Состав для упрочения стенок скважины

)5 С 09 К 7/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКПРИ ГКНТ СССР 1 ТИЯМ И ТЕН И ОБ ТЕНТУ 3(21) 4923803 (22) 01.04.91 (46)15.11.92. (71) Полтавс учно-исслед ного институ (72) И,Ю.Хар на ого го- льского 0,5-3Остал ь о Бюл, М 42кое отделение Украинского наовательского геологоразведочтаив, З,Ю.Гинковская и М.Г.Буб(73) Полтавское отделение Украинск сударственного научно-исследовате геологоразведочного института(56) Булатов А,И, и др. Справочник по про мывке скважин. М,: Недра, 1984, с. 53 - 54.Способ крепления неустойчивых пород Проспект ПГО Запукргеология. Киев, 1989. Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к составам, применяемым для упрочнения неустойчивых пород, слагающих стенки скважины.Известны составы для упрочнения стенок скважин, ингибирующий эффект кото-. рых обеспечивается жидким стеклом.Недостатком этих составов являются низкий ингибирующий уровень и высокие, практически нерегулируемые структурно- механические свойства.Широко известны силикатные и малосиликатные составы.Упрочнение неустойчивых пород этими составами также недостаточно высоко, а структурно-механические и реологические показатели составов имеют высокие значения.Наиболее близким (прототипом) к описываемому является состав, содержащий в мас.: 15-30 хлорида калия; 2-3 - КМЦ;8- 12- силиката натрия и воду.Недостатком этого состава является довольно низкое упроцняющее действие(54)СОСТАВ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ СТЕНОК СКВАЖИН(57) Использование: бурение, крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность; состав содержит (мас.0); хлорид калия 15 - 30; жидкое стекло 5-15, гипан, или метас, или оксиэтилцеллюлоза ,в пересчете на сухое вещество) 0,5 - 3,0; воду - остальное. Длч улучшения прокачиваемости состав дополнительно может содержать ГКЖ - 10 или ГКФ - 11 в количестве от 0,5 до 3,0 от массы состава. 1 з,п,ф-лы, 2 табл. орных пород. (показатель устойчивости неревышает 83) и низкая прокачиваемость, С рактеризующаяся динамическим напряением и пластической вязкостью.Цель изобретения - повышение устойчивости горных пород и прокачиваемости д состава при одновременном повышении его термостойкости, характеризующимся фильтрационнцми показателями после термостатирования при 160 С.Поставленная цель достигается тем, что Ь 3 состав для упрочнения стенок скважины, содержащий хлорид калия, жидкое стекло, высокомолекулярный полимер и воду, согласно изобретению, в качестве высокомолекулярного полимера содержит гипан или метас, или ОЭЦ при следующем соотношении компонентов, мас.0 ьХлорид калия 15 - 30Жидкое стекло 5-15Гипан или метас, илиОЭЦ (в пересчете насухое вещество)Для улучшения прокачиваемости состав дополнительно содержит атил- или метилсиликонат натрия (ГКЖили ГКЖ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:Хлорид калия 15 - 30 Жидкое стекло 5 - 15Гипан или метас,или ОЭЦ 0,5 - 3ГКЖ - 10 или ГКЖ0,5 - 3Вода Остальное Гипан (гидролизованный полиакрилонитрил) получают омылением полиакрилонитрила каустической содой при 95 - 100 С. Гипан представляет собой вязкую, темно- желтоватого цвета жидкость.Метас является сополимером метакриловой кислоты и метакриламида в соотношении 1:1, Метас представляет собой порошок белого цвета, растворим в слабом (1 - 2 -ном) растворе едкого патра или непосредственно в буровом растворе, обладающем такой щелочностью,Оксиэтилцеллюлоза является простым оксиэтиловым эфиром целлюлозы, полученным действием окиси этилена на щелочную целлюлозу в присутствии ингибитора термоокислительной деструкции, ди- или триэтаноламина, Представляет собой порошок или мелкие гранулы светло-желтого цвета, ГКЖ - 10 или ГКЖ - 11 представляют собой 30%-ные водно-спиртовые растворы л 1 ононатриевой соли этилсилантриола С 2 Н 5(ОН)2 ОПа (ГКЖ - 11) это желтоватые или светло-коричневатые однородные (без осадка) жидкости. Свойства их нормируются ТУ-02-696-7.