Буровой раствор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ИЮ 01) А ЕТ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ чаю рую ойметил содержит полид орид при следую едиентов, мас.Е5-15 онизитель 0,7-1,0 водоотдачиПолидиметилдаллиламмонийхлорид 0,05-0,5Остально ода ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ПИСАНИЕ И(1) Башкирский государственный научно-исследовательский и проектныйинститут нефтяной промышленности,Институт нефтехимического синтезаим. А.В.Топчиева и Башкирский научно-исследовательский институт по переработке нефти(56) 1, Яров А,Н. и др. Буровые растворы с улучшенными смазочными свойствами. М., "Недра", 1975, с. 27-30.2. Авторское свидетельство СССРя 933694, кл. С 09 К 7/02, 1980,3. Авторское свидетельство СССРР 687101, кл. С 09 К /00, 1976(54)(57) БУРОВОЙ РАСТВОР на основеводы, содержащий глину, полимерныйпонизитель водоотдачи и смазочнуюдобавку, о т л и щ и й с ятем, что, с целью улучшеиия качестраствора за счет повышения его смазочных противоизносных и ингибищих свойств, в качестве смазочндобавки раствордиаллиламмонийхл щемсоотношении ингрГлинаПолимерный1129Изобретение относится к нефтедобывающей промьппленности, в частностик буровым растворам на водной основе,применяемым для проводки скважиннефтяных и газовых. 5Известны буровые растворы, содержащие в качестве смазывающей добав -ки СМАД, СГ, нефть, серебристый графит, сульфонол, олеиновую кислоту Ц,Данные растворы имеют невысокие 10смазочные свойства. Кроме того, опытприменения таких смазочных добавоккак СМАД, СГ, нефть, окисленный петролатум выявил, что углеводороднаяоснова упомянутых смазочных добавок 15исключает применение содержащих ихбуровых растворов при бурении разве 1 дочных скважин, указанные добавкизагрязняют окружающую среду, высокийрасход добавок, вызывает удорожание 20буровых работ. Известные добавки характеризуются высокой пожароопасностью и низкой морозостойкостью, низкойсолестойкостью известных добавок СМАДи СГ. 25Недостатками применения неионогенных и ионогенных ПАВ в качестве смазочных добавок являются незначительный эффект повьппения смазочныхсвойств и высокая вспенивающая спо- щ собность.Известен буровой раствор, содержащий в качестве смазочной добавкисмесь алифатических аминов (АНПО) 2,Однако смазочные, противоизносные и крепящие свойства его невысоки.Известен буровой раствор на основе воды, содержащий глину, полимерный понизитель водоотдачи и смазочную добавку 3 .Недостаткамиэтого раствора являются низкие смазочные и противоизносные свойства, наличие углеводородов(шламы и илы нефтеперерабатывающейпромьппленности, представляющие собой 4гидрофильную эмульсию - СНИШ), чтоисключает применение этого растворапри бурении разведочных скважин, высокий расход добавки, низкая морозостойкость и высокая пожароопасность ее. Пель изобретения - улучшение качества раствора за счет повьппения его смазочных, противоизносных и ингибирующих свойств. 55Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор на основе воды, содержащий глину, полимерный понизи 15 2тель водоотдачи и смазочную добавку, в качестве смазочной добавки раствор содержит полидиметилдиаллиламмонийхлорид при следующем соотношении ингредиентов, мас. :Глина 5-1 5Полимерный понизитель водоотдачи 0,7-1,0Полидиметилдиаллиламмонийхлорид 0,05-0,5Вода ОстальноеПолидиметилдиаллиламмониихлорид представляет собой полимер с молеку лярной массой 20-300 тыс. в виде порошка белого цвета или жидкости 30-45 -ой концентрации плотностью 1000-1100 кг/м, хорошо растворимый в воде. Полимер обладает высокой стабильностью свойств при длительном хранении, нелетуч, невзрывоопасен, негорюч, нетоксичен, не имеет аллергического запаха. Структурная формула егон с сн,/ аВ табл. 1 приведено количественноесодержание ингредиентов исследованныхбуровых растворов и смазочные, противоизносные, ингибирующие и флокулирующие свойства составов.