RU2681614C2 - Буровой раствор - Google Patents

Буровой раствор Download PDF

Info

Publication number
RU2681614C2
RU2681614C2 RU2017125621A RU2017125621A RU2681614C2 RU 2681614 C2 RU2681614 C2 RU 2681614C2 RU 2017125621 A RU2017125621 A RU 2017125621A RU 2017125621 A RU2017125621 A RU 2017125621A RU 2681614 C2 RU2681614 C2 RU 2681614C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drilling
clay
drilling fluid
polyacrylamide
biopolymer
Prior art date
Application number
RU2017125621A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017125621A (ru
RU2017125621A3 (ru
Inventor
Олег Георгиевич Лышко
Георгий Николаевич Лышко
Александр Георгиевич Лышко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "БурениеСервис"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "БурениеСервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "БурениеСервис"
Priority to RU2017125621A priority Critical patent/RU2681614C2/ru
Publication of RU2017125621A publication Critical patent/RU2017125621A/ru
Publication of RU2017125621A3 publication Critical patent/RU2017125621A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2681614C2 publication Critical patent/RU2681614C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/06Clay-free compositions
    • C09K8/08Clay-free compositions containing natural organic compounds, e.g. polysaccharides, or derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области бурения глубоких скважин, а именно к безглинистым биополимерным буровым растворам. Предложен буровой раствор, содержащий, мас. %: полиакриламид АК 631 марки А 930 - 0,05; крахмальный реагент для бурения «БурС» - 3; биополимер ксантановый - 0,4-0,6; нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФ - 0,05; карбонат кальция - 6-8; хлорид калия - 3-6; вода - остальное. Технический результат изобретения заключается в обеспечении стабильности значений реологических показателей бурового раствора при попадании в него глины. 1 табл.

