RU2614837C1

RU2614837C1 - Cationic drilling mud

Info

Publication number: RU2614837C1
Application number: RU2015143543A
Authority: RU
Inventors: Азамат Миталимович Гайдаров; Андрей Атласович Хуббатов; Миталим Магомед-Расулович Гайдаров; Дмитрий Владимирович Храбров; Дмитрий Викторович Изюмченко; Дмитрий Владимирович Пономаренко; Константин Владимирович Куликов; Рамиль Салахутдинович Илалов; Вячеслав Георгиевич Васильев
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2017-03-29

Abstract

FIELD: soil or rock drilling.

SUBSTANCE: invention relates to water-based drilling fluids and can be used when drilling oil and gas wells, mainly for drilling of unstable clay rocks. Cationic drilling mud contains, wt%: clay powder 3–5; polydadmac 1.75–2.10; structure-forming agent – cationic polymer Rosfloc KF 0.5–2; water – balance.

EFFECT: improved inhibiting properties and improved structural properties of drilling mud.

1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород.The invention relates to water-based drilling fluids and can find application in the drilling of oil and gas wells, mainly in the drilling of unstable clay rocks.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является катионно-ингибирующий буровой раствор, который содержит, мас.%: глинопорошок 5-8; полиэлектролит ВПК-402 7-15; воду остальное (Патент РФ на изобретение №2492208 C2, кл. C09K 8/24, опубл. 10.09.2013).The closest technical solution to the proposed is a cationic-inhibiting drilling fluid, which contains, wt.%: Clay powder 5-8; VPK-402 7-15 polyelectrolyte; the rest of the water (RF Patent for the invention No. 2492208 C2, class C09K 8/24, publ. 09/10/2013).

Недостатком известного состава являются низкие ингибирующие и структурные свойства раствора, а именно статическое напряжение сдвига (СНС) и динамическое напряжение сдвига (ДНС), при этом наблюдается перерасход ВПК-402.A disadvantage of the known composition is the low inhibitory and structural properties of the solution, namely, static shear stress (SSS) and dynamic shear stress (CSN), while VPK-402 is overspended.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании бурового раствора с заданными параметрами, в котором снижен расход полиэлектролита.The problem solved by the invention is to create a drilling fluid with specified parameters, in which the consumption of polyelectrolyte is reduced.

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, - повышение ингибирующих свойств и улучшение структурных показателей бурового раствора.The technical result to which this invention is directed is to increase the inhibitory properties and improve the structural parameters of the drilling fluid.

Отметим, что использование в качестве полиэлектролита ВПК-402 является частным случаем, в общем случае в качестве стабилизатора - понизителя фильтрации, ингибитора глин применяются полидадмахи различных молекулярных масс от различных производителей.It should be noted that the use of VPK-402 as a polyelectrolyte is a special case, in the general case, polydadmas of various molecular weights from various manufacturers are used as a stabilizer - a filter reducing agent, a clay inhibitor.

Данный технический результат достигается за счет того, что состав бурового раствора, включающий воду, глинопорошок и полидадмах, в качестве дополнительного структурообразователя содержит катионный полимер Росфлок КФ при следующем соотношении компонентов, мас.%:This technical result is achieved due to the fact that the composition of the drilling fluid, including water, clay powder and polydadm, as an additional structural agent contains a cationic polymer Rosflock KF in the following ratio of components, wt.%:

ГлинопорошокClay powder 3-53-5 ПолидадмахPolydadmach 1,75-2,101.75-2.10 Росфлок КФRosflock KF 0,5-20.5-2 ВодаWater ОстальноеRest

При необходимости плотность бурового раствора повышают карбонатными утяжелителями (мел, мраморная крошка, доломит, сидерит), баритовым концентратом.If necessary, the density of the drilling fluid is increased with carbonate weighting agents (chalk, marble chips, dolomite, siderite), barite concentrate.

