Способ обработки бурового раствора

. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскикСоциалистическикРеспублик п 1977470(22) Заявлено 09,1280 (21) 2965665/23-03с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УЯК 622. 243, . 144. 3 (088. 8 ) Ь(а,ндкйЖ:.проеЪйяьЩ,м 2) Авторызобретения Шамха лов анмамедов, М.Б.Хеиров Трудового Красного Знамени аэербаййжственный научно-исследовательский иинститут нефтяной промышленности Орден(54 ) СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к химической обработке буровых растворов.Известен способ обработки бурового раствора ингибиторами гидратации, заключающийся в поддержании в фильтрате раствора 0,05-0,5 вес.е ионов кальция при рН = 9-12 ( 1.Недостатком указанного способа является его недостаточно эффективное ингибирование глинистых пород. го бусивнытехожин способ обработки хлористым и едким ийся в поддержараствора 3-7 вес.% ( 2.вестного способа й характер гидроых пород, что свяэажанием едкого калия ,2), обеспечиваю. Глинистые поротвовавшие с таким следующем вэаимовновь набухают, дисрочняются, что, в яется причиной осв скважине. беспечени ции разбу Цель изобре необратимой ги ваемых глинистПоставленна тем, что согла ения - о рофобиза х пород. цель до но спосо гаетсяобработки Известен также бурового раствора калием, заключающ нии в фильтрате КС 1 при рН = 9-10 Недостатком из является обратимы фобизации глинист но с низким содер в растворе (0,1-0 щим значение рНды, провэаимодейс раствором, при по действии с водой пергируют и разуп свою очередь, явл ложнений и аварийПоследующее (после ингибированнорового раствора) действие агресх водных систем не исключенологией бурения и освоения скваПри проведении в скважине ряда технологических операций (каротаж, крепление, перфорация, освоение и др.) предусматривается замещение бурового раствора на воду или водные растворы, которые фильтруются в пласт. Поэтому, несмотря на то, что использование ингибированных буровых растворов предупреждает осложнения, связанные с набуханием глинистых пород, эти осложнейия могут возникнуть при последующем действии воды в результате указанных операций или же проявления пластовых вод. Как следствие может произойти разупрочнение пород или ухудшение коллекторских свойств (проницаемости) продуктивных горизонтов, представленных гранулярными коллекторами с глинистым цементирующим материалом.бурового раствора едким кали и хлористым калием, обработку ведут до достижения значения водородного показателя рН фильтрата бурового раствора 12,5-13.Дпя этого доводят содержание КОН 5 в растворе до 2-3.Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что при поддержании рН калиевого раствора 7 12,5 происходит О необратимое сжатие (сшивание) кристаллических пакетов глинистого минерала ионами калия, находящимися в обменных позициях, за счет резкого увеличения поверхностного заряда 15 глиныРезультаты сравнительных лабораторных испытаний изнестного и предлагаемого способов обработки бурового раствора приведены. в табл. 1. 20Для испытаний приготовляют глинистые растворы, содержащие, вес.%:МЦ 3, глину 10, КС 1 3-6, КОН 0-5, стальное - вода, со следующими по.- азателями фильтратов: г 5Концентрация КС 1, вес.Ъ рНобразец Р 1 3. 7,5образец Р 2 3 9,0(прототип)образец Р 3 3 10,5образец Р 4 3 12образец Р 5 3 12,6образец Р 6 3 13,7Для определения механической устойчивости (О) .глинистых образцов в растворах приготовляют цилиндры З 5 (ЗОМЗО ве) иэ глинистого керна. Цилиндрические образцы после выдерживания в растворах испытывают на одноосное сжатие на прессе.40Для определения объемного набухаНия глины пользуются прибором ЖигачаЯрова.Определения производились черездвое суток после выдерживания образцон в приготовленных растворах( б, К) и после замены раствораводой ( 0, К)На фиг. 1 йокаэаны кривые эаниси.