Из табл. 1 видно,что у предлагаемого бурового раствора (составы 1,2,3) смазочные свойства на11,1-57,2., а противоизносные свойства на 16,3-53,4 вьппе по сравнениюс известным буровым раствором,Помимо высоких смазочных и противоизносных свойств буровой раствор,содержащий предлагаемую добавку, характеризуется повышенными ингибирующими (крепящими) свойствами - минимальными значениями коэффициента набухания (К ) и максимальными значениями пластической прочности (Р ).Так, в предлагаемом диапазоне концентраций диметилдиаллиламмонийхлоридаобеспечивается снижение К на 15,765,0 . и увеличение пластическойпрочности (Р ) в 1,9-3,9 раза посравнению с известным буровым раствором, содержащим смазочную добавку СНИШ.Эффект улучшения смазочных, противоизносных и ингибирующих свойств3 11292достигнут при 30-300-кратной меньшейконцентрации смазочной добавки - полидиметилдиаллиламмонийхлорида посравнению с известной - СНИШ.Предлагаемаясмазочная и противоизносная добавка полидиметилдиаллиламмонийхлорид может быть использованане только для обработки глинистогораствора, но и для технической воды,широко применяемой в качестве буро Овой жидкости,В табл. 2 приведены примеры применения предлагаемой и известной смазочных добавок для улучшения смазоч-.ных свойств пресной и минерализованной (содержащей 27 ХаС 1 и 107 СаС 1 )воды,Из табл. 2 видно, что смазочныесвойства пресной воды с предлагаемойсмазочной добавкой на 19,1-60,8 Ж выше, а противоизносные свойства на18,1-54,27 выпе, чем у воды с известной добавкой СНИШ.Кроме того, предлагаемая добавкане высаливается в минерализованных 25среДа, что обеспечивает высокие смазочные и противоизносные свойстваминерализованной воды по сравнениюс применением в качестве добавкиСНИШ.ЗОДобавка полидиметилдиаллиламмонийхлорида в техническую воду обеспечивает эффективную очистку воды от тонко- и грубодисперсных частиц (выбуренной породы) за счет хороших флокулирующих свойств добавки (табл.З).35Еще больший положительный эффектобеспечивается при введении предлагаемой добавки полидиметилдиаллиламмонийхлорида в минерализованнуюили пресную воду, в которую с помощьюкомпрессора подается воздух (аэрированная промывочная жидкость).В табл. 4 приведены смазочные,противоизносные, ингибирующие и флокулирующие свойства аэрированной воды, содержащей 277 ЖаС 1 и 107 СаС 12(степень аэрации - 15), при введенйив нее известной и предлагаемой .добавок. Из табл. 4 видно, что у аэрированной жидкости с введением предлагаемой добавки смазочные, ингибрирующие, противоизностные и флокулирующие свой ства значительно превосходят таковые у раствора с известной смазочной добавкой. 15 4Одним из основных реагентов, применяемых в качестве смазочной и противоизносной добавки в промывочнуюжидкость, является СИАД, (базовьпобразец).В табл, 5 приведены смазочные,противоизносные, ингибирующие и флокулирующие свойства минерализованныхбуровых растворов (содержащих277 ХаС 1 и 103 СаС 12) с предлагаемой добавкой в сравнении со СИАД,Из табл, 5 и 1 видно, что минерализованный буровой раствор, содержащий известную смазочную добавку,значительно уступает по своим смазочным, противоизносным, ингибирую -щим и флокулирующим свойствам по сравнению с буровым раствором с прЕдлагаемой добавкой вследствие высаливания СИАД.