил, водорастоворимую соль трехвалентного металла и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 35 улучшения крепящих свойств,он дополнительно содержит оксид кальция или магния, а в качестве водорастворимой соли трехвалентного металла - алюмокалиевые или же.лезоаммонийные квасцы или сульфат 40 алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас. :Бентонитовая глина 3,0-5,0 Карбоксиметилцеллюлоза45 Гидроксид калияХлорид калияОкзилАлюмокалиевые илижелезоаммонийные50 квасцы или.сульфаталюминияОксид кальция илимагния 0,3-1,34 Вода Остальное 55 причем на 1 мас,ч. алюмокалиевых или железоаммонийных квасцовили сульфата алюминия буровой раствор содержит 1-2 мас.ч.оксида кальция или магния.1иН квасцы, КАК " аелезоаииониеаые квасцы. Соотновениелвнтнык металлов и оксидаии двухвалантных металлов фмеравиффе о0,5- алвмокавевыекду,словим трехва о 1:1.пыта 33 масА и раствор допаввтельно содер ввести, аопыте 34 " 8,0 кит 80 насА гумата насА гуиата калвцип 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 1.6 17 1 В 19 20 21 22 2 З 24 25 26 27 28 29 30 3132 Ззвц .3 36 З 7 Зв 39 :ао 41 42 43 аа 45 46 47ав 49.50 51 52 3 54 55 56 57 58 59 60 05 05 0,7 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 0о,5 0,5 05 0,3 1,1 0,5 ОД 0,5 05 0,5 0,5 0,5 0,5 е 5 05 0,5 0,5 0 5 05 0,5 0,5 О,5оД 0,5 0,5 05 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 О,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 е 5 0,5 05 0,5 05 0,5 о,г 0,2.0,3 0,3 03 о,з 0,2 0,2 о,г 0,2 0,2 0,2 0,2 О,г 0,1 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 О,г 0,2 0,2 о,г 0,2 0,2 0,2 0,2 О,2 0,2 02 о 8 0,8 02 О,В 0,2 0,2 о,г О,г 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 е,г 0,2 0,2 0,2 0,2 е,г 0,2 0,2 о,г Е,г 3 3 3 3 3 3 3 3 3 з 3 3 2,0Условновэкость,ьса П дсма е е е е г ет е га38,6 22,3 1,08 17 1,08 ,Оу 1,06 1,06 1,06 16 14 18 12 1,08 1,081;681,081651,08 16 14 в 12 1,ОУ 107 1,ов 1,68 1,08 1,08 1,оу 1 07 е е т ев е Еаа ее гв тегееагееее атеаевввавгееагееетаУсловна влакость олрвделллась мв висиоеииетре 08.5 ло следуеиею методике в воронку аеливали 500 мл бурового раствора и фиксировали времл аитекамил 300 мл этого раствора, Влвкость води в этом случае равна 9 с. 1 2 з 4 5 6 у в 90 11 12 13 14151 б17 18 19 2 О 21 22 23 24 25 26 2829 Эо 31 32 зз 34 35 36 ЗУ зв. Э 9 ьо 41 42 э 44 45 46 47 48 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 1,67 1 07 1,Оу 1,08 108 1,08 .1,68 1,08 108 .1,08 1,08 1,07 1,07 1;08 1,08 1,08 1,07 107 1,06 1,ОУ 1,07 1,07 1,06 4,06 1,08 1,ОВ ,071,07 1,07 1,08 1,08 1,оу 1,07 1,ОУ 1,08 1,08 1,08 1 о 7 14 19 12 13 15 11 13 13 13 12 3 12 13 17 4 16 12 12 11 15 12 ъ 1 О 9 18 18 15 14 го 16 16 1 Я 13 18 22 21 1 В 16 20 20 ,19 14 15 в 19 19 7 1 У 21 Збгуб27/279/1 В21/4521/3930/6621/4521/39э/345/8721/305/969/1812/2115/366/1524/ЗЗгь/Зэ21/3612/2715/3660/639/2472/102Зф/3066/939/2112/273/9бр9/183/б30/5424/4518/гу21/ЗЗ33/бо27/4218/ЗО12/2415/338/Зэ69/0854/9957/9060/9966/10542/ВЭб/3633/36Зо/ЭЗзз/зз75/13572/12666/9057/8775/1455,0 З,о 36 6,0 4,5 3,0 З,о 5 5 ф 5.0 6,0 5.5 3,6 Э,о З,оЗ,о З,о .з,ф 30 3,0 3,2 6,0 4,О 3,5 6,0 4,5 35 3,6 40 ,ф З 5 5,0 6,6 5,4 з,о з,о 5,8 6,2 4,2 з,в Э.э 3,6 5,6 56 З,г 3,0 32 6,05,6 э,о 3,0 э, 6,1 55 З,ф 3,0 э,г 2,6 2,6 23 2,0 25 2,5 23 2,0 25 25 28 2,8 2,6 2,6 г,у 25 2,5 г,в 2 б З,5 23 2,6 2,6 г,з 2,5 2,2 2,6 З,9 4,1 зл 36,2 59 3,6 з,о г,е 2,4 2,4 31 2,7 г,ь 2,4 2 У 26 2,5 г.э г,э 2,7 2,У 2,4 2,02,02,7 26 2,2 2,0 . 2,0 41,5 46,1 59,6 59,9 41,5 46,1 59,6 599 35,2 36,5 36,0 З 9,6 38,6 ЗУ,О 385 41,0 4,6 З 0,5 46,0 19,0 57,9 53,3 59,0 61,4 61,7 112 124 16,7 6,2 17,2 10,9 2,1 19;2 гг,г 60,5 бг,г бг,ь 7,в 20,1 5,э 61 3 61 5 в,3 212 62,5 64,2 64,5 94 21,6 63,0 63,7 64,0 19,8 21,5 63,5 64,1 64,51708823Таблица 3Образец - состав раствора иэ таСоставитель Л,БестужеваРедактор Т.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор С.Черниэказ 402 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5роизводственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10