RU2042780C1

RU2042780C1 - Composition of bath for releasing drill pipes stuck in well

Info

Publication number: RU2042780C1
Application number: RU93011255A
Authority: RU
Inventors: М.Г. Миллер
Original assignee: Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1993-03-02
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: bath for releasing drill pipes stuck in well contains sulfonol dissolved in aqueous solution of GKZh-10(GKZh-11). EFFECT: higher efficiency of bath due to reduced friction factor. 2 tbl

Description

Изобретение относится к бурению скважины, в частности к составам ванн для освобождения прихваченных бурильных труб. The invention relates to drilling wells, in particular to compositions of bathtubs for releasing stuck drill pipes.

Известны составы ванн: водяной, кислотной, нефтяной [1] Они недостаточно эффективны по разным причинам: небольшая смазочная или проникающая способность, неудовлетворительные структурно-реологические характеристики и т.д. The known compositions of baths: water, acid, oil [1] They are not effective enough for various reasons: low lubricating or penetrating ability, unsatisfactory structural and rheological characteristics, etc.

Известно применение ПАВ в составе ванн для освобождения прихваченных в скважине труб (ОП-7, ОП-10, дисольван, декстрин, сульфонол и др.), которые способствуют снижению времени действия ванны и повышают ее эффективность [1] Но использование только раствора ПАВ не обеспечивает достаточной эффективности ванны и требует дополнительного применения других реагентов (полимеров, неорганических солей, смолистых веществ и др.). It is known the use of surfactants in bathtubs for the release of pipes trapped in a well (OP-7, OP-10, disolvan, dextrin, sulfonol, etc.), which help to reduce the duration of the bath and increase its effectiveness [1] But using only a surfactant solution does not provides sufficient bath efficiency and requires the additional use of other reagents (polymers, inorganic salts, resinous substances, etc.).

Наиболее близким к заявляемому является состав ванны для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб, содержащий сульфонол в количестве 0,5-1,0 мас. растворенный в нефти. Этот состав ванны наиболее широко применяется в условиях бурения Западной Сибири. Сульфонол способствует лучшему смачиванию нефтью частиц породы и фильтрационной корки, что ускоряет ослабление когезионных связей между ними, ускоряет время действия ванны. Нефтяная ванна удобна в приготовлении, особенно в условиях низких зимних температур, однако она недостаточно эффективна и имеет следующие недостатки: большие давления, возникающие при закачке ее в скважину, и сравнительно низкая эффективность из-за малого вытеснения промывочного раствора нефтью, обусловленного резким отличием ее структурно-механических свойств от вытесняемого раствора, потеря значительного количества ценного продукта нефти, а также повышение опасности с точки зрения охраны окружающей среды, поскольку жидкость ванны после использования сбрасывается в шламовый амбар. Даже если нефть ванны для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб после выполнения своей функции эмульгируется в буровом растворе в качестве смазки, она попадает в шламовый амбар вместе с буровым раствором по окончании бурения скважины. Closest to the claimed is the composition of the bath to release stuck in the borehole drill pipe containing sulfonol in an amount of 0.5-1.0 wt. dissolved in oil. This bath composition is most widely used in drilling conditions in Western Siberia. Sulfonol promotes better oil wetting of rock particles and filter cake, which accelerates the weakening of cohesive bonds between them, accelerates the duration of the bath. An oil bath is convenient to prepare, especially at low winter temperatures, but it is not effective enough and has the following disadvantages: high pressures that occur when it is pumped into the well, and relatively low efficiency due to the small displacement of the wash solution with oil, due to a sharp difference in its structure -mechanical properties of the displaced solution, the loss of a significant amount of a valuable oil product, as well as an increased risk from the point of view of environmental protection, since the bath liquid after use it is discharged into the sludge barn. Even if the bath oil is emulsified as a lubricant in the drilling fluid after discharge of its function after releasing its function, it enters the sludge pit along with the drilling fluid after drilling is completed.