Хлорид калия в нейтральный электролит, хорошо растворимый в воде. Применяется как ингибитор набухания и диспергирования пород,Жидкое стекло - силикат натрия или калия выпускается по ГОСТ-81 и представляет вязкую жидкость от светло- желтого до светло-коричневого цвета плотностью 1.36 - 1,5 г/смЗ, Имеет щелочную реакцию (рН =11 - 12). Технология приготовления состава в лабораторных условиях заключается в поочередном введении компонентов в водную фазу с последующим перемешиванием в течение 60 мин на высокооборотной мешалке (3000 об/мин).Замеры коэффициента устойчивости полученного состава проводились согласно известной методике.В основе методики определения коэффициента устойчивости аргиллитов лежит .изменение массы зргилли 1 а при длительном контакте с фильтратом бурового раствора, Методика приведена. ниже;1) размол образца аргиллита и просеивание его через два сита с диаметром ячеек5 2 и 5 мм;2) введение 24 г аргиллита с размеромчастиц от 2 до 5 мм в герметично закрывающуюся бомбу обьемом 180 см из инертногоматериала;,10 3) введение в бомбу 150 см фильтратаисследуемого раствора;4) обкатывание (вращение содержимогогерметично закрытой бомбы в специальновращающем устройстве в течение 16 часов.15 Скорость вращения 60 об/мин, Обкатывание происходит в два приема по 8 часов, сперерывом между приемами;5) извлечение содержимого бомбы ипромывка через сито с диаметром от 20 верстий 0,5 мм, Обьем промывочной воды700 см;6) сушка оставшегося на сите промытогоаргиллита при температуре 100-105 С допостоянного веса;25 7) взвешивание высушенного остаткааргиллита;8) определение показателя устойчивости аргиллита, как процентное содержаниевысушенного остатка по отношению к на 30 чальной массе образца.Таким образом, оценивается физико-химическое воздействие фильтрата состава нааргиллиты, слагающие стенки скважины.Это воздействие проявляется в раэупрочне 35 нии аргиллитов вследствие их увлажнения,возникновения расклинивающегося давления и в последующем диспергировании,Конкретизируем также методику термостатирования состава.40 Проба бурового раствора помещается втолстостенную герметично закрывающуюсястальную бомбу, Последняя устанавливается в термостате, обеспечивающем поддержание температуры на заданном уровне с45 точностью ф 10 С.Термостатирование продолжается 4 -5 ч, затем проба состава охлаждается вместе с бомбой, извлекается из нее, и послеперемешивания в течение 0.5-1,0 ч, опреде 50 ляются параметры состава,Г 1 р и м е р, Для приготовления 1000 гсостава смешивали 660 г воды и 200 г хлорида калия, смесь перемешивали в течение 15 мин. Затем в смесь вводили 100 г55 жидкого стекла, 20 г гипана или метаса, илиОЭЦ, 20 г ГКЖили ГКЖ - 11.В соответствии с приведенным примером были приготовлены различные варианты состава, отличающиеся количественнымсодержанием ингредиентов.Содержание ингредиентов и свойстваэтих составов приведены в табл, 1, Изтабл. 1 видно, что оптимальное количествоГКЖили ГКЖнаходится в пределах0,5 - 3 мас,о , При содержании ГКЖили 5ГКЖ - 11 в количестве менее 0,5 мас,оегодействие не проявляется, Так, при его содержании в количестве 0,5 мас,прокачиваемость состава, характеризующаясяпластической вязкостью и динамическим 10напряжением сдвига, остаются высокими(табл, 1, пробы 52 и 56), а коэффициент устойчивости порядка 93 о ,При содержании ГКЖили ГКЖвсоставе 3 мас,отехнологические показатели состава при прочих равных условиях(табл. 1, составы 54 и 58) после термостатирования при 160 С достигают фильтрации 2 см /30 мин; пластическая вязкость16 - 17 м Па,с; динамические напряжения 20сдвига 38 - 30 Г 1 а, а коэффициент устойчивости остается на уровне 95/О, Дальнейшееувеличение содержания ГКЖ - 10 или ГКЖ -11 в составе свыше 3 час,не приводит кувеличению прокачиваемости и к повышению коэффициента устойчивости аргиллитов (табл. 1; составы 55 и 59).