RU2710654C1 - Highly inhibited invert drilling agent - Google Patents

Highly inhibited invert drilling agent Download PDF

Info

Publication number
RU2710654C1
RU2710654C1 RU2019109862A RU2019109862A RU2710654C1 RU 2710654 C1 RU2710654 C1 RU 2710654C1 RU 2019109862 A RU2019109862 A RU 2019109862A RU 2019109862 A RU2019109862 A RU 2019109862A RU 2710654 C1 RU2710654 C1 RU 2710654C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
potassium
drilling
solution
wells
drilling fluid
Prior art date
Application number
RU2019109862A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Третьяк
Сергей Александрович Онофриенко
Original Assignee
Александр Александрович Третьяк
Сергей Александрович Онофриенко
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 Александр Александрович Третьяк, Сергей Александрович Онофриенко filed Critical Александр Александрович Третьяк
Priority to RU2019109862A priority Critical patent/RU2710654C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710654C1 publication Critical patent/RU2710654C1/en

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
    • C09K8/32Non-aqueous well-drilling compositions, e.g. oil-based
    • C09K8/36Water-in-oil emulsions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: soil or rock drilling.
SUBSTANCE: invention relates to drilling of vertical, directional and horizontal wells, in particular, represented by powerful deposits of high-viscosity clays susceptible to swelling and softening, including changes in integrity of the well shaft, especially in its horizontal part. Highly inhibited invert drilling fluid for drilling wells in difficult mining and geological conditions contains, wt%: marble chips 5–10; polyanionic cellulose 5–10; potassium chloride 2–5; potassium methylsiliconate 1–4; potassium acetate 1.5–4; ferrochrome lignosulphonate 1–5; organosilicon liquid GKZh-11 2–5; barite – 0.5–5; antifoaming agent – 0.5–1; potassium aluminate 1–5; surfactant PAV-OP-10 1–2; emulsifier MP 1–5; reagent K–4 1–10; flaking graphite 0.5–5; water – balance.
EFFECT: improved structural-rheological, inhibiting, lubricating, filtration, fixing, anti-gripping and environmental properties of drilling fluid for construction of wells in complex geological conditions.
1 cl

Description

Изобретение относится к области бурения вертикальных, наклонно -вертикальных и горизонтальных нефтегазовых скважин, в частности представленных мощными отложениями высоковязких глин, склонных к набуханию разупрочнению, в том числе с изменениями целостности ствола скважины, особенно в горизонтальной ее части и предназначен также для бурения скважин по горным породам, где вероятность дифференциальных прихватов достаточно высокая.The invention relates to the field of drilling vertical, directional-vertical and horizontal oil and gas wells, in particular represented by powerful deposits of highly viscous clays, prone to swelling softening, including with changes in the integrity of the wellbore, especially in its horizontal part, and is also intended for drilling wells in mining rocks where the probability of differential sticking is quite high.

Известен буровой раствор для бурения скважин (см. патент РФ на изобретение №2518287, опубл. 27.10.2000 г., МПК С09К 7/07), включающий нефтепродукт СМАД, карбоксиметил-целлюлозу, хлористый калий и воду.Known drilling mud for drilling wells (see RF patent for the invention No. 2518287, publ. 10/27/2000, IPC S09K 7/07), including the oil product SMAD, carboxymethyl cellulose, potassium chloride and water.

К недостаткам вышеуказанного раствора можно отнести то, что раствор не обладает достаточной степенью смазки и ингибирования, то есть добиться формирования качественной полимерглинистой корки на стенках ствола скважины не предоставляется возможным.The disadvantages of the above solution include the fact that the solution does not have a sufficient degree of lubrication and inhibition, that is, it is not possible to achieve the formation of a high-quality polymer clay crust on the walls of the wellbore.