мости коЭФфициента набухания глинистого образца от величины рН калиеного раствора (кривая 1 соответствуеткоэффициенту набухания в раствореК ),а кривая 2 - коэффициенту набуханияглины после замены раствора на воду (К), на Фиг. 2 - кривые зависимости прочности глинистых образцовот рН калиевого раствора (кривая 1соответствует прочности образца,выдержанного н растворе ( б ), акривая 2 - прочности образца, сначала выдержанного в растворе, а затемв воде (б) .Вода, действующая на глинистыеобразцы, (Фиг 1 и 2), выдержанныев калиевых растворах с рН ло 12,5, 65 вызывает их набухание (Фиг. 1, к: и.вая 2) и раэупрочнение (фиг, 2, 1.иная 2), Образцы, ньщержанпые в калиевых растворах с рН более 12,5,под действием воды уже не набухают(фиг. 1) и сохраняют свою прочность(Фиг. 2).Иначе говоря, в калиевых растворах с рН 12,5 происходит необратимая гидрофобизация глины. Так какчрезмерное увеличение рН более 13может привести к некоторому снижениюпрочности глинистого образца (фиг,2)и. некоторому ухудшению реологических свойств буровых растворов, то оптимальной величиной рН калиевых буровых растворов, обеспечивающих необратимую гидрофобиэацию глины, можносчитать предел 12,5-13,В табл. 2 приведено доказательство оптимальности выбранных граничных значений содержания едкого кали в калиевом буровом растворе, обеспечивающего необратимую гидрофобизацию глины в буровом растворе по постоянству значений коэффициента набухания (К) и прочности глинистых образцов (Г), провэаимодействованших с буровыми растворами, а затем с водой.Как видно из таблицы 2, глинистые образцы, провэаимодейстнонавшие с раствором известного состава (0,1 1% КОН ), при последующем взаимодействии с водой набухаюти раэупрочняются, тогда как глинистые образцы провзаимодействовавшие с растворами, обработанными по предлагаемому способу (2-3 КОН), при последующем взаимодействии с водой уже не набухают ( ЬК О) и не разупрочняются ( Дб О ), что свидетельствует об их высокой ингибирующей способности, обуслонленной необратимой гидрофобиэацией глинистый образцов.Параметры калиевых растворов, обработанных по предлагаемому способу, табл. 1, образцы Р 5 и Р 6, не отличаются существенно от параметров известных калиевых растворов, обладая при этом повышенными ингибирующими свойствами, что свидетельствует о возможности широкого и весьма эффективного использования предлагаемого способа обработки буровых растворов,Использование предлагаемого способа обработки калиевого бурового раствора обеспечивает по сравнению с известным необратимую гидрофобиэацию глины, что исключает необходимость постоянного поддержания оптимальной концентрации КС 1; добавления ингибиторон гидратации глины в: растворы, используемые гри цементировании обсадных колонн, перфорации и освоении скважин, что лает экономию расхода химических реагентовпочти в 1,5-2 раза. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает повышение механической прочности глинистых пород на стенках скважины почти в 2 раза (табл.1 сохранность проницаемости продуктивных горизонтов снижение поверхностного натяжения на границе нефть фильтрат бурового раствора; высокую сероводородную и коррозионную устойчивость бурового оборудования (за ), счет высокого рН ).Юм ооЮ Хк 3 дхо оД с ф сад хдд ох ое Ю нЛ СО СО ОЭ м с с с сСО а Ю Ю О 1 тЧстл Ю Ф М СЧ СО ГЧ с с с с СЧ ПЮ м с тО 1ст-т- (ЧОЭт" с,О 1ЮсЮ т.1с Дт- с СОЮ с ЮСО ттусЮ 1имхбаД т"Д схе оойдоХ ДЖо хо х6 ахон хюО х тСЧ о о с с о о о онсо о 3 11 3хеМхЭ дахо"41 Э д сО н. Ц н,асс 1 ООцхе ое оо сад1 1 1 1 ф о Ч Ю с с ч н Ю ф ф с о о.Билак ное Подпмитета ССткрытийская наб. 5 илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул;Проектная Способ обработки бурового раствора едким кали и хлористым калием, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью обеспечения необратимой гидрофобизации .раэбуриваемых глинистых пород, обработку ведут до достижения рН фильтрата бурового раствора 12,5- 13. э 9113/31 Тираж бб 1 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кистер Э.Г, Химическая обработка буровых растворов,. И., "Недра",1972, с, 335-350,2. Новиков В.С. и др. Результатыпроьашленных испытаний калиевых растворов, РНТС ВНИИОЭНГ, серия "Бурение", б, 1977, с. 32-36 (прототип ).