RU2144936C1

RU2144936C1 - Reagent for treating drilling fluid

Info

Publication number: RU2144936C1
Application number: RU97114491A
Authority: RU
Inventors: Б.А. Андресон; Г.П. Бочкарев; А.С. Кудряшов; С.А. Кудряшов
Original assignee: Андресон Борис Арнольдович; Кудряшов Александр Сергеевич
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 2000-01-27

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: reagent contains 40 to 90% of extrusion maize starch or modified mixture of maize and potato starches and 10 to 60% of sodium carbonate. EFFECT: reduced filtration index and increased carrying capacity and simultaneously decreased consumption of starch. 3 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к буровым растворам, применяемым для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к реагентам-стабилизаторам для обработки буровых растворов на водной основе. The present invention relates to drilling fluids used for drilling oil and gas wells, in particular to stabilizing agents for the treatment of water-based drilling fluids.

Наиболее широко распространенным в практике бурения скважин является такой реагент-стабилизатор, как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ). The most widespread in drilling practice is a stabilizing reagent such as carboxymethyl cellulose (CMC).

Однако это дорогой по стоимости реагент и недостаточно стойкий в условиях полиминеральной агрессии. Кроме того, растворы, обработанные КМЦ имеют, как правило, низкие значения структурно-механических свойств, что ухудшает вынос выбуренной породы с забоя скважины, особенно из горизонтального участка ствола. However, it is an expensive reagent and insufficiently stable under conditions of multimineral aggression. In addition, the solutions treated with CMC have, as a rule, low values of structural and mechanical properties, which affects the removal of cuttings from the bottom of the well, especially from a horizontal section of the wellbore.

Поэтому в настоящее время все больше начинают применять в качестве стабилизатора буровых растворов крахмальные реагенты, получаемые из натурального природного сырья (картофеля, кукурузы, пшеницы и др.). Крахмальные реагенты значительно дешевле КМЦ, солестойки, не подвержены быстрой биологической деструкции. Поэтому их часто модифицируют различными химическими соединениями, анилином (а. с. СССР N 1008232), фенолом (а.с. СССР N 1008233), формальдегидом (а. с. СССР N 1010102) и др. Все эти модификаторы являются высокотоксичными веществами и поэтому опасными для обслуживающего персонала и окружающей среды. Therefore, at present, starch reagents obtained from natural raw materials (potatoes, corn, wheat, etc.) are beginning to be used more and more as a stabilizer for drilling fluids. Starch reagents are much cheaper than CMC, are salt tolerant, and are not subject to rapid biological degradation. Therefore, they are often modified with various chemical compounds, aniline (A.S. USSR N 1008232), phenol (A.S. USSR N 1008233), formaldehyde (A.S. USSR N 1010102), etc. All these modifiers are highly toxic substances and therefore hazardous to maintenance personnel and the environment.

Наиболее близким к заявляемому решению является а.с. СССР N 1219636, кл. C 09 K 7/02, 1986 г., в котором защищен состав реагента для обработки буровых растворов. Он содержит мас.%:
Крахмал - 3 - 10
Гидроксид натрия - 0,5 - 4,0
Флотореагент-оксаль Т-80 - 1 - 10
Вода - Остальное
Недостатками данного реагента являются: недостаточные стабилизирующие свойства (высокий показатель фильтрации), особенно в условиях полиминеральной агрессии; очень низкое структурно-механические свойства (статическое напряжение сдвига за 1 и 10 минут равно нулю) обуславливающие низкую выносящую способность, особенно из горизонтального ствола; больший расход крахмала (от 3 до 10%).Closest to the claimed solution is A. with. USSR N 1219636, class C 09 K 7/02, 1986, in which the composition of the reagent for processing drilling fluids is protected. It contains wt.%:
Starch - 3 - 10
Sodium hydroxide - 0.5 - 4.0
Flotoreagent-oxal T-80 - 1 - 10
Water - Else
The disadvantages of this reagent are: insufficient stabilizing properties (high rate of filtration), especially in conditions of polymineral aggression; very low structural and mechanical properties (static shear stress for 1 and 10 minutes is zero) leading to low tensile strength, especially from a horizontal trunk; higher consumption of starch (from 3 to 10%).

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение качества бурового раствора за счет снижения его показателя фильтрации и повышения выносящей способности при одновременном уменьшении расхода крахмала. The task of the invention is to improve the quality of the drilling fluid by reducing its filtration rate and increase its endurance while reducing starch consumption.

