RU2604529C2

RU2604529C2 - Drilling mud

Info

Publication number: RU2604529C2
Application number: RU2015107706/03A
Authority: RU
Inventors: Азамат Миталимович Гайдаров
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-12-10
Also published as: RU2015107706A

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: invention relates to drilling oil and gas wells. Drilling mud contains, wt%: clay powder 1-3; as a thickener and structure-forming agent low-crosslinked acrylic polymer Carbopol 0.061-0.2; water - balance.

EFFECT: technical result is improved structure-rheological properties of clay mud, high thickening properties.

1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин.The invention relates to water-based drilling fluids and may find application in the drilling of oil and gas wells.

Из уровня техники известен глинистый буровой раствор, включающий воду и глинопорошок. Структурно-реологические показатели глинистого раствора зависят от сорта (марки) глинопорошка. При этом уменьшение в составе раствора глинистой фазы приводит к повышению технико-экономических показателей бурения, таких как механическая скорость, проходка на долото и др. (см. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М.: Недра, 1972, с. 329-330).Clay drilling mud comprising water and clay powder is known in the art. The structural and rheological parameters of the clay solution depend on the grade (grade) of clay powder. At the same time, a decrease in the clay phase in the composition of the solution leads to an increase in technical and economic indicators of drilling, such as mechanical speed, penetration on a bit, etc. (see Kister E.G. Chemical treatment of drilling fluids. M .: Nedra, 1972, p. 329-330).

Наиболее близким техническим решением является состав, включающий воду и глинопорошок. В качестве дополнительного загустителя и структурообразователя состав содержит биополимер, позволяющий снизить содержание глинопорошка. Однако биополимер имеет низкую загущающую способность, подвержен биодеструкции и без ввода бактерицидов раствор теряет свои свойства и показатели. Существенный недостаток известного бурового раствора, включающего биополимер и бактерициды, заключается в том, что Бактерициды относятся к классу ядохимикатов (Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М.: Недра, 1972, с. 186).The closest technical solution is a composition comprising water and clay powder. As an additional thickener and structure-forming agent, the composition contains a biopolymer, which allows to reduce the content of clay powder. However, the biopolymer has a low thickening ability, is subject to biodegradation, and without the introduction of bactericides, the solution loses its properties and characteristics. A significant drawback of the known drilling fluid, including biopolymer and bactericides, is that the bactericides belong to the class of pesticides (Kister EG Chemical treatment of drilling fluids. M .: Nedra, 1972, p. 186).

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании бурового раствора, лишенного указанных недостатков.The problem solved by the invention is to create a drilling fluid devoid of these disadvantages.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение загущающих свойств глинистого раствора, т.е. улучшение его структурно-реологических показателей.The technical result to which this invention is directed is to increase the thickening properties of the clay solution, i.e. improvement of its structural and rheological indicators.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что состав бурового раствора, включающий воду, глинопорошок, в качестве дополнительного загустителя и структурообразователя содержит редкосшитый акриловый полимер Карбопол при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result of the invention is achieved due to the fact that the composition of the drilling fluid, including water, clay powder, as an additional thickener and structure-forming agent contains a rare cross-linked acrylic polymer Carbopol in the following ratio of components, wt.%:

ГлинопорошокClay powder 1-31-3 КарбополCarbopol 0,061-0,20,061-0,2 ВодаWater остальноеrest

Карбополы (редкосшитые акриловые полимеры - РАП) - производные акриловой кислоты. В США и Европе карбополы принято называть карбомерами. Все РАП получают на основе акриловой кислоты. Главное отличие между полимерами различных марок заключается в соотношении количеств сополимеров и количестве поперечных сшивок. Небольшое изменение их числа позволяет получать большое количество различных РАП со специфическими свойствами без существенного изменения их молекулярной структуры. Полимеры представляют собой эфир гомополимеров акриловой кислоты, поперечно сшитых аллилсахарозой, аллилпентаэритритом или дивинилгликолем. Теоретически рассчитанная молекулярная масса этих полимеров находится в пределах от 700000 до 3-4 миллиардов, однако методы определения реальной молекулярной массы РАП отсутствуют. Формула РАП может быть представлена в следующем виде:Carbopolis (rare cross-linked acrylic polymers - RAP) are derivatives of acrylic acid. In the USA and Europe, carbopolis are commonly called carbomers. All RAPs are based on acrylic acid. The main difference between the polymers of various grades is the ratio of the number of copolymers and the number of cross-links. A small change in their number allows you to get a large number of different RAP with specific properties without a significant change in their molecular structure. The polymers are esters of homopolymers of acrylic acid crosslinked with allyl sucrose, allyl pentaerythritol or divinyl glycol. The theoretically calculated molecular weight of these polymers ranges from 700,000 to 3-4 billion, but there are no methods for determining the real molecular weight of RAP. The formula RAP can be represented as follows:

По внешнему виду РАП представляют собой белые хлопьевидные гигроскопичные порошки слабокислой реакции, набухающие в воде после диспергирования и образующие стабильные гели.In appearance, RAPs are white flocculent hygroscopic powders of a slightly acid reaction that swell in water after dispersion and form stable gels.

В предлагаемом буровом растворе может быть использован бентонитовый глинопорошок марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ и ПКГН, который выпускается, например, в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок». При проведении исследований свойств раствора предлагаемого состава использовался глинопорошок марки ПБМБ.In the proposed drilling fluid can be used bentonite clay powder grades PBMA, PBMB, PBMV, PBMG and PKGN, which is produced, for example, in accordance with TU 2164-004-0013836-2006 "Clay powder". When conducting research on the properties of the solution of the proposed composition, PBMB grade clay powder was used.

Результаты проведенных исследований представлены в Таблице, в которой предусмотрены следующие обозначения и сокращения: T - вязкость раствора (с - секунды), СНC - статическое напряжение сдвига, η_пл - пластическая вязкость (мПа·с); τ₀ - динамическое напряжение сдвига (Па), гл. - глинистый раствор.The results of the studies are presented in the Table, which provides the following notation and abbreviations: T - viscosity of the solution (s - seconds), CHC - static shear stress, η _PL - plastic viscosity (MPa · s); τ ₀ - dynamic shear stress (Pa), Ch. - clay solution.

В результате проведенных исследований было выявлено, что раствор, включающий 3% гл.; 0,1% биоксан; 96,9% вода (п. 2 Таблицы), подвержен биодеструкции и через 5 суток наблюдалось загнивание раствора с ухудшением всех технологических показателей. В качестве загустителя и структурообразователя в раствор был введен редкосшитый акриловый полимер Карбопол. Согласно проведенным экспериментальным исследованиям оптимальное количество реагента Карбопол, при содержании глинопорошка 1-3%, составляет 0,05-0,2% (Таблица, пп. 5-10). Из Таблицы следует, что при содержании глинопорошка ниже 1%, а Карбопола ниже 0,05% загущение бурового раствора (Таблица, п. 4) не достигается, а при содержании глинопорошка более 3%, а Карбопола более 0,2% происходит увеличение структурно-реологических показателей глинистого раствора до неприемлемо высоких значений (Таблица, п. 11).As a result of the studies, it was revealed that the solution, including 3% hl .; 0.1% bioxane; 96.9% water (p. 2 of the Table), is subject to biodegradation, and after 5 days the solution was rotted with a deterioration of all technological parameters. As a thickener and structure-forming agent, the rare cross-linked acrylic polymer Carbopol was introduced into the solution. According to experimental studies, the optimal amount of Carbopol reagent, with a clay powder content of 1-3%, is 0.05-0.2% (Table, paragraphs 5-10). From the Table it follows that when the clay powder content is below 1%, and Carbopol lower than 0.05%, mud thickening (Table 4) is not achieved, and when the clay powder exceeds 3%, and Karbopol more than 0.2%, structural increase -reological parameters of the clay solution to unacceptably high values (Table, p. 11).

Предлагаемый буровой раствор можно приготовить следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют Карбопол.The proposed drilling fluid can be prepared as follows. First, the water is mixed with clay powder before it is dissolved, then Carbopol is added to the clay suspension.

Claims

Drilling fluid, including water, clay powder, characterized in that as a thickener and structure former, the solution contains a sparse acrylic polymer Carbopol in the following ratio, wt.%:
Clay powder 1-3 Carbopol 0,061-0,2 Water rest