Добавка к глинистым буровым растворам

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 09 К 7 02 ОБРЕТ САНИ ВТОР СНОМ ИДЕТЕЛЬСТВ К ГЛИНИСТЫМ БУРОВ(57) Примбумажной ппереработла на фитосмазывающглинистым нение отходаромьппленностии сырого сульфстерин (ППФ)й и крепящей дбуровым раств лози тади сова атного мыкачествеД.Т обавки к сследовательне тяной ская С.М я обра"Недра" Н.Х.Да.мыло оным ГРИ, ого СФ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛА ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-и ский геологоразведочныи финститут, Ленинград лесотехническая академия им. .Кирова(56) 1, Кистер Э.Г. Химическаботка буровых растворовМ.,1972, с. 218-222.2. Эпштейн Е.ф., Титаренковиденко А,Н. и др. Сульфатноекак смазывающая добавка к буррастворам. Львов, труды УкрНИвып. 4, в кн. "Вопросы глубокбурения на нефть и газ",1974, с. 74-76. ф ЯО 1126590 АНатриевые солисмоляных кислот 10-12 Неосмыляемые вещества (спирт алифа"тический С 14 -СМуглеводороды) 2-10 Этиловый спирт Остальное Вода 1 ",1Изобретение относится к бурениюскважин, в частности к составамбуровых растворов с улучшенными смазочными и крепящими свойствами,Известно применение сырой нефти вкачестве смазочной добавки к буровымрастворам Ц ,Однако сырая нефть является дефи.цитной, пожароопасной, а ее добавкамноготоннажной. Кроме того, сыраянефть повышает износ резиновых эле"ментов бурового оборудования в связи с наличием в ее составе бензиновых фракций и требует в большинствеслучаев совместного введения специальных эмульгаторов, что усложняетпроцесс обработки и повышает стоимость бурового раствора. Наряду сэтим применение нефти ограничивается ее отрицательным воздействием насостояние окружающей среды.Наиболее близким к предлагаемомутехническим решением является применение в качестве смазочной добав"ки сырого сульфатного мыла 2.Недостатками этой смазочной добав.ки являются низкие смазочные и крепящие свойства, вспенивание растворова также вредное воздействие на здоровье обслуживающего персонала засчет присутствия в составе сульфатного мыла метилсернистых соединений.Цель изобретения - повышение смазочных и крепящих свойств глинистыхбуровых растворов.Поставленная цель достигаетсятем, что в качестве смазывающей икрепящей добавки и глинистым буровымраствором применяют отход целлюлозно-бумажной промышленности на стадиипереработки сырого сульфатного мыла на фитостерин (ППФ). ППФ представляет собой однородную легко подвижную жидкость (условная вязкость 85 спри 20 С) коричневого цвета, без запаха, имеющую следующий состав,мас. 7:Натриевые соли жирныхкислот 10-2226590 2 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 ППФ вырабатывается по новому способу, который предполагает растворение сырого сульфатного мыла в эти-. ловом спирте при соотношении 1:(1 5 оу 2,5) и при 50-55 С. После перемешива ния и последующего отстаивания при той же температуре отделяют раствор нот вала разбавляют его водой до концентрации спирта 55-607 и произво дят кристаллизацию фитостерина снижением температуры до .4-15 С в течеО нии 72 ч. Выпавшие кристаллы фитосте рина отделяют вместе с другими продуктами неомыляемой фракции, например с алифатическими спиртами и углеводородами. От оставшегося раствора отго. няют спирт до его концентрации в ППФ 2 - 103, Выход ППФ в сутки составляет около 700 кг.Для оценки эффективности ППФ как добавки к буровым растворам в лабораторных условиях были изучены свойства буровых растворов, обработанных соответственно ППФ, сульфанолом и сырым .сульфатным мылом. В резуль тате проведенных исследований установлено (табл. 1), что ППФ обладает лучшей способностью, как стабилизатор, снижать водоотдачу бурового раствора по сравнению с сульфанолом 1и сульфатным мылом. Увеличение содержания ППФ свыше 1,0 вес.Е практически не сказывается на его стабилизирующей способности.В процессе бурения и при спускоподъемных операциях силы трения и ад гезии препятствуют свободному перемещению колонны бурильных труб относительно стенки скважины с образованной на ее поверхности фильтрационной глинистой коркой. Остановка бурильной колонны без движения зачастую сопровождается ее "прилипанием" к стенке скважины - прихватом. Эффектив-. ность последующих противоприхватных мероприятий зависит от устойчивости горных пород в околоствольной зоне скважины. Обрушение. пород заканчивается обычно ликвидацией ствола сква-, жины.В соответствии с этим изучение ад. геэионных и фрикционных свойств буреных растворов было проведено на приборе ПТ, который позволяет оценить суммарное усилие, необходимое для сдвига металлического диска, имитиру.