Полидадмах представляет с собой катионный полимер линейно-циклической структуры, получаемый путем радикальной полимеризации мономера диметилдиаллиламмонийхлорида, который, в свою очередь, изготавливается из аллилхлорида и диметиламина нагреванием в щелочной среде. Структурная формула ВПК-402 представлена из повторяющихся мономерных звеньев.Polydadmach is a cationic polymer with a linear cyclic structure, obtained by radical polymerization of a dimethyl diallylammonium chloride monomer, which, in turn, is made from allyl chloride and dimethylamine by heating in an alkaline medium. The structural formula of VPK-402 is presented from repeating monomer units.

Полидадмахи выпускаются в виде однородной по консистенции жидкости без посторонних включений, которая имеет оттенки от бесцветного до желтого цвета различной концентрации, а также может производиться в сухом порошкообразном виде. Молекулярная масса полидадмахов колеблется в широком диапазоне и в среднем составляет примерно 3⋅10⁵. В товарном продукте молекулярная масса ВПК-402 может изменяться в пределах от 10⁴ до 10⁶ и более. Срок хранения полидадмахов для буровых растворов практически не ограничен.Polydadmahs are available in the form of a liquid with a uniform consistency without foreign inclusions, which has shades from colorless to yellow in various concentrations, and can also be produced in dry powder form. The molecular weight of the polyaddahs varies over a wide range and averages about 3 × 10 ⁵ . In a marketable product, the molecular weight of VPK-402 may vary from 10 ⁴ to 10 ⁶ or more. The shelf life of polydadmas for drilling fluids is practically unlimited.

Росфлок КФ - высокомолекулярный полиакриламид со степенью катионности 50-95%, эффективный эмульсионный катионный флокулянт, применяемый для очистки буровых растворов любых систем и оборотной воды от минералоорганических составляющих и для обезвоживания осадка хозяйственно-бытовых стоков на всех типах оборудования (центрифуги, фильтр-прессы, флотаторы). Росфлок КФ представляет собой низковязкую эмульсию от белого до бежевого цвета, по параметрам острой токсичности относится к 4 классу опасности - малоопасным химическим веществам по ГОСТ 12.1.007-76. Выпускается Росфлок КФ по ТУ 2458-006-22361394-2004 Волжским заводом ООО НПП «КФ». Срок хранения Росфлок КФ для буровых растворов практически не ограничен.Rosflock KF is a high molecular weight polyacrylamide with a degree of cationicity of 50-95%, an effective emulsion cationic flocculant used for cleaning drilling fluids of any systems and circulating water from mineral-organic components and for dewatering sludge from household wastewater on all types of equipment (centrifuges, filter presses, flotators). Rosflock KF is a low-viscosity emulsion from white to beige, in terms of acute toxicity it belongs to hazard class 4 - low-hazard chemicals in accordance with GOST 12.1.007-76. Rosflock KF is produced in accordance with TU 2458-006-22361394-2004 by the Volga plant of NPP KF LLC. The shelf life of Rosflock KF for drilling fluids is practically unlimited.

Изобретение поясняется Таблицами 1-2. В таблицах 1-2 приняты следующие обозначения и сокращения: ГП - глинопорошок марки ПБМВ; КФ - Росфлок КФ; П-х - полидадмах, ПФ - показатель фильтрации за 30 мин; η_пл - пластическая вязкость; τ₀ - динамическое напряжение сдвига; СНС 1/10 - статическое напряжение сдвига за 1 и 10 минут соответственно. СНС и ДНС характеризуют в буровых растворах следующее: статическое напряжение сдвига при остановке циркуляции не позволяет выбуренной породе (шламу) выпадать из раствора; динамическое напряжение сдвига - параметр, отвечающий за качество выноса выбуренной породы.The invention is illustrated in Tables 1-2. In tables 1-2, the following notation and abbreviations are accepted: GP - PBMV grade clay powder; CF - Rosflock CF; P-x - polydadmax, PF - filtration rate for 30 minutes; η _PL - plastic viscosity; τ ₀ - dynamic shear stress; SNA 1/10 - static shear stress for 1 and 10 minutes, respectively. SSS and BPS characterize the following in drilling fluids: the static shear stress when the circulation is stopped prevents the cuttings (sludge) from falling out of the mud; dynamic shear stress - a parameter responsible for the quality of the removal of cuttings.

