CS220669B1 - Vrtný výplach se zvýšeným mazacím účinkem - Google Patents

Abstract

Vynález patří do oboru hlubinného vrtání především průzkumných a těžebních vrtů. Řeší problém vrtného výplachu s mazacím účinkem .za účelem zmenšování otěru vrtného nástroje a snižování tření vrtné kolony, zejména pro vrtání v přítomnosti minerálních solí a dispergovaných pevných částic. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vrtný výplach obsahuje 0,1—5 obj. % mazací kompozice, která sestává z 40—50 obj. % triglyceridů vyšších nenasycených mastných kyselin s počtem atomů uhlíku 14—22, 8—10 obj. % směsi nenasycených mastných kyselin s počtem atomů uhlíku 14—22, 0,2— —0,5 obj. % trietanolaminu, 6—8 obj. % neionogenního emulgátoru ze skupiny kondenzátu ,alkylfenolů s etylénoxidem, 0,1—0,5 obj. % odpěňovače silikonového typu a 30— —40 obj. % chlorovaných parafinických uhlovodíků s počtem atomů uhlíku 12—38. Obsah chloru v těchto uhlovodících je 38 až 46 %. Vynález může být použit především při vrtání v nestabilních a botnavých jílovitých břidlicích nebo v porézních horizontech, zvláště pak při vysokooibrátkovém diamantovém vrtání s těsnou kolonou a při vrtání usměrněných a šikmých vrtů.

Description

Vynález se týká vrtného výplachu, který se používá při průzkumném a těžebním vrtání. Jednou funkcí vrtného výplachu je zmenšovat otěr vrtného nástroje a snižovat tření vrtné kolony při jejím styku se stěnou vrtu, případně při styku s pažnicovbu kolonou. Na vrtný výplach se proto klade požadavek, aby kromě jiných vlastností vykazoval také mazací účinky. Nároky na mazací účinky vrtného výplachu rostou při vrtání v nestabilních a botnavých jílovitých břidlicích nebo v porézních horizontech, zvláště pak při vysokoobrátkovém diamantovém vrtání s těsnou kolonou a při vrtání usměrněných a šikmých vrtů.

Mazacího účinku se dosahuje tím, že se do vrtného výplachu přidávají mazací přísady. Je známo, že se k tomuto účelu používají různá pevná mazadla, oleje a jiné látky s mazacím účinkem, např. na bázi koloidních roztoků či disperzí. Přísady se přidávají jako' práškovitý materiál, kapaliny i pasty. Určujícím faktorem pro volbu optimálního vrtného výplachu je technologie vrtání a gelologické podmínky.

Vrtání ve stále složitějších technologických i geologických podmínkách vede k tomu, že se pro zvyšování mazacího účinku vrtného výplachu používají stále ve větší míře mazací kompozice, zvolené pro dané specifické podmínky. Vrtný výplach však musí také mít i další fyzikálně mechanické vlastnosti nutné pro úspěšné a bezporuchové vrtání.

Jsou známy vrtné výpLachy s přídavkem mazacích kompozic, které tvoří směs různých přísad. K tomu účelu se používají vyšší mastné kyseliny a jejich mýdla, triglyceridy, sulfonované vyšší mastné kyseliny a triglyceridy apod.

Výšší mastné kyseliny sice mají dobré mazací účinky, avšak v bezjílových výplaších špatně emulgují a jsou citlivé na přítomnosti minerálních solí. Stupeň emulgace ve vodě značně ovlivňuje mazací vlastnosti výplachu, přítomnost minerálních solí intenzívně snižuje mazací účinek. Vrtné vý,plachy s kompozicemi sulfonovaných mastných kyselin, triglyceridů, mýdel vyšších mastných kyselin sice vykazují odolnost vůči minerálním solím, v nevodných výplaších však jsou emulgovatelné jen v omezeném intervalu jejich koncentrace ve výplachu.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje vrtný výplach podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 0,1—5 obj. % mazací kompozice, sestávající z 40—50 obj. proč. triglyceridů vyšších nenasycených mastných kyselin s počtem uhlíků 14—22, 8—10 obj. % směsi vyšších nenasycených mastných kyselin s počtem uhlíků 14—22, 0,2—0,5 obj. % trietanolaminu, 6—8 obj. % neionogenního emulgátorů ze skupiny kondenzátu alkylfenolů s etylénoxidem, 0,1-0,5 obj. % od,pěňovače silikonového typu a 30— —40 obj. % chlorovaných parafinických uhlovodíků s počtem uhlíků 12—38, přičemž obsah chloru v těchto uhlovodících je 38— —46 %.

Vrtný výplach podle vynálezu vykazuje zvýšený mazací účinek i při vrtání ve velmi složitých geologických a technologických podmínkách, především v přítomnosti minerálních solí a za extrémního tlaku. Přitom zachovává v optimální skladbě další fyzikálně mechanické vlastnosti výplachu.

Proveditelnost vynálezu a jeho účinky ukazují výsledky laboratorních zkoušek, které jsou uvedeny v následujících příkladech. Mazací vlastnosti vrtného výplachu podle vynálezu byly testovány v závislosti na vzájemném poměru složek mazací kompozice obsažené ve výplachu. Takto bylo vyzkoušeno 7 typů kompozic, jejichž složení je uvedeno v tabulce 1.