Description

Изобретение относится к области бурения глубоких скважин, а именно к безглинистым биополимерным буровым растворам, используемым преимущественно при бурении горизонтальных и наклонных участков скважин.
Известен полимерглинистый буровой раствор (см. патент РФ №21003313, МПК 6 С09К 7/02, опубл. в БИ №3, 1998 г.), содержащий следующие ингредиенты, мас. %:
Глина 40-60
Полиакриламид 0,018
Кальцинированная сода 0,5
Вода остальное
Как содержащий в большой доле глину, буровой раствор является устаревшим по характеристикам, имеет ряд недостатков: ухудшение условий работы долота и в результате - низкая механическая скорость бурения, высокая вязкость, приводящая к большим потерям давления при прокачивании раствора, сложность поддержания его свойств, их нестабильность, еще большее ухудшение свойств при переходе в состав раствора глины и солей, быстрый переход глины в состав бурового раствора и др.
Глина в состав бурового раствора переходит при разбуривании глиносодержащих пород при недостаточной степени ингибирования бурового раствора и неэффективной его очистке.
Известен буровой раствор (см. пат. РФ 2362793), содержащий, мас. %:
Полиакриламид ПАА 0,15-0,3
Карбоксиметилцеллюлозу КМЦ 0,3-0,5
Кальцинированную соду Na2CO3 0,3-0,5
Биополимер «Сараксан» или «Сараксан Т» 0,1-0,2
Вода остальное
Данный буровой раствор безглинистый, но также не относится к ингибирующим гидратацию, пептизацию и переход в состав бурового раствора разбуриваемых глин. Поэтому при бурении в глиносодержащих породах он быстро насыщается глиной и требует сложной, дорогостоящей физико-химической обработки. Это его недостаток.
Подобным, но более совершенным является безглинистый буровой раствор (см. пат РФ 2226540), содержащий, мас. %:
Полиакриламид 0,2-0,5
Ксантан 0,2-0,4
Сульфат алюминия 0,02-0,04
Карбонат кальция 2-5
Вода остальное,
а также дополнительно раствор содержит хлорид калия в количестве 3-20 мас. %.
Благодаря наличию в составе безглинистого бурового раствора ксантана (биополимер-полисахарид) образуется объемная структура, при которой оказалось возможным значительно повысить динамическое и статическое напряжение сдвига бурового раствора, а следовательно, способность бурового раствора удерживать шлам при остановке циркуляции и выносить его в процессе циркуляции из скважины.
Содержащийся в буровом растворе хлорид калия сдерживает переход глины в состав бурового раствора. Но эффективности соли как ингибитора пептизации глины недостаточно. Поэтому и такой раствор имеет нестабильные свойства в процессе разбуривания глин.
Известен буровой раствор PRIMOSOL, содержащий, кг/м3:
Биополимер-ксантановую. смолу 1,5-2
Полианионнную целлюлозу 2-4
Карбонат кальция 60-80
Хлорид калия или хлорид натрия 30-40
Полиакриламид 1,5-2
(см. Опыт реализации инженерных решений по буровым растворам при строительстве горизонтальных скважин на Баженовскую свиту Польяновской площади Красноленинского месторождения. С.А Черевко и др. Журнал Бурение и Нефть. 2016, №3, с. 4-7) - прототип.
Это безглинистый ингибированный буровой раствор, в котором хлориды калия или натрия препятствуют в некоторой, но не в полной степени, пептизации разбуриваемой глины, переходу ее в состав бурового раствора и отрицательному воздействию на свойства раствора. Но, как и в вышеназванных аналогах - безглинистых буровых растворах - в нем содержится в большой доле полиакриламид (ПАА) - высокомолекулярный полимер, активно вступающий во взаимодействие с глиной, адсорбирующий ее. При таком высоком содержании ПАА глина, попадающая в раствор даже в малых количествах, сшивает молекулы полимера (или полимер связывает частицы глины в единую систему), образуется полимер-глинистая структура. Вязкость и структурно-механические свойства бурового раствора возрастают выше допустимых значений. Поэтому требуются частые дополнительные физико-химические обработки бурового раствора, его высококачественная, не всегда достижимая на практике, очистка, а значит, - дополнительные расходы.
Технический результат заявляемого изобретения - обеспечение стабильности значений показателей реологических свойств бурового раствора, характеризующих его выносящую способность и влияющих на потери давления при его прокачивании, при попадании в буровой раствор глины.
Буровой раствор, особенно используемый при бурении горизонтальных и наклонных участков скважин, для обеспечения необходимой выносящей способности (способности транспортировать выбуренную породу - шлам в заколонном пространстве скважины и удерживать шлам во взвешенном состоянии при остановке циркуляции) должен обладать способностью создавать структуру при низких скоростях сдвига или в покое. Эта способность оценивается косвенно такими реологическими показателями, как динамическое напряжение сдвига τ при использовании реологической модели Шведова - Бингама или показателя нелинейности n при использовании реологической модели Оствальда. Последняя из названных моделей более адекватно описывает поведение безглинистых полимерных буровых растворов.
На величину потерь давления при прокачивании бурового раствора, в первую очередь, влияют значения таких его реологических показателей, как пластическая вязкость η (модель Шведова - Бингама) и коэффициент консистенции К (модель Оствальда).