Решение указанной задачи достигается тем, что реагент для обработки бурового раствора содержит экструзионный кукурузный крахмал (крахмал "Э") или модифицированную смесь кукурузного и картофельного крахмалов (крахмал "М") и карбонат натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Экструзионный кукурузный крахмал или модифицированная смесь кукурузного и картофельного крахмалов - 40 - 90
Карбонат натрия - 10 - 60
Данный реагент вводят в буровой раствор в массовых долях 0,5 - 1,0%. Сопоставительный анализ с известными техническими решениями позволяет сделать вывод, что заявляемый реагент отвечает критерию "существенные отличия", поскольку комбинация крахмала, полученного экструзионным методом или модифицированием смеси кукурузного и картофельного крахмалов, с карбонатом натрия оказывает на раствор синергический эффект по улучшению его качества.The solution to this problem is achieved by the fact that the reagent for processing the drilling fluid contains extruded corn starch (starch "E") or a modified mixture of corn and potato starches (starch "M") and sodium carbonate in the following ratio of ingredients, wt.%:
Extruded corn starch or a modified mixture of corn and potato starches - 40 - 90
Sodium carbonate - 10 - 60
This reagent is introduced into the drilling fluid in mass fractions of 0.5 - 1.0%. A comparative analysis with known technical solutions allows us to conclude that the claimed reagent meets the criterion of "significant differences", since the combination of starch obtained by extrusion or by modifying a mixture of corn and potato starches with sodium carbonate has a synergistic effect on the solution to improve its quality.

Крахмал "Э" и крахмал "М" выпускаются АО "Чувашъен-крахмал" по ТУ 9187-35-9567-17-001-97 в г. Чебоксары. Starch "E" and starch "M" are produced by JSC "Chuvashien-starch" according to TU 9187-35-9567-17-001-97 in the city of Cheboksary.

Конкретные примеры обработки раствора заявляемым реагентом. Specific examples of the processing of the solution of the claimed reagent.

Пример 1
Готовится глинистый раствор, для чего в 745 г воды затворяют 250 г нефтекамской глины и перемешивают 1 час. Затем в глинистую суспензию вводят порошкообразный реагент в количестве 5 г, содержащий в массовых долях 90% крахмала "Э" (или крахмала "М") и 10% карбоната натрия. Еще перемешивают 1 час до готовности раствора.Example 1
A clay solution is prepared, for which 250 g of Neftekamsk clay is closed in 745 g of water and stirred for 1 hour. Then, a powdery reagent is introduced into the clay suspension in an amount of 5 g, containing in mass fractions 90% of starch “E” (or starch “M”) and 10% of sodium carbonate. Stir for 1 hour until the solution is ready.

Пример 2
Готовится глинистый раствор, для чего в 742,5 г воды затворяют 250 г нефтекамской глины и перемешивают 1 час. Затем в глинистую суспензию вводят порошкообразный реагент в количестве 7,5 г, содержащий в массовых долях 70% крахмала "Э" (или крахмала "М") и 30 % карбоната натрия. Еще перемешивают 1 час до готовности раствора.Example 2
A clay solution is prepared, for which 250 g of Neftekamsk clay is closed in 742.5 g of water and stirred for 1 hour. Then a powdery reagent in the amount of 7.5 g is introduced into the clay suspension, containing in mass fractions 70% of starch “E” (or starch “M”) and 30% of sodium carbonate. Stir for 1 hour until the solution is ready.

Пример 3
Готовится глинистый раствор, для чего в 740 г воды затворяют 250 г нефтекамской глины и перемешивают 1 час. Затем в глинистую суспензию вводят порошкообразный реагент в количестве 10 г, содержащий в массовых долях 40% крахмала "Э" (или крахмал "М") и 60% карбоната натрия. Еще перемешивают 1 час до готовности раствора.Example 3
A clay solution is prepared, for which 250 g of Neftekamsk clay is closed in 740 g of water and stirred for 1 hour. Then, a powdery reagent is introduced into the clay suspension in an amount of 10 g, containing in mass fractions 40% of starch “E” (or starch “M”) and 60% of sodium carbonate. Stir for 1 hour until the solution is ready.

В лабораторных условиях проведены сравнительные экспериментальные исследования заявляемого реагента и реагента, принятого за прототип предлагаемого изобретения (а.с. СССР N 1219636). In laboratory conditions, comparative experimental studies of the inventive reagent and reagent adopted as a prototype of the present invention (AS USSR N 1219636).

В табл.1 приведены данные о компонентах состава исследованных реагентов. Table 1 shows the data on the components of the composition of the studied reagents.