Известен патент на буровой раствор «Буровой раствор для предупреждения прихватов и сальникообразования БУР - 6». Заявка на изобретение RU 94005919 А1, опубл. 1997.04.10, состоящий из бентонитовой глины, электролита, реагентов - регуляторов вязкости, СНС и водоотдачи, маслосодержащей присадки СКБВ, барита, остальное - вода.Known patent for drilling mud "Drilling fluid to prevent sticking and gland formation BUR - 6". Application for invention RU 94005919 A1, publ. 1997.04.10, consisting of bentonite clay, electrolyte, reagents - viscosity regulators, SNA and water loss, oil-containing additives SKBV, barite, the rest is water.

Недостатком этого бурового раствора является то, что он, являясь хорошим в качестве смазывающего, не решает проблему удержания ствола скважины в вертикальном положении, особенно если разрез представлен вязкими, неустойчивыми, пластичными, склонными к набуханию глинистыми отложениями, а так же проблему установления осмотического равновесия, либо создания условий, когда осмос будет направлен из пласта в скважину.The disadvantage of this drilling fluid is that, being good as a lubricant, it does not solve the problem of keeping the wellbore upright, especially if the section is represented by viscous, unstable, plastic, clay deposits prone to swelling, as well as the problem of establishing osmotic equilibrium, or creating conditions when the osmosis will be directed from the reservoir into the well.

Известен буровой раствор «Высокоингибированный буровой раствор», патент RU №2303047, С1 опубл. 10.05.2006, МПК С09К 8/20, состоящий из бентонитовой глины, полианионной целлюлозы, хлористого калия, феррохромлигносульфоната, барита, метилсиликоната калия, ацетата калия, кальцинированной соды, бишофита, фосфатидного концентрата, нитрилотриметилфосфоновой кислоты, графита, пеногасителя.Known drilling fluid "Highly inhibited drilling fluid", patent RU No. 2303047, C1 publ. 05/10/2006, IPC С09К 8/20, consisting of bentonite clay, polyanionic cellulose, potassium chloride, ferrochrome lignosulfonate, barite, potassium methylsiliconate, potassium acetate, soda ash, bischofite, phosphatide concentrate, nitrilotrimethylphosphonic acid, nitrilotrimethylphosphonic acid.

Недостатком этого раствора является то, что он, работая в качестве ингибирующего, не решает до конца проблему удержания в устойчивом состоянии вязких, пучащих, разупрочняющихся глин, особенно в наклонно - направленных и горизонтальных скважинах, способствует возникновению дифференциальных прихватов.The disadvantage of this solution is that, working as an inhibitory one, it does not completely solve the problem of keeping viscous, heaving, softening clays in a steady state, especially in deviated and horizontal wells, contributing to the occurrence of differential sticking.

Раствор не решает проблему установления осмотического равновесия, либо создания условий, когда осмос будет направлен из пласта в скважину.The solution does not solve the problem of establishing osmotic equilibrium, or creating conditions when the osmosis will be directed from the reservoir into the well.

Известен буровой раствор, взятый за прототип «Буровой раствор» патент RU №2582197 С1 опубл. 20.04.2016, бюл. 11, МПК 09К 8/10, состоящий из мраморной крошки, полианионной целлюлозы, сульфанола, хлористого калия, метилсиликоната калия, ацетата калия, бишофита, феррохромлигносульфоната, ГКЖ-11, барита, пеногасителя, жидкой фазы - остальное, причем жидкая фаза включает отходы растительного масла и воду в соотношении мас. %: 55/45-80/20.Known drilling fluid, taken as a prototype "Drilling fluid" patent RU No. 2582197 C1 publ. 04/20/2016, bull. 11, IPC 09K 8/10, consisting of marble chips, polyanionic cellulose, sulfanol, potassium chloride, potassium methylsiliconate, potassium acetate, bischofite, ferrochrome lignosulfonate, GKZh-11, barite, antifoam, the liquid phase - the rest, and the liquid phase includes vegetable waste oil and water in the ratio of wt. %: 55 / 45-80 / 20.