Tabulka 1

kompozice	A	B	C	D	E	F	G
řepkový olej	25,0	45,0	olbsah 25,0	složek v obj. 46,0	% 47,0	48,0	49,0
olein	8,6	8,6	8,6	8,6	8,6	8,6	8,5
trietanolamin	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
slovasol 905 *2	11,0	11,0	11,0	10,0	9,0	8,0	7,0
chlorparafin	55,0	35,0	35,0	35,0	35,0	35,0	35.0
Lukosil MF 300 *1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,2
diglycerid řepkového	—	—	20,0		—

oleje *1 vodná disperze silikonového oleje *2 kondenzát alkylfenolů s etylénoxidem

220660

Příklady provedení

Příklad 1

V 1000 ml vody bylo za použití vysokoobrátkové míchačky po dobu 15 min postup6 ně emulgováno 2,5-5-10-20--50 ml kaž dého typu mazací kompozice A—G a na EP· -Testeru fy Baroid stanoveny pevnosti mazacího filmu v MPa při přítlaku 45 kg Výsledky shrnuje tabulka 2.

Tabulka 2

Mazací kompozice typu Koncentrace v obj. % Pevnost mazacího filmu

Voda	17,6
	0,25	20,3
	0,50	25,2
A	1,0	31,6
	2,0	43,3
	5,0	54,9
	0,25	48,5
	0,50	80,7
B	1,0	72,3
	2,0	77,7
	5,0	61,4
	0.25	20,3
	0,50	25,2
C	1,0	77,7
	2,0	91,4
	5,0	71,8
	0,25	51,8
	0,50	84,8
D	1,0	71,7
	2,0	69,1
	5,0	84,8
	0,25	93,0
	0,50	103,6
E	1,0	103,6
	2,0	103,6
	5,0	84,8
	0,25	93,3
	0,50	116,0
F	1,0	103,6
	2,0	77,8
	5,0	77,8
	0,25	103,6
	0,50	103,6
G	1,0	103,6
	2,0	93,3
	5,0	93,3

Z tabulky 2 je zřejmé, že dominantní úlohu v mazacích vlastnostech kompozice hraje přítomnost řepkového oleje. Nedostatek řepkového oleje lze částečně nahradit diglyceridem. Koncentraci neionogenního emulgátoru se podařilo snížit na únosnou míru, při čemž je zachována velmi dobrá samoelgující schopnost kompozice. Optimální, velmi vyrovnané hodnoty pevnosti mazacího filmu vykazuje kompozice G. Velmi cenné je znečištění, že vysokých mazacích účinků se dosahuje již při minimální koncentraci této mazací kompozice ve vodné emulzi.

Příklad 2

V 1000 ml roztoku minerální soli (NaCl, KC1, CaCl₂) o koncentraci 5—10—15 hmotn. bylo za stálého míchání na vysokoobrátkové míchačce po dobu 15 min emulgováno, 2,5 ml mazací kompozice typu G. Na EP testeru fy Baroid byly stanoveny pevnosti mazacího filmu při přítlaku 45 kg. Výsledky shrnuje tab. 3

Koncentrace mazací kompozice v obj. %

0,25

Tabulka 3

Koncentrace minerální soli v hmotn. %

NaCl KC1 CaCl₂

10 15 — 5 — 10 — 15

Pevnost mazacího filmu v MPa

103,6

81,1

81,1

81,1

81,1

81,1

84,8

84,8

93,3

93,3

Z tabulky je zřejmá vysoká mazací účinnost kompozice v prostředí minerálních solí, a to prakticky nezávisle na typu soli a její koncentraci.

Příklad 3

V 1000 ml 6% bentonitové suspenze bylo za stálého míchání na vysokoobrútkové míchačce po dobu 15 min emulgováno 5—10— —20—50 ml mazací kompozice typu G. Na EP testeru fy Baroid byly stanoveny pevnosti mazacího filmu v MPa při přítlaku 45 * kilogramů. Výsledky uvádí tabulka 4.

Tabulka 4

Koncentrace mazací kompozice v obj. % Pevnost mazacího· filmu v MPa

0,5

1,0

2,0

5,0

15.3

58.3 77,8

93.3

66,6

Z tabulky je zřejmá vysoká mazací účinnost i v prostředí jílového vrtného výplachu. Účinnost této kompozice je však oproti nejílovým výplachům poněkud snížena, přičemž maximum účinnosti je posunuto k vyš ším koncentracím kompozice ve výplachu.

Claims (1)

1. Vrtný výplach se zvýšeným mazacím účinkem, zejména pro vrtání v přítomnosti minerálních solí a dispergovaných pevných částic, vyznačený tím, že obsahuje 0,1—5 obj. proč. mazací kompozice, sestávající z 40— —50 obj. triglyceridů vyšších nenasycených mastných kyselin s počtem atomů uhlíku 14—22, 8—10 obj. % směsi vyšších nenasycených mastných kyselin s počtem atovynAlkzu mů uhlíku 14—22, 0,2-0,5 obj. % trietanolaminu, 6—8 obj. % neionogenního emulgátoru ze skupiny kondenzátu alkylfenolů s etylénoxidem, 0,1—0,5 obj. % odpěňovače silikonového typu a 30—40 obj. % chlorovaných parafinických uhlovodíků s počtem atomů uhlíku 12—38, přičemž obsah chloru v těchto uhlovodících je 38—46 obj. proč.