Смазочные и противоизносные свойства определялись на приборе Тимкенафирмы "Бароид" путем измерения силы тока. (1), которая коррелирует скоэффициентом трения. Чем меньше сила тока, тем лучше смазочные свойства. Противоизносные свойства оценивались по площади износа (пятна)стальной призмы при ее контакте свращающимся стальным кольцом (принагрузке 40 кг) в среде испытываемойжидкости,Ингибирующие (крепящие) свойства бурового раствора оценивались по методике, предусматривающей определение коэффициента набухания (К, см /г) навески глины в среде испыты-, ваемой жидкости и пластической прочности (Р , Г/см) набухших проб глины. Повьйпенные ингибирующие свойства ;промывочной жидкости характеризуются минимальными значениями К .и максимальными Р. Таким образом, основными преимуществами предлагаемой смазочной и противоизносной добавки перед известной являются более высокие (на 48 -553) смазочные и противоизносньй. свойства, обеспечивающие улучшение показателей работы долот, повыпение долговечности работы бурового оборудования бурильных и обсадных труб, забойных двигателей, снижение гидравлических сопротивлений, предупреждение прихватов бурильных и обсадных колонн, снижение затрат на химическую обработку раствора, высокие ингибирую 1 129215Щие (крепящие). свойства, способ"твую 1 цие повьппению устойчивости ствола иснижению вероятности возникновенияосложнений в скважине, высокие флокулирующие свойства, обеспечивающие 5высокую степень очистки промывочнойжидкости от частиц выбуренной породы,что позволит за счет снижения абразивности повысить показатели работыдолот, долговечность бурильных труби бурового оборудования, высокаястабильность смазочных, противоизносных, флокулирующих свойств минерализованной жидкости, низкий расход предлагаемой смазочной добавки (в 30- 300 раз), что позволит снизить объем транспортных перевозок и долю малопроизводительного физического труда и даст дополнительный экономический эффект, отсутствие углеводородной основы, что позволяет использовать предлагаемую добавку при бурении разведочных скважин, высокая морозостойкость (до минус 45-50 С), негорючесть.о)х аощ нц Еф о о Г) ь Р Ю ц о ь к оРДц дЭ Е чхоц.хц Р цД Ал,Эх х ецх Ф3 В,-,о емЬ р,о фв11эР ххэ нохь ьо счлф- (Ч Гф ф .Г ь а Ф Ф Ю ь ь ь Ге Г ф ь ф 4л Ф ь ь - ь- Ч Р)Э о х оФбЦ о Ро Я Фб Ефцо цКФ ц1129215 Т а б л и ц а 2 Свойства для водыСодержание ингредиентов Ф в составе, яас.7минерализованной пресной ПолидиметилдиаллиламмонийСНИШ противоизносные,2 смазочные смазочные противо- (Е) износные, А мм 2орид 5,11 5,01 3,2 0,05 3,3 3,14 1,8 3,13 2,0 0,1 2,76 1,6 2,80 1,5 0,5 4,08 7,3 6,11 Содержание воды во всех примерах до 1007,Таблица 3Объем осветленной части, Ж Полидиметилди- аллиламмонийВремя, мин СНИШ 23 4 5 7 хлорид Пресная вода 0,05 85 0,065 94 90 0,08 0 0 0 Минерализованная вода 15 24 33 41 34 47 51 60 65 0,05 0,065 49 80 58 67 72 Оф 08 22 32 44 51 59 650 2 3 70 15 0 0 0.4 Содержание воды (пресной или минерализованной) для всех примеров до 1003. 40 51 6461. 72 82 48 62 71 0 0 0 73 78 82% Содержание аэриров остальное й воды (степень аэрации 15) инералиэ Табл Содерж Свойст ингредиентов, мас.7.7,42 Пресная вода 4 6,32 8 20 4 Содержание воды (пресной или минерализованной) для всех примердо 100 Ж ПИ Заказ 9300/19 Тираж 633