Буровой раствор

СООЭ СОВЕТСКИХюивдюмдадиРЕСПУБЛИК 80 авС 09 К 7/О судАРстВенный кОмПО ИЭОБРЕТЕКИЯМ И 01 Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн двтоювму ддиательдтеи(71) Всесоюзный научно-исследователь" ский институт буровой техники (72) Л.А,ниц, И.И.Липкес, Н.Я.Соломченко, Н.Д,Тимощук, Н.Н.Яковлева, НЛ.Колодкова, В.Д,Ягодин, К.И,Овчинский, Е.С.Пархамович, В.В.Крючков и Е.В.Нурупов(53) 622.243, 144.3 (088.8) (56) Дедусенко Г.Я. и др. Буровые растворы с малым содержанием твердой фазы. - М, Недра, 1985.Методика выбора рецептур основных типов буровых растворов по показателям свойств, РД 39-0147009-543-87, Краснодар, 1987, с. 93-96.,Изобретение относится к технологии бурения скважин, а именно к буровым растворам на водно-полимерной основе с низким содержанием твердой фазы.Известны буровые растворы с малым содержанием твердой Фазы, стабилизированные полимерными.реагентами, в частности полимербентонитовые растворы на основе акриловых полимеров.Наиболее близким к изобретению ма.логлинистые полимерные растворы, содержацие 3-7 Х бентонитового глинопорошка и 0,1"0,4 Х стабилизатора (понизителя Фильтрации): гипана, реагента НР, метаса, метакрнла (МВВ),Известен состав бурового раствора, мас.й: бентонитовый порошок ПБВ 3-7,2(57) Буровой раствор, используемьй при бурении нефтяньм и газовых скваын, содержит, мас.Х: глина 3-8, стабилизатор из группы акриловых поли- электролитов анионного типа 0,1-0,4, сополнмер акриловой (метакриловой) кислоты и дииетилаллиламмоннй хлорида 0,01-0,10, вода остальное. Для снижения эффективной вязкости при высоких скоростях сдвига с одновременным усилением псевдопластичныхсвойств буровой раствор дополнительно содержит 0,05"0,5 Е хлорида калия от массы раствора. 1 з.п. ф-лы, 5 табл. гидродизованный полиакрилоинтрил (гипан) О, 1-0,5, остальное вода до 100.Свойства раствора при 20 С: плотностьо1,02-1,05 г/смф, эффективная вязкость4-19 ийадс, показатель псевдо ластичности и 0,74-0,94, статическое напря,жение сдвига (СНС) после 1 и 10 минвыдержки отсутствует (нулевое), показатель фипьтрации (Ф) 3,2-2,2 смф,показатель увлажняющей (ингибирующей)1 фрспособности (П). 7,9-14.,93/ч.,Недостатками раствора являютсянизкие структуРно-реологические свой"ства (нулевые значения СНС, высокиезначения показателя п) и слабая ингибирующая способность (высокие значе- 3174ния показателя П). Эти недостатки непозволяют производить утяжеление раствора, затрудняют вынос грубодисперсного шлама из затрубного пространства, создают опасность разрушения стенок скважины при бурении в не"устойчивых глинистых породах,Целью изобретения является улучшение структурно-реологическихсвойств с одновременным улучшениеминГибирующей способности бурового раствора, снижение э 6 ективной вязкости.при высоких скоростях сдвига с одновременным усилением .псевдопластичес"ких свойств,Цель достигается тем, что буровойраствор, содержащий глину, стабилиэа"тор иэ группы акриловых полиэлектро"литов аннонного типа и воду, дополнительно содержит сополимер акриловой(метакриловой) кислоты и диметнлди. аллиламмоний. хлоркда (ДИДААХ) приследующем соотношении компонентов,мас.