Цель изобретения повышение эффективности действия ванны для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the bath to release stuck in the well drill pipes.

Цель достигается тем, что в составе ванны, содержащей сульфонол, растворенный в жидкой среде, в качестве жидкой среды используют водный раствор гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-10 (ГКЖ-11) при следующем соотношении ингредиентов, мас. ГКЖ-10 (ГКЖ-11) 0,6-1,0 Сульфонол НП-1 0,1-0,2 Вода Остальное. The goal is achieved by the fact that in the composition of the bath containing sulfonol dissolved in a liquid medium, an aqueous solution of hydrophobizing organosilicon liquid GKZh-10 (GKZh-11) is used as the liquid medium in the following ratio of ingredients, wt. GKZh-10 (GKZh-11) 0.6-1.0 Sulfonol NP-1 0.1-0.2 Water The rest.

ГКЖ-10 (ГКЖ-11) выпускается промышленностью в соответствии с ТУ 6-02-696-76, а сульфонол НП-1-ТУ 6-01-1816-75. GKZH-10 (GKZH-11) is produced by industry in accordance with TU 6-02-696-76, and sulfonol NP-1-TU 6-01-1816-75.

Сопоставление заявляемого состава с прототипом позволяет сделать вывод о том, что он отличается от известного введением компонента: ГКЖ-10 (ГКЖ-11). Анализ известных составов ванн для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб показал, что ГКЖ не использовалась ранее с этой целью. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна". ГКЖ-10 (ГКЖ-11) известный реагент для обработки бурового раствора, применяемый с целью регулирования его структурно-реологических и смазочных свойств. Применение ГКЖ-10 (ГКЖ-11) в составе ванны обеспечивает ей хорошие смазочные свойства, гидрофобизацию глинистого материала, за счет чего повышенную проникающую способность. Но эффективность действия предлагаемого состава ванны достигается благодаря выявленному синергетическому эффекту совместного действия ГКЖ-10 (ГКЖ-11) и сульфонола, взаимно усиливающих их положительное действие. A comparison of the claimed composition with the prototype allows us to conclude that it differs from the known introduction of the component: GKZH-10 (GKZH-11). Analysis of the known bath compositions for releasing drill pipes stuck in the well showed that GKZh was not previously used for this purpose. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "Novelty." GKZh-10 (GKZh-11) is a well-known reagent for processing drilling mud, used to regulate its structural-rheological and lubricating properties. The use of GKZh-10 (GKZh-11) in the bath provides it with good lubricating properties, hydrophobization of clay material, due to which increased penetration. But the effectiveness of the proposed composition of the bath is achieved due to the identified synergistic effect of the combined action of GKZh-10 (GKZh-11) and sulfonol, mutually reinforcing their positive effect.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 4 состава ванны с различным соотношением ингредиентов (табл.1). Каждый состав был приготовлен следующим образом. Например, для получения 100 г водного состава, содержащего 1,0 мас. ГКЖ-10 (ГКЖ-11) и 0,3 мас. сульфонола НП-1, берут 98,8 г воды в стеклянном стакане, растворяют в ней 1 г ГКЖ-10 (ГКЖ-11) и добавляют 0,2 г сульфонола НП-1 при перемешивании стеклянной палочкой. Испытание составов проводилось с использованием модификации прибора ФСК-2, позволяющего замерять страгивающее усилие, прилагаемое к цилиндру, помещенному на глинистую фильтрационную корку (условный коэффициент трения К_тр) по следующей методике. Глинистую корку формируют в течение 30 мин на приборе ВМ-6 из необработанного раствора плотностью 1,075 г/см³, приготовленного из Кировобадского глинопорошка. Затем корку помещают в ванночку прибора, а на нее рабочий цилиндр. Время выдержки цилиндра на корке составляет 1 ч, после чего в ванночку прибора заливают испытуемый состав и выдерживают еще 1 ч, затем замеряют К_тр. Значения параметров установлены экспериментально.For experimental verification of the claimed composition were prepared 4 bath composition with a different ratio of ingredients (table 1). Each composition was prepared as follows. For example, to obtain 100 g of an aqueous composition containing 1.0 wt. GKZh-10 (GKZh-11) and 0.3 wt. sulfonol NP-1, take 98.8 g of water in a glass beaker, dissolve 1 g of GKZh-10 (GKZh-11) in it, and add 0.2 g of sulfonol NP-1 with stirring with a glass rod. The compositions were tested using a modification of the FSK-2 device, which allows measuring the straining force applied to a cylinder placed on a clay filter cake (conditional coefficient of friction K _tr ) according to the following procedure. Clay crust is formed for 30 min on a VM-6 device from an untreated solution with a density of 1.075 g / cm ³ prepared from Kirovobad clay powder. Then the crust is placed in the bath of the device, and on it the working cylinder. The exposure time of the cylinder on the crust is 1 hour, after which the test composition is poured into the device bath and kept for another 1 hour, then K _{Tr is} measured. The values of the parameters are established experimentally.