Недостатком этого раствора является то, что он неплохо решает проблему удержания в устойчивом состоянии вязких, пучащих, разупрочняюшихся глин, особенно в наклонно - направленных и горизонтальных скважинах, но на все 100% решать эту задачу не может. Что касается дифференциальных прихватов, то этот раствор решает задачу ухода от них, но когда действительно геологические условия встречаются в разрезе сложные - происходит необратимый процесс - прихват. Таким образом, раствор не решает проблему установления осмотического равновесия, либо создания условий, когда осмос будет направлен из пласта в скважину.The disadvantage of this solution is that it solves the problem of holding in a stable state viscous, heaving, softened clay, especially in deviated and horizontal wells, but it cannot completely solve this problem. As for differential sticking, this solution solves the problem of avoiding them, but when really geological conditions are difficult to meet, an irreversible process occurs - sticking. Thus, the solution does not solve the problem of establishing osmotic equilibrium, or creating conditions when the osmosis will be directed from the reservoir into the well.

Задачей изобретения является разработка многофункционального бурового раствора, обладающего высочайшими ингибирующими, фильтрационными, коркообразующими, смазывающими, антиприхватными свойствами и обеспечивающего установление осмотического равновесия, либо создание условий, когда осмос направлен из пласта в скважину. При этом водоотдача должна быть близка к 0 см3 за 30 минут, а коэффициент трения не более 0,1.The objective of the invention is the development of a multifunctional drilling fluid with the highest inhibitory, filtration, crust-forming, lubricating, anti-seizing properties and providing the establishment of osmotic equilibrium, or creating conditions when the osmosis is directed from the formation into the well. In this case, the water loss should be close to 0 cm 3 in 30 minutes, and the friction coefficient should not exceed 0.1.

Поставленная задача решается за счет того, что буровой раствор для бурения скважин, включающий полианионную целлюлозу, хлористый калий, барит, ПАВ-ОП-10, феррохромлигносульфонат, алюминат калия, эмульгатор MP, реагент К-4, чешуйчатый графит, метилсиликонат калия, ацетат калия, пеногаситель, воду, мраморную крошку, ГКЖ-11, при следующем соотношении компонентов, мас. %: мраморная крошка - 5-10, полианионная целлюлоза - 5-10, хлористый калий - 2-5, метилсиликонат калия - 1-4, ацетат калия - 1,5-4, феррохромлигносульфонат - 1-5, ГКЖ-11 - 2-5, барит - 0,5-5, пеногаситель - 0,5-1, алюминат калия 1-5, ПАВ-ОП-10 1-2, эмульгатор MP 1-5, реагент К-4 1-10, чешуйчатый графит 0,5-5, вода - остальное.The problem is solved due to the fact that the drilling fluid for drilling wells, including polyanionic cellulose, potassium chloride, barite, PAV-OP-10, ferrochrome lignosulfonate, potassium aluminate, MP emulsifier, K-4 reagent, flake graphite, potassium methylsiliconate, potassium acetate , antifoam, water, marble chips, GKZH-11, in the following ratio of components, wt. %: marble chips - 5-10, polyanionic cellulose - 5-10, potassium chloride - 2-5, potassium methylsiliconate - 1-4, potassium acetate - 1.5-4, ferrochrome lignosulfonate - 1-5, GKZh-11 - 2 -5, barite - 0.5-5, antifoam - 0.5-1, potassium aluminate 1-5, PAV-OP-10 1-2, emulsifier MP 1-5, reagent K-4 1-10, flake graphite 0.5-5, water - the rest.