Оптимальное количество жидкого стекла в составе, как показали проведенные исследования, находятся в пределах 5 - 15 30мас.о/О, так как при его содержании в количестве менее 4 мас.одействие его еще непроявляется и коэффициент устойчивостинаходится на уровне 80-81 О/ (составы: 16,20, 24, 28, 33). Увеличение содержания жидкого сте:ла более 15 мас.не приводит кповышению ингибирующего действия, ноухудшает прокачиваемость состава (табл. 1,составы 19, 23, 27),Содеркание хлорида калия в пределах 4015 мас.онецелесообразно из-за низкогокоэффициента устойчивости (табл, 1) составы 1, 6, 11). Максимальный уровень коэффициента устойчивости, при прочих равныхусловиях, достигается при содержании хлорида калия 30 мас. О(табл, 1,составы 4, 9,14или 64). Увеличение содержания хлорида калия сверх 30 мас.нецелесообразно, таккак при этом не наблюдается повышениеингибирующего действия (табл. 1, составы; . 505, 10, 15, 65),Оптимальное количество высокомолекулярного полимера (гипан или метас, илиОЗЦ) в предлагаемом составе находится в55 пределах 0,5-3 мас.",4 при содержанки вколичестве менее 0,5 мас.действие его непроявляется и фильтрация состава находится после термостатирования на уровне 7,58 см /30 мин, а коэффициент устойчивостиравен 82 - 84 о(табл. 1, составы; 38, 42 и 47).Увеличение содержания высокомолекулярного полимера сверх 3 мас,онецелесообразно, так как при этом, не происходитсущественного снижения фильтрации иповышения коэффициента устойчивости(табл, 1, составы: 42, 46 и 51),Для сравнения полученных результатовс прототипом были проведены лабораторные исследования, результаты которыхпредставлены в табл, 2.Из табл. 2 видно, что пластическая вязкость и динамическое напряжение сдвига(прокачиваемость) известного состава значительно превышают таковые предлагаемого состава, а коэффициент устойчивостиаргиллита значительно меньше (табл, 2, составы 2 - 5), чем в предлагаемом растворе,Использование предлагаемого составаобеспечивает увеличение коэффициентаустойчивости аргиллитов, слагающихстенки скважины, и улучшение прокачиваемости состава насосами, что позволяетснизить тяжесть осложнений в пооцессе бурения нефтяных и газовых скважин приодновременном снижении стоимости химобработки,Формула изобретения 1, Состав для упрочнения стенок скважины, содержащий хлорид калия, жидкое стекло, водорастворимый полимер и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости горных пород, в качестве водорастворимого полимера он содержит гипан, или метас, или оксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении ингредиентов, мас,:Хлорид калия 15 - 30Жидкое стекло 5 - 15Гипан или метас илиоксиэтил целлюлоза(в пересчете на сухоевещество) 0,5-3,0Вода Остальное2, Состав по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он дополнительно содержит реагент ГКЖили ГКЖ . - 11 в количестве от 0,5 до 3,0 оот общей массы состава, 1776271 Содержание ингредиентов и своИства состава Таблица10 1776271 Продолжение табл,1 3 4 5 б 7 89 10 11 12 3,2 2 01 0,5 3,о 5,2 2 2 2 2 врииечание: /ПаС-пластическая вязкость; Пи- дмнаиическое ньаряиение сдвига. Таблица 2 Составитель И. ХаТехред М.Моргент Редактор А. Б орректор Л. Лукач Заказ 4047 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,)1 5 г 53 54 55 5 ь 57 58 Ь 9 60 6162 63 64 65 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 1010 10 10 10 2020 220 220 г20 220 220 220 220 2202014 215 23051 2 2,0 г,о 2,0 1,5 1,5 0,4 г,о 0,5 2,0 3,о 1,5 3,2 1,5 2 1,5 2 1,52,о 2,о 2,о г,о 2,4 32 2,5 40 2,5 38 2,0 16 2,о 17 2,4 38 25 36 2,о 17 2,о 17 2,о . 20 2,о 19 2,5 18 2,Ь 19 2,5 20 25 20 48 95 67 93 64 93 28 95 28 95 62 93 60 93 30 95 31 95 34 95 32 95 28 88 29 90 30 95 31 95