Как показали данные проведенных испытаний, заявляемых состав обеспечивает снижение коэффициента трения примерно в два раза по сравнению с прототипом. Выбор граничных значений параметров обусловлен тем, что если снизить содержание в составе ГКЖ-10 (ГКЖ-11) менее 0,5 мас. и сульфонола НП-1 менее 0,1 мас. то это снижает эффективность действия ванны, а если увеличивать содержание ГКЖ-10 (ГКЖ-11) более 1,0 мас. и сульфонола НП-1 более 0,2 мас. то это не приводит к дополнительному снижению К_тр, а значит, нерационально.As shown by the data of the tests, the inventive composition provides a decrease in the coefficient of friction by about half compared with the prototype. The choice of the boundary values of the parameters is due to the fact that if the content in the composition of GKZh-10 (GKZh-11) is reduced to less than 0.5 wt. and sulfonol NP-1 less than 0.1 wt. then this reduces the effectiveness of the bath, and if you increase the content of GKZH-10 (GKZH-11) more than 1.0 wt. and sulfonol NP-1 more than 0.2 wt. then this does not lead to an additional decrease in K _Tr , which means that it is irrational.

Эффективность заявляемого состава ванны объясняется не просто дополнительным использованием ГКЖ-10 (ГКЖ-11) в сочетании с сульфонолом, но синергетическим их действием, для демонстрации которого приготовлены составы с каждым из компонентов (табл.2). The effectiveness of the claimed composition of the bath is explained not only by the additional use of GKZh-10 (GKZh-11) in combination with sulfonol, but by their synergistic effect, for demonstration of which formulations with each of the components were prepared (Table 2).

Анализ табл. 2 показывает, что синергетический эффект совместного действия компонентов достигается в указанных концентрационных пределах. Механизм синергетического действия ГКЖ и сульфонола можно объяснять следующим образом: ГКЖ-10 (ГКЖ-11), адсорбируясь на глинистых частицах корки, активно гидрофобизирует их, что облегчает проникновение раствора сульфонола в поры между коркой и цилиндром, что в сочетании со смазочным действием ГКЖ-10 (ГКЖ-11) приводит к резкому снижению К_тр.Table analysis 2 shows that the synergistic effect of the combined action of the components is achieved within the indicated concentration limits. The mechanism of the synergistic action of GKZh and sulfonol can be explained as follows: GKZh-10 (GKZh-11), adsorbing on clay particles of the crust, actively hydrophobizes them, which facilitates the penetration of the sulfonol solution into the pores between the crust and the cylinder, which in combination with the lubricating action of GKZh- 10 (GKZH-11) leads to a sharp decrease in K _Tr .