ющего поверхность бурильной трубы, от относительно глинистой корки, находящейся в непосредственном контакте сКоркарНмм Состав бурового раствора Плотность вес. Ж кг/м 10 Водоотдача, смз 30 мин РастВязкость,с вор 1 Бентонит 8 1,06 40,5 3,0 7,85 Вода 92 24,5 2,0 8,35 3 112 б 5 ним и образованной подобно ее формированию на стенке скважины путем фильтрации бурового раствора через пористую среду. Усилие, представляющее собой сумму адгезионных сил исилы трения, определялось величиной предельного статического напряжения сдвига глинистой корки - Р (Па).Изучена зависимость Р от концентрации.добавок к глинйстым растворам сульфанола, сульфатного мыла и ППФ, в результате чего установлено что минимальные значения Р 1 обеспечиваются добавкой ППФ в количестве 1.,5 вес. 7.15Влияние сульфанола, сульфатного мыла и ППФ на величину Рп фильтрационных корок буровых растворов, стаби: лизированных УЩР, КССБ и КЯЦ, показано в табл, 2. Данные этой таблицы свидетельствуют о том, что ППФ наибо. лее эффективно снижает величину Р и совместим,с различными реагентамистабилизаторами.Поскольку между, энергией адгезионного взаимодействия контактирующих поверхностей и поверхностным натяжением имеется тесная зависимость было изучено снижение поверхностного натяжения фильтрата бурового раствора от величины добавок ППФ (табл.3)Из табл. 3 следует, что ППФ более эффективно снижает поверхностное натяжение фильтрата, а оптимальной величины его добавки следует считать 0,7-1,0 вес. 7, так.как при содержании ППФ менее 0,7 вес.7. поверхностное натяжение возрастает, а с увеличением содержания свьппе 1,0 вес. Ж - практически не изменяется. Влияние буровых растворов с до40 бавками сульфанола, сульфатного мыла и ППФ на устойчивость пород в стенках 2 Раствор 1 + 0,43 сульфатного мыла + 0,127, МАС - 200 (леногаситель) 90 4скважин оценивалось коэффициентом устойчивости К образцов этих пород(в частности образцов из гидрослюдистой глины) в среде указанных. растворов при одноосном сжатии. Ре"зультаты испытаний показывают, чтомаксимальные значения К соответствуют уровому раствору с добавкой ППФ в количестве более 0,75 вес.Устойчивость глинистых образцов в- этом растворе повьппается в 2 раза,а в растворе с добавкой сульфатногомыла - в 1,5 раза по сравнению с исходным раствором.Таким образом, добавка ППФ в количестве 0,7-1,5 вес.7 способствуетлучшей, стабилизации буровых растворов, эффективнее снижает поверхиостное натяжение фильтрата буровогораствора и предельное статическоенапряжение сдвйга глинистой корки,повьппает коэффициент устойчивостиглинистых образцов в 2 раза,Кроме этого наличие спирта.в составе ППФ снижает пенообразование вбуровом растворе, частично образующаяся пена самостоятельно гасится втечение нескольких минут. Аналогичные добавки сульфанола и сульфатногомыла требуют совместное применениепеногасителя, например МАС(табл. 1). Промысловые испытания по.казали, что благодаря смазочным ипротивоизносным свойствам буровогораствора улучшаются условия работыпородоразрушающего инструмента.Увеличение механической скорости бурения достигается за счет взаимо;действия смазки с металлом при высоком контактном давлении и температу.ре (табл, 4). Сравнение эффективиости смазочных добавок при промысловом бурении представлено в табл.4.Таблица 11,06 16 21,5 2,0 8,21 1,06 16 26,5 2,0 9,05 1,06 15,7 20,0 2,0 9,40 1,06 15,8 19,5 2,0 9,46 1,06 16,0 18,0 1,06 16,1 16,5 1,06 16,3 16,5 2,0 9,54 Таблица 2 Р ,Павф Раствор Состав бурового Р , Павфраствора,вес. 7 3 Раствор 11+0,37сульфатного мыла 10,5 Бентонит 10УЩР. 15,0 Раствор 11+0,57сульфатного мыла 6,5 12,0 15 10 16 8,0 17 13,0 гЭ Состав бурового раствора вес. 3 1.3 Раствор 1 + 0,43сульфанола +О, 123МАС4 Раствор 1 + 0,2 Х ППФ 5 Раствор, 1 + 0,40 ППФ 6 Раствор 1 + 0,6 Ж ППФ 7 Раствор 1 + 0,80 ППФ 8 Раствор 1 + 1,07 ППФ 9 Раствор 1 + 1,37 ППФ Раст-Состав буровоговор раствора,вес.7. Раствор 1+0,17сульфанола Раствор 1+0,37сульфанола Раствор 1+0,57сульфанола Раствор 1+0,17сульфатного мьша Водоотдача, смф,30 мин Раствор 11+0,17.ППФ Раствор 11+0,37ППФ Раствор 11+0,57ППф 2,0 9,50, Параметры буровых растворов Скважина Т, с В,смзг/ смэ К, мм 3 12/16 186- Х 0,88 1,14 16 42 300 1702 53/60 300 Х 1,093 б/12 80- УШ . 1,02 б Сульфатное мыло 1,5 Й 1,14 1.729 40 1,08 17 820 200 Ликвидирована из-за прихвата бурильного инструмента 453 815 Сульфатное ыюло 1,5 Х 1,10 18 8027 2 32/54 200 УШ 1,28 20 454 ППФ,3 2 28/52 349 УШ 1,34 гг 1,10 18 1,53 Составитель И.Хрипач Редактор Т.Колб Техред Т.Фанта Корректор А.ТяскоЗаказ 8636/19 Тираж 633 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5