Оптимизация реологических свойств бурового раствора подразумевает повышение до некоторого заданного уровня τ и минимальных значений η, К и n (принятые здесь обозначения использованы в таблице).
Заявляемое изобретение позволяет сохранять на близком к оптимальным уровням значения реологических показателей бурового раствора при попадании в него глины.
Технический результат достигается тем, что буровой раствор содержит, мас. %:
Полиакриламид АК 631 марки А 930 0,05
Крахмальный реагент для бурения «БурС» 1-3
Биополимер Сараксан 0,4-0,6
Нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФ 0,05
Карбонат кальция 6-8
Хлорид калия 3-6
Вода остальное
Заявленный состав бурового раствора обеспечивает ему оптимальные - приемлемые технологические (реологические и фильтрационные) свойства.
Образцы буровых растворов готовили следующим образом. Заранее готовили водные растворы полимеров: ПАА, полианионной целюллозы (ПАЦ), Сараксана, БурС. Кальцинированную соду, НТФ, соли и карбонат кальция (молотый мрамор) при приготовлении образцов использовали в сухом виде. Смешивали реагенты, их растворы и добавки в заданном соотношении. Глину добавляли в готовые составы в виде свежеприготовленной глинистой пасты. При приготовлении заявленных составов их щелочность поддерживали в пределах 7-8 добавлением НТФ. После приготовления образцов их прогревали в автоклавах при температуре 80°С в течение 16 часов. Затем замеряли реологические показатели на ротационном вискозиметре Fann 35SA, показатель фильтрации - на приборе ВМ-6 в комнатных условиях.
Составы, подвергшиеся испытанию, и полученные данные приведены в таблице, где в составах буровых растворов не указана вода. Она составляла остальную часть. Составы под №№1-4 - прототип. Составы под №№5 и 10 содержат ингредиенты в долях за пределами заявляемых и имеют неприемлемые значения показателей свойств.
Опыты показали, что предлагаемые составы буровых растворов, имеющие изначально приемлемые по значению показатели реологических и фильтрационных свойств, не изменяют их существенно при попадании в буровой раствор глины в доле до 3% масс. В то же время попадание глины в буровой раствор-прототип существенно ухудшает его реологические свойства. При вводе в заявляемый буровой раствор глины более чем 3% масс. стабильность показателей свойств раствора нарушается.
Полученный эффект не был ожидаемым. Видимо, он результат комплексного взаимодействия таких компонентов бурового раствора, как ПАА, БурС, НТФ и соли с попавшей в раствор глиной. Предположительно полученный эффект можно обьяснить тем, что при малых концентрациях ПАА именно выбранного качества (среднемолекулярный с низкой степенью гидролиза) в буровом растворе при попадании в раствор глины не возникает сплошная полимер-глинистая структура. Образуются только отдельные полимер-глинистые комплексы, замкнутые сами на себя, электрически нейтральные, а поэтому не взаимодействующие друг с другом и не создающие единую структуру и, как следствие, существенно не загущающие раствор. Иными словами, при малых концентрациях ПАА выводит глину как структурообразователь из активного состояния. Получению указанного эффекта способствуют: а) замена понизителя фильтрации ПАЦ на крахмальный реагент для бурения «БурС», молекулы которого имеют сравнительно значительно меньшую молекулярную массу, адсорбционно неактивны, а поэтому не взаимодействуют с глиной; б) фосфоновый комплексон НТФ, который за счет прочных хелатных связей нейтрализует заряды на поверхности глинистых частиц, делает их неактивными, а за счет снижения щелочности раствора создает благоприятные условия для работы ПАА; в) соли, которые вытесняют гидратные и создают сольватные оболочки вокруг частиц глины и тем самым также помогают полиакиламиду связывать глину в замкнутые разрозненные инертные комплексы. Таким образом, в буровом растворе реализуется сложный механизм нейтрализации глины.
В опытах использовали:
Полиакриламид среднемолекулярный с низкой степенью гидролиза АК 631 А марки 930 производства ООО «Акрипол», г. Саратов.
Ксантановый биополимер Сараксан производства ОАО «Биохимия», г. Саранск.
Крахмальный реагент для бурения «БурС» производства ООО «БурениеСервис»-ЗАО «Амилко», г. Милерово.
Фосфоновый комплексон НТФ производства ОАО «Химпром», г. Новочебоксарск.
Глину-отобранный при бурении скважины на Федоровском месторождении в Западной Сибири глинистый шлам, высушенный и затем размолотый.
Хлорид калия мелкий белый производства ОАО «Уралкалий», г. Березники.
В качестве карбоната кальция применяли молотый мрамор производства ООО «Минералресурс», г. Екатеринбург.
Проведя обзор патентов и технической литературы с целью определения технического уровня и новизны, авторы не обнаружили информацию о буровых растворах, характеризующихся заявленной совокупностью признаков. Следовательно, по мнению авторов, предложение ново.
Опыты показали неожиданно высокие положительные результаты, в то время как с прототипом получен отрицательный результат. Реализация изобретения не требует каких-либо новых средств и технологий.
Figure 00000001

Claims (2)

  1. Буровой раствор, содержащий полиакриламид, полимер-понизитель фильтрации, биополимер ксантановый, карбонат кальция, хлорид калия и воду, отличающийся тем, что он содержит полиакриламид среднемолекулярный с низкой степенью гидролиза АК 631 марки 930, в качестве понизителя фильтрации - крахмальный реагент для бурения «БурС», и дополнительно содержит нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФ при следующем содержании ингредиентов, мас. %:
  2. Полиакриламид АК 631 марки А 930 0,05 Крахмальный реагент для бурения «БурС» 1-3 Биополимер ксантановый 0,4-0,6 Нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФ 0,05 Карбонат кальция 6-8 Хлорид калия 3-6 Вода Остальное
RU2017125621A 2017-07-17 2017-07-17 Буровой раствор RU2681614C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125621A RU2681614C2 (ru) 2017-07-17 2017-07-17 Буровой раствор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125621A RU2681614C2 (ru) 2017-07-17 2017-07-17 Буровой раствор

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017125621A RU2017125621A (ru) 2019-01-18
RU2017125621A3 RU2017125621A3 (ru) 2019-01-18
RU2681614C2 true RU2681614C2 (ru) 2019-03-11

Family

ID=65013908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017125621A RU2681614C2 (ru) 2017-07-17 2017-07-17 Буровой раствор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2681614C2 (ru)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2066685C1 (ru) * 1993-09-27 1996-09-20 Томский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Буровой раствор
RU2103313C1 (ru) * 1995-07-20 1998-01-27 Научно-производственное управление Акционерного общества открытого типа "Оренбургнефть" Буровой раствор
RU2230092C2 (ru) * 1998-04-09 2004-06-10 Кооперативе Веркоп-Эн Продюктиверенигинг Ван Ардаппелмел Эн Дериватен Авебе Б.А. Буровые растворы
UA20698U (en) * 2006-07-04 2007-02-15 Subsidiary Ukrgazvydobuvannia Clayless lime drilling mud
EA007929B1 (ru) * 2002-01-31 2007-02-27 М-Ай Л. Л. С. Высокоэффективный буровой раствор на водной основе и способ его использования
UA30609U (en) * 2007-05-08 2008-03-11 Дочерняя Компания "Укргазодобыча" Национальной Акционерной Компании "Нефтегаз Украины" Drilling agent
RU2362793C2 (ru) * 2007-10-04 2009-07-27 Ринат Раисович Хузин Буровой раствор
RU2388782C2 (ru) * 2005-06-15 2010-05-10 Родиа Шими Буровой раствор, содержащий полимер, и применение полимера в буровом растворе
EA015201B1 (ru) * 2007-02-08 2011-06-30 Эм-Ай Эл. Эл. Си. Буровой раствор на водной основе
RU2582147C2 (ru) * 2011-08-21 2016-04-20 Петролео Брасилейро С.А.-Петробрас Состав бурового раствора