Технология практического применения заключается в следующем. На буровой заранее должно быть приготовлено 10-15 м³ жидкости ванны. Для этого на 10 м³ требуется 60-100 кг ГКЖ-10 (ГКЖ-11) и 10-20г кг сульфонола НП-1. Приготовление осуществляется с использованием глиномешалки МГ2-4, входящей в комплект оборудования для приготовления и очистки бурового раствора. Жидкость ванны хранится в отдельной емкости. При возникновении прихвата жидкость ванны нужно закачать как можно скорее в зону прихвата через прихваченную колонну с помощью бурового насоса. Объем ванны рассчитывают исходя из заданного уменьшения гидростатического давления в скважине в зоне прихвата ( ΔР), которое определяют по техническому регламенту на ведение буровых работ и исходя из вместимости кольцевого пространства. Предварительно закачивают буферную жидкость (вода) 2 м³, затем жидкость ванны (рассчитанный объем), опять буферную жидкость 2 м³, затем продавочную жидкость (буровой раствор). После закачки жидкость ванны оставляют в зоне прихвата на 2-3 ч, при этом осуществляют расхаживание колонны труб.The technology of practical application is as follows. At the drilling site, 10-15 m ^{3 of} bath liquid should be prepared in advance. To do this, 60–100 kg of GKZh-10 (GKZh-11) and 10–20 g of sulfonol NP-1 are required per 10 m ³ . The preparation is carried out using the MG2-4 clay mixer, which is included in the set of equipment for the preparation and cleaning of the drilling fluid. The bath fluid is stored in a separate container. If sticking occurs, the bath fluid must be pumped into the sticking zone as soon as possible through the stuck column using a mud pump. The volume of the bath is calculated on the basis of a given decrease in hydrostatic pressure in the well in the sticking zone (ΔР), which is determined according to the technical regulations for drilling operations and based on the capacity of the annular space. Pre-pumped buffer fluid (water) 2 m ³ , then bath fluid (calculated volume), again buffer fluid 2 m ³ , then squeezing fluid (drilling fluid). After injection, the bath fluid is left in the sticking area for 2-3 hours, while the pipe string is paced.

Использование предлагаемого состава ванны для освобождения прихваченных в скважине бурильных труб позволит снизить затраты времени на ликвидацию прихвата в 1,5-2 раза сравнительно с прототипом, сохранить значительное количество нефти для целей ее переработки, снизить расход сульфонола примерно в 5 раз. Заявляемое изобретение представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволяет снизить экологическую опасность применения ванн за счет замены нефти водным раствором ГКЖ-10. Известно, что предельно-допустимая концентрация (ПДК) нефти в воде рыбохозяйственных водоемов составляет 0,05 мг/л, в количественном отношении нефть в составе ванны прототипа составляет 99-99,5% В заявляемом составе ГКЖ-10 (ГКЖ-11) содержится до 1,0% при ПДК его 1,0 мг/л. Using the proposed composition of the bath to release the drill pipe stuck in the well will reduce the time required to eliminate the stick by 1.5-2 times compared with the prototype, save a significant amount of oil for the purpose of its processing, and reduce the sulfonol consumption by about 5 times. The claimed invention is of significant interest to the national economy, as it allows to reduce the environmental risk of using bathtubs by replacing oil with an aqueous solution of GKZh-10. It is known that the maximum permissible concentration (MPC) of oil in the water of fishery reservoirs is 0.05 mg / l, in quantitative terms, the oil in the composition of the prototype bath is 99-99.5%. The claimed composition GKZH-10 (GKZH-11) contains up to 1.0% with a MPC of 1.0 mg / l.

Claims

COMPOSITION OF A BATH FOR RELEASING A DRILL PIPE TAKEN INTO A BOREHOLE containing sulfonol dissolved in a liquid medium, characterized in that an aqueous solution of GKZh 10 (GKZh 11) is used as the liquid medium in the following ratio of ingredients, wt.

GKZh-10 (GKZh 11) 0.6 1.0
Sulfonol NP-1 0.1 0.2
Water Else