Реагенты, составы которых приведены в табл. 1, вводились в исходный глинистый раствор, приготовленный из нефтекамской карьерной глины. Параметры раствора до его обработки вышеуказанными реагентами были следующими: плотность 1,16 г/см³, условная вязкость 27 с, показатель фильтрации 31 см³, статическое напряжение сдвига СНС за 1 мин 2,6 дПа, за 10 мин 5,8 дПа.Reagents, the compositions of which are given in table. 1, were introduced into the initial clay solution prepared from Neftekamsk quarry clay. The parameters of the solution before its treatment with the above reagents were as follows: density 1.16 g / cm ³ , nominal viscosity 27 s, filtration rate 31 cm ³ , static shear stress of the SNA for 1 min 2.6 dPa, for 10 min 5.8 dPa.

В табл. 2 приведены данные о технологических параметрах данного раствора после его обработки исследуемыми реагентами. In the table. 2 shows data on the technological parameters of this solution after its treatment with the studied reagents.

Как следует из данных табл. 2, введение в глинистый раствор одного крахмала без карбоната натрия (растворы 1 и 2) или одного карбоната натрия без крахмала (раствор 3) не приводит к достижению цели изобретения: показатель фильтрации раствора снижается незначительно (от 31 см³ до 30 и 18 см³ за 30 мин).As follows from the data table. 2, the introduction into the clay solution of one starch without sodium carbonate (solutions 1 and 2) or one sodium carbonate without starch (solution 3) does not achieve the objective of the invention: the filtration rate of the solution decreases slightly (from 31 cm ³ to 30 and 18 cm ³ in 30 minutes).

Только при введении комбинированного реагента, содержащего крахмал "Э" и карбонат натрия (растворы 4 - 6 и 13 - 15) или крахмал "М" и карбонат натрия (растворы 7 - 9 и 16 - 18) достигается цель изобретения: показатель фильтрации снижается до значений 4 - 10 см³ и при этом растворы имеют оптимальные вязкостные и структурно-механические свойства.Only with the introduction of a combined reagent containing starch "E" and sodium carbonate (solutions 4 - 6 and 13 - 15) or starch "M" and sodium carbonate (solutions 7 - 9 and 16 - 18) is the object of the invention achieved: the filtration rate is reduced to values of 4 to 10 cm ³ and the solutions have optimal viscosity and structural-mechanical properties.

Введение же в аналогичный глинистый раствор реагента по а.с. СССР N 1219636 (прототип) в концентрации на порядок больше, чем вводился заявляемый реагент, растворы 19 - 21, все равно недостаточно снижает показатель фильтрации раствора: с 31 см³ до 15 - 22 см³ за 30 мин.The introduction into a similar clay solution of the reagent by AS USSR N 1219636 (prototype) in a concentration an order of magnitude greater than the inventive reagent was introduced, solutions 19-21, still does not sufficiently reduce the solution filtration rate: from 31 cm ³ to 15-22 cm ³ in 30 minutes.

В лабораторных условиях проверена также солестойкость исследованных реагентов. Для этого в стабилизированный указанными реагентами глинистый раствор вводили 10% хлористого натрия (NaCl) и 1% хлористого кальция (CaCl₂).In laboratory conditions, the salt resistance of the studied reagents was also verified. For this, 10% sodium chloride (NaCl) and 1% calcium chloride (CaCl ₂ ) were introduced into the clay solution stabilized by the indicated reagents.

В табл. 3 приведены данные об изменении технологических параметров этих растворов после обработки их указанными солями. In the table. 3 shows data on changes in the technological parameters of these solutions after processing them with the indicated salts.

Как следует из приведенных в табл. 3 данных, минерализация практически не ухудшает качества растворов, стабилизированных заявляемым реагентом (растворы 4 - 18). Эти растворы сохраняют низкое значение показателя фильтрации при сохранении оптимальных вязкостных и структурно-механических свойств. В то же время у растворов, обработанных реагентом-прототипом (а.с. СССР N 1219636) в условиях минеральной агрессии наступает коагуляционное разжижение и значительно возрастает показатель фильтрации. As follows from the table. 3 data, mineralization practically does not impair the quality of the solutions stabilized by the claimed reagent (solutions 4 - 18). These solutions retain a low value of the filtration index while maintaining optimal viscosity and structural-mechanical properties. At the same time, in solutions treated with the prototype reagent (AS USSR N 1219636) under conditions of mineral aggression, coagulation liquefaction occurs and the filtration rate significantly increases.

Claims

A drilling fluid treatment reagent containing a starch component, characterized in that the starch component contains extruded corn starch or a modified product, which is a mixture of corn and potato starches, and additionally contains sodium carbonate in the following ratio of ingredients, wt.%:
Extruded corn starch or a modified mixture of corn and potato starches - 40 - 90
Sodium carbonate - 10 - 60