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2066685C1 (ru) * 1993-09-27 1996-09-20 Томский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Буровой раствор
RU2103313C1 (ru) * 1995-07-20 1998-01-27 Научно-производственное управление Акционерного общества открытого типа "Оренбургнефть" Буровой раствор
RU2230092C2 (ru) * 1998-04-09 2004-06-10 Кооперативе Веркоп-Эн Продюктиверенигинг Ван Ардаппелмел Эн Дериватен Авебе Б.А. Буровые растворы
EA007929B1 (ru) * 2002-01-31 2007-02-27 М-Ай Л. Л. С. Высокоэффективный буровой раствор на водной основе и способ его использования
RU2388782C2 (ru) * 2005-06-15 2010-05-10 Родиа Шими Буровой раствор, содержащий полимер, и применение полимера в буровом растворе
UA20698U (en) * 2006-07-04 2007-02-15 Subsidiary Ukrgazvydobuvannia Clayless lime drilling mud
EA015201B1 (ru) * 2007-02-08 2011-06-30 Эм-Ай Эл. Эл. Си. Буровой раствор на водной основе
UA30609U (en) * 2007-05-08 2008-03-11 Дочерняя Компания "Укргазодобыча" Национальной Акционерной Компании "Нефтегаз Украины" Drilling agent
RU2362793C2 (ru) * 2007-10-04 2009-07-27 Ринат Раисович Хузин Буровой раствор
RU2582147C2 (ru) * 2011-08-21 2016-04-20 Петролео Брасилейро С.А.-Петробрас Состав бурового раствора

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МИНИБАЕВ В. и др. Эффективность полисахаридных реагентов в буровых растворах различной степени минерализации, Бурение и нефть, 2009, 10. *
ЧЕРЕВКО С.А. и др. Опыт реализации инженерных решений по буровым растворам при строительстве горизонтальных скважин, Бурение и нефть, 2016, 3, с. 4-7. *
ЧЕРЕВКО С.А. и др. Опыт реализации инженерных решений по буровым растворам при строительстве горизонтальных скважин, Бурение и нефть, 2016, 3, с. 4-7. МИНИБАЕВ В. и др. Эффективность полисахаридных реагентов в буровых растворах различной степени минерализации, Бурение и нефть, 2009, 10. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017125621A (ru) 2019-01-18
RU2017125621A3 (ru) 2019-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60118531T2 (de) Schiefergesteinhydratationsinhibierungsmittel und verfahren zu dessen verwendung
US11015106B2 (en) Reusable high performance water based drilling fluids
US4142595A (en) Shale stabilizing drilling fluid
US5427990A (en) Method of Improving absorption of salt water by water-swellable clay by redrying
CA2677550C (en) Water-based drilling fluid
RU2602262C1 (ru) Термостойкий катионный буровой раствор
MXPA06006584A (es) Metodo para reducir la perdida de fluido en un fluido de mantenimiento de perforaciones.
RU2362793C2 (ru) Буровой раствор
CN1882672A (zh) Cmc在钻孔液体中的应用
RU2266312C1 (ru) Полимерный буровой раствор для вскрытия продуктивных пластов
US4267062A (en) Abandoned borehole compositions
RU2681614C2 (ru) Буровой раствор
RU2386656C1 (ru) Буровой раствор для строительства скважин в осложненных условиях, преимущественно для бурения пологих и горизонтальных скважин
US20230357622A1 (en) Inhibitive divalent wellbore fluids, methods of providing said fluids, and uses thereof
RU2535723C1 (ru) Инвертный эмульсионный раствор на основе минерального масла для вскрытия продуктивных пластов
EP0137872B1 (en) Well drilling and completion fluid composition
CN110268034A (zh) 页岩水合抑制剂
RU2492207C1 (ru) Буровой раствор
RU2614839C1 (ru) Катионный буровой раствор с повышенными ингибирующими и крепящими свойствами
Liao et al. Adsorption characteristics of PHPA on formation solids
CA3025188A1 (en) Cross-linked levan blends as lost circulation materials
CN109306262A (zh) 一种用于大斜度井的钻井液及其制备方法和应用
RU2683448C1 (ru) Утяжеленный минерализованный буровой раствор для вскрытия продуктивных пластов с аномально высоким пластовым давлением
RU2327726C2 (ru) Малоглинистый буровой раствор
RU2804720C1 (ru) Биополимерный буровой раствор

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190718