й:Глина 3 - 8Стабилизатор из группы акриловые полиэлектролитов анионного типа 0,1 - 0,4Сополимер акрнловой(метакриловой) кислоты и ДЩАЛХ 0,01 - 0,.1Вода До 100Кроме того, раствор дополнительносодержит хлорид калия в количествеО,1 - 0,5 мас.й:Достижение цели обусловлено взаимодействием анионного полимера - стабилизатора с амфотерным полиэлектролитом, приводящая к образованию поликомплексного соединения. Это еоедине"ние способствует возникновению и раз"витйю молекулярно"структурной сеткис обратимыми межмолекулярными связями в дисперсной среде бурового растВора. Одновременно усиливаются межчастичнце взаимодействия через адсорбционно-полимерные прослойки. Отсвда повышение структурной вязкостираствора, возникновение и усилениетиксотропии и псевдопластичности. Дополнительное введение в систему небольших количеств хлорида калия усиливает структурирование системы, однако избыточное его количество приводит к чрезмерной дегидратаций ивысаливаннв гидрофильных компонентов,Электролитному разяяжению и коагуляции раствора.5749 4Добавка сополимера акриловой (метакриловой) кислоты и ДМДААХ, сополииера - модификатора (СМ) может5иметь разный состав по молярному со+отношению сомономеров, но предпочти-тельным является содержание ВЩААХ всополимере в пределах 2-33 мол.й. Сополимер такого состава проявляет наи 1 О большую активность как структурирующая и ингибирующая добавка.Испытывают буровые растворы с добавкой СМ, содержащей в своем соста"ве 8-15 мол.Х ДМДААХ. Добавку вводят15 в малоглинистые буровые растворы,стабилизированные различными полимерами акрилового ряда: гидролизованнымполиакрилонитрилом (ГПАА), смесьюГПЛА с гидролизованным полиакрилами 20 дом (ПАА), метасом, метакрилом (М 14 ВВ) .Образцы бурового раствора для испытаний готовят путем введения в суспенэию прегидратированного бентонита25 растворов полимерного стабилизатораи СМ, Измерения параметров, характериэуюцих технологические свойствабуровых растворов, проводят через 18,20 ч после.их приготовления.В табл. 1 показано влияние концентрации СМ (и его доли в суммарном.количестве полимерных компонентов) насвойства бурового раствора, содержащего 6 мас,2 бентонита, общая кон-.центрация стабилизатора (гипана) и35 СМ О,З иас.й,Максимум СНС отвечает концентраци.ям гипана и СМ соответственно 0,27и О,ОЗ мас.Х или соотношению по массегипан-СИ 90: 10. ЭфФективная. вязкостьф и.показатель Фильтраций Ф при введе"нии 0,01-0,2 Х СИ несколько увеличиваются, при дальнейшем возрастании концентрации СМ эти параметры изменяются слабо. Показатель П с увеличениемфф содержания СМ снижается.В табл. 2 показано влияние концентрации бентонитовой глины на свойства бурового раствора, содержащего0,2 мас.Ж гипана и 0,03 мас.Ж СМ. Прифф концентрации бентонита менее 3 мас.Хрезко возрастает показатель Ф и значения СНС снижаются до нуля. При кон"центрации бентонита более 8 мас.Хзначения вязкости и СНС чрезмерно ве 5 лики.В табл. 3 показан характер влияниясуммарной концентрации полимерныхкомпонентов на показатель фипьтрациибуровых растворов при содержании бен-. тонита 4-7 мас.Х и доле П 1 в сумме полимеров 10-20 мас.Х,Как видно из табл. 3, значения Ф слишком велики при концентрации менее О, 1 мас.Х и мало изменяются при концентрациях более 0,4 мас.й.В табл. 4 показана зависимость свойств буровых растворов, стабилизированных метасом и метакрилом 01-14 ВВ), от содержания в них СИ. Раствор 1 содержит 4 мас.7 бентонита и О, 15 мас.й натрий-метаса, раствор 2 - 6 мас.й бентонита и 0,4 мас.Х аммоний-метакрила.Характер влияния добавок СИ на эти растворы такой же, как на растворы, стабилизированные гипаном.Таким образом, цель достигается при следующем составе бурового раствора, мас.Х."Глина 3-8Стабилизатор из группы акриловых полимеров анионного типа 0,1 - 0,4.Сополимер акриловой, Вода До 100Дополнительное улучшение структурно-реологических и ннгибирующнх свойств бурового раствора может быть достигнуто введением в него небольших количеств хлорида калия.В табл. 5 локазана зависимость свойств раствора, содержащего, мас.Х; бентонит 6, гипан 0,27,. СИ 0,03., от концентрации хлорнда калия.Дл сравнения показано изменение свойств раствора (состав 1), содержащего мас.Хф бентонит 6, гипан 0,3 (без добавки СИ). В интервале концентраций О, - 0,3 мас.7. КС 1 наблюдается максимум эйачений СНС и снижение показателя П. Введение до . 45749 б. 0,5 мас,7 КС 1 вызывает снижение эф, фективной вязкости при скорости сдви-;га 1000 смна 503 (с 30 до 20 мПас)показатель псевдопластичности п 0,70,6. Дополнительное возрастание концентрации КС 1 ухудшает показательфильтрации ф, не приводя к улучшениюдругих свойств раствора.Экономический эффект нри практическом исполъзовании изобретения следует ожидать от сокращения непроизводительных затрат времени на лаквидацию аварий и осложнений нри бурениискважин, а также от сокращения расхода реагентов и материалов для абработки бурового раствора. формула изобретения 261. Буровой раствор, включающийглину, стабилизатор из группы акрило"вых попиэлектролитов анионнбго типаи воду, отличающийся 2 тем, что, е целью улучшения структур. но-реологических свойств с одновременным улучшением ингибирующей способности, ои.дополнителъно содержитсополимер акриловой (метакриловой)кислоты и днметилдиаллиламмоний хло- Е рида при следующем соотношении ингредиентов, мас.йфГлина 3 - 8Стабилизатор из груп".пы акриловых поли-,электролитов акионного типа :. 0,1 - 0,4Сополимер акриловой(петакриловой) кис. лоты. и днметшлдшал лилам ий хлорид 0,01 - 0,10Вода Остальное2. Раствор по п. 1, о т л ич а ю щ и й е я тем, что он дополнительно содержат хлорид калия в коли- .4 честве 0,05 - 0,5 мас.Х.1745749 Таблкцфа. 1 Концентрация, Й й, Х СИС дПа СНС дПа Доля СМ исмеси с гипанои, 7, мПасВЮЮве О 0 1401922 3,3 5,0,20 10,0 15,0 20,0 ЭО,О 26 10 7 3 21 21 21 22 25 27 0180 0120 40 О Н р и и е ч а н и е. Состав бурового гипана и СИ О,Э12ПРойолжевиие табл .ц -1745749 39,8 6,5 50,5 5,8 52,0 5,0 54,0 4,8 58,0 35,8 31,0 28,0ввв вфСостаэ растворов указан э тексте описания Т а б й и ц а 5 ввВввьевввсия П, й СНС; СНС,дйа дПаЕвввввВвввО О0 ейт юввВв 0 8 8 7,5 4,2 52 78 70 О 38 0,65 5:5 58 Оэ 62 6 э 3 3 40 4,8 53 0,66 7 38 0,64 7 35 . 0 62 8 1 1,8вввв ексте описания створов ука Со итеаь Л.Щиц И.Иоргентап ор Н к Н Эрд е Заказ 2364ВЖЙИ Госуд ир твенного 113035, Подписноемитета по изобретениям и открытиям при ГКНсква, 3-35, Рауаская наб., д. 4/5 Производственно-издательс мбннат "Патент", г.узцород, уя. Гагарина,10 0,05 0,08 0,10.0,12 3,1 25,5 3,0 250 2,9 22,0 28 20,0 4,7 4,3 4,2 4,2 а О, О О,23 О,17;817,01