Из Таблицы 1 видно, что оптимальное количество реагентов в растворе составляет, масс. %: полидадмах от 1,75 до 2,10, Росфлок КФ от 0,5 до 2 (Таблица 1, пп. 4-9). Причем содержание полидадмаха (например, ВПК-402) ниже 1,75%, а Росфлок КФ ниже 0,5% приводит к ухудшению структурно-реологические показателей и повышению показателя фильтрации бурового раствора (Таблица 1, п. 3). При содержании Росфлок КФ в растворе выше 2% происходит значительное увеличение структурно-реологических показателей, в связи с этим дальнейшее увеличение концентрации реагента нецелесообразно (Таблица 1, п. 10).From Table 1 it is seen that the optimal amount of reagents in the solution is, mass. %: polyadmax from 1.75 to 2.10, Rosflock CF from 0.5 to 2 (Table 1, paragraphs 4-9). Moreover, the polydadmach content (for example, VPK-402) is below 1.75%, and Rosflok KF below 0.5% leads to a deterioration in structural and rheological parameters and an increase in the mud filtration rate (Table 1, p. 3). When the content of Rosflock CF in the solution is above 2%, a significant increase in structural and rheological parameters occurs, in this regard, a further increase in the concentration of the reagent is impractical (Table 1, paragraph 10).

Для проведения исследований ингибирующих свойств буровых растворов готовили увлажненные до 30% (пластичные) образцы глин в виде таблеток цилиндрической формы с диаметром сечения 22 мм и высотой 12 мм с заданным давлением на гидравлическом прессе. В качестве объекта, имитирующего набухающую глину, использовали глинопорошок марки ПБМВ, который выпускается в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок».For studies of the inhibitory properties of drilling fluids, clay samples moistened to 30% (plastic) were prepared in the form of cylindrical tablets with a cross-section diameter of 22 mm and a height of 12 mm with a given pressure on a hydraulic press. As an object imitating swelling clay, PBMV grade clay powder was used, which is produced in accordance with TU 2164-004-0013836-2006 “Clay powder”.

Ингибирующие свойства бурового раствора оценивалось по количеству пропитанной жидкости в образцы-таблетки пластичных глин, т.е. по относительному увеличению массы образца-таблетки при выдержке в буровом растворе в течение 7 сут (табл. 2).The inhibitory properties of the drilling fluid were evaluated by the amount of impregnated fluid in the plastic clay sample tablets, i.e. by the relative increase in the mass of the tablet sample during aging in the drilling fluid for 7 days (table. 2).

Относительное увеличение массы образца Δm (в %) определяется по формуле:The relative increase in sample mass Δm (in%) is determined by the formula:

Δm=(m₂-m₁)⋅100%/m₁,Δm = (m ₂ -m ₁ ) ⋅100% / m ₁ ,

где m₁ - масса исходного образца; m₂ - масса образца, выдержанного 7 сут в испытуемой среде.where m ₁ is the mass of the original sample; m ₂ is the mass of the sample aged 7 days in the test medium.

Для повышения ингибирующих свойств в растворы вводят известные электролиты, например KCl, NaCl, CaCl₂, ацетат или формиат натрия.To increase the inhibitory properties, known electrolytes, for example KCl, NaCl, CaCl ₂ , acetate or sodium formate, are introduced into the solutions.

Claims

Cationic drilling fluid, including water, clay powder, polydadm, characterized in that the solution additionally contains Rosflock KF in the following ratio of components, wt.%:

Clay powder 3-5 Polydadmach 1.75-2.10 Rosflock KF 0.5-2 Water rest