Технический результат - улучшение крепящих, смазочных и противоприхватных свойств бурового раствора на углеводородной основе при одновременном улучшении коэффициента восстановления первоначальной проницаемости продуктивного пласта, путем повышения ингибирующей и гидрофобизирующей способности фильтрата раствора и, как результат, отсутствие образования желобов и дифференциальных прихватов в стволе скважины, повышение устойчивости ствола наклонно - направленных и вертикальных скважин.The technical result is an improvement in the fastening, lubricating and anti-seizing properties of a hydrocarbon-based drilling fluid while improving the recovery coefficient of the initial permeability of the reservoir by increasing the inhibitory and hydrophobizing ability of the mud filtrate and, as a result, the absence of gutters and differential sticking in the wellbore, increasing stability trunk of directional and vertical wells.

Предложен многофункциональный высокоингибированный, инвертный буровой раствор для бурения скважин в сложных горно-геологических условиях (породы пучат, набухают, осыпаются, происходят дифференциальные прихваты). Площади с таким геологическим разрезом встречаются как на юге, так и на севере России. В полевых условиях, когда замена раствора сопряжена с затратой определенного времени, что приводит к осложнениям, применение предлагаемого раствора является острой необходимостью и именно такой состав раствора позволит успешно, без геологических осложнений и дифференциальных прихватов, сооружать скважины на нефть и газ.A multifunctional highly inhibited, invert drilling fluid is proposed for drilling wells in difficult geological conditions (rocks become swell, swell, crumble, differential sticks occur). Areas with such a geological section are found both in the south and in the north of Russia. In the field, when the replacement of the solution is time-consuming, which leads to complications, the use of the proposed solution is an urgent need and it is this composition of the solution that allows successfully, without geological complications and differential sticking, construction of oil and gas wells.

Новизна предлагаемого состава бурового раствора заключается в том, что именно в таком процентном соотношении и по наименованию химреагентов предлагаемый раствор будет решать задачу проводки нефтяных и газовых скважин, то есть выполнять свою многофункциональность - укреплять стенки скважин, давать высокие показатели по фильтрации и смазывающей способности.The novelty of the proposed composition of the drilling fluid is that it is in such a percentage and by the name of the chemicals that the proposed solution will solve the problem of wiring oil and gas wells, that is, to fulfill its multifunctionality - to strengthen the walls of the wells, give high rates of filtration and lubricity.

Наличие именно такого типа двух эмульгаторов делает раствор инвертным с высокой степенью эмульсионности, что способствует значительному уменьшению дифференциальных прихватов.The presence of just this type of two emulsifiers makes the solution invert with a high degree of emulsion, which contributes to a significant reduction in differential sticking.

Без решения этих проблем закончить строительство нефтегазовых скважин без аварий и осложнений практически невозможно.Without solving these problems, it is almost impossible to complete the construction of oil and gas wells without accidents and complications.

Улучшение ингибирующего качества раствора, возможно за счет повышения его крепящего действия. В механизме синергетического эффекта подтверждена составляющая доля действия каждого реагента и достигается это за счет введения реагентов-ингибиторов набухания глин:Improving the inhibitory quality of the solution is possible by increasing its fastening effect. In the mechanism of the synergistic effect, a constituent share of the action of each reagent is confirmed and this is achieved through the introduction of clay swelling inhibitor reagents:

1. Хлористый калий (КСl) - основной поставщик катиона К+, играет определяющую роль в ингибирующем действии раствора. В силу размеров ионного радиуса катионы калия могут входить в межпакетные пустоты кристаллической поверхности глинистых минералов, прочно сращивая их пакеты и способствуя межслойной дегидратации глин.1. Potassium chloride (KCl) - the main supplier of the K + cation, plays a decisive role in the inhibitory effect of the solution. Due to the size of the ionic radius, potassium cations can enter interpackage voids of the crystalline surface of clay minerals, firmly coalescing their packets and promoting interlayer dehydration of clays.

2. Ацетат калия (СН3СООК) - дополняет крепящее действие хлорида калия влиянием на величину структурно - адсорбционных деформаций в системе глина - жидкость, способствуя уменьшению содержания жидкости набухания в гидратированной глине и стабилизации ствола скважины.2. Potassium acetate (СН 3 СООК) - supplements the fixing effect of potassium chloride by influencing the structural - adsorption strains in the clay - liquid system, helping to reduce the swelling fluid content in hydrated clay and stabilize the wellbore.

3. Кремнийорганическая жидкость (ГКЖ-11) - за счет гидрофобизирующего действия на горные породы снижает увлажняющую способность раствора и предотвращает быстрое развитие гидратации водочувствительных глин.3. Organosilicon liquid (GKZh-11) - due to the hydrophobizing effect on rocks, it reduces the moisturizing ability of the solution and prevents the rapid development of hydration of water-sensitive clays.

4. Феррохромлигносульфонат (ФХЛС) - способствует проявлению синергетического эффекта благодаря размеру и строению макромолекул реагента, адсорбирующихся на глинистых частицах.4. Ferrochromlignosulfonate (FHLS) - contributes to the manifestation of a synergistic effect due to the size and structure of the reagent macromolecules adsorbed on clay particles.

5. Метилсиликонат калия (CH3SiO2K) - за счет присутствия ионов К+ дополняет крепящее действие раствора, влияет на величину структурно - адсорбционных деформаций в системе глина-жидкость, способствует уменьшению содержания жидкости набухания в гидратированной глине и стабилизации ствола скважины.5. Potassium methylsiliconate (CH 3 SiO 2 K) - due to the presence of K + ions, complements the fixing effect of the solution, affects the magnitude of structural and adsorption strains in the clay-liquid system, helps to reduce the swelling fluid content in hydrated clay and stabilizes the wellbore.

6. Алюминат калия (К2Al2O4⋅3Н2О) дополняет крепящее действие калия в растворе, уменьшает величину структурно -адсорбционных деформаций в системе глина-жидкость.6. Potassium aluminate (K 2 Al 2 O 4 ⋅ 3Н 2 О) supplements the fastening action of potassium in solution, reduces the magnitude of structural and adsorption deformations in the clay-liquid system.

Выявлены зависимости пластической вязкости, динамического напряжения сдвига и фильтрации раствора от концентрации в нем применяемых ингибирующих реагентов: хлористый калий, алюминат калия, ацетат калия, кремнийорганическая жидкость, метилсиликонат калия, феррохромлигносульфонат.The dependences of plastic viscosity, dynamic shear stress and solution filtration on the concentration of inhibitory reagents used in it were revealed: potassium chloride, potassium aluminate, potassium acetate, organosilicon liquid, potassium methylsiliconate, ferrochrome lignosulfonate.

Сочетание именно этих шести основных реагентов - ингибиторов представляет найденную синергетически наиболее выгодную их комбинацию для бурения скважин в осложненных условиях.The combination of these six main reagents, inhibitors, is the most beneficial combination found synergistically for drilling wells in difficult conditions.

Поверхностно-активное вещество ПАВ-ОП-10 выполняет функцию эмульгатора и представляет собой синтетическое ПАВ анионактивного типа в виде порошка, хорошо растворяется в воде, образуя эмульсию.Surfactant PAV-OP-10 performs the function of an emulsifier and is a synthetic anionic surfactant in the form of a powder, it dissolves well in water, forming an emulsion.

Эмульгатор MP представляет собой углеводородный раствор сложных эфиров жирных кислот и триэтаноламина.Emulsifier MP is a hydrocarbon solution of esters of fatty acids and triethanolamine.

Сочетание именно этих двух сильнейших эмульгаторов делает высокоингибированный раствор еще и инвертным с высокой смазывающей способностью.The combination of these two strongest emulsifiers makes the highly inhibited solution also invert with high lubricity.

Высокие смазывающие свойства раствору придает дополнительно чешуйчатый графит, представляющий собой черный порошок, жирный (скользкий) на ощупь, который хорошо растворяется в смеси двух эмульгаторов. Именно такая комбинация - смазывающего материала (чешуйчатый графит) и двух эмульгаторов (ПАВ-ОП-10 и MP) позволили получить смазывающую добавку для бурового раствора очень высокого качества. Полианионная целлюлоза ПАЦ 85/700 и реагент К-4 являются сильнейшими понизителями фильтрации, способными снизить водоотдачу практически до 0 см3/30 минут, именно работая в одной связке. Мраморная крошка, в этом случае, является лучшим структурообразователем по сравнению с бентонитовой глиной. В качестве пеногасителя используется Пента 465. Барит применяется как утяжелитель(ВаSO4).Scale graphite, which is a black powder, greasy (slippery) to the touch, which dissolves well in a mixture of two emulsifiers, also gives high lubricating properties to the solution. It is this combination of lubricant (flake graphite) and two emulsifiers (PAV-OP-10 and MP) that made it possible to obtain a lubricant for drilling mud of very high quality. Polyanionic cellulose, PAC 85/700 reagent and K-4 are the strongest filtration reducers, able to reduce fluid loss to almost 0 cm 3/30 minutes, it was worked into a bundle. Marble chips, in this case, are the best structure formers compared to bentonite clay. Penta 465 is used as a defoamer. Barite is used as a weighting agent (BaSO 4 ).

Присутствие двух эмульгаторов (ПАВ-ОП-10 и MP) и чешуйчатого графита (до 5%) придает буровому раствору тип эмульсионного, то есть частицы воды растворены в эмульсии. Такой тип раствора называется инвертным, относится к эмульсиям второго рода и является обратимым.The presence of two emulsifiers (PAV-OP-10 and MP) and flake graphite (up to 5%) gives the drilling fluid an emulsion type, that is, water particles are dissolved in the emulsion. This type of solution is called invert, refers to emulsions of the second kind and is reversible.

Оценено реологическое поведение предлагаемого раствора и установлена совокупность его математических моделей с улучшенными структурно - реологическими, фильтрационными и фрикционными свойствами.The rheological behavior of the proposed solution is evaluated and the totality of its mathematical models with improved structural - rheological, filtration and friction properties is established.

Промысловый опыт внедрения предлагаемого раствора показал, что реологические показатели раствора способствуют улучшению состояния ствола скважины и эффективному выполнению гидравлической программы промывки скважины.Field experience of the implementation of the proposed solution showed that the rheological parameters of the solution contribute to improving the condition of the wellbore and the effective implementation of the hydraulic program of flushing the well.

Предложен комплексный по своим свойствам, многокомпонентный, высокомолекулярный ингибирующий раствор, обладающий очень высокими смазывающими, фильтрационными, крепящими свойствами с качественными реологическими параметрами, с изотоническим коэффициентом равным 5,1.A complex, multicomponent, high molecular weight inhibitory solution is proposed that has very high lubricating, filtration, and fixing properties with high-quality rheological parameters, with an isotonic coefficient of 5.1.

Предлагаемый буровой раствор готовиться непосредственно в полевых условиях на имеющемся оборудовании. Все необходимые химреагенты предварительно завозятся на буровую. В глиномешалке сначала готовят раствор из мраморной крошки и воды, который затем обрабатывается полианионной целлюлозой и реагентом К-4. Все остальные химреагенты вводятся постепенно в глиномешалку с постоянным перемешиванием. Порядок загрузки химреагентов следующий: ПАВ-ОП-10, эмульгатор MP, КСl, ФХЛС, СН3СООК, CH3SiO2K, К2Аl2О4⋅3Н2О, ГКЖ-11, Пента 465, BaSO4. Определение реологических характеристик бурового раствора осуществляется по стандартным методикам. Буровой раствор необходимо очищать используя 4-х ступенчатую очистку. Для приготовления раствора применяется диспергатор высокого давления.The proposed drilling fluid is prepared directly in the field using existing equipment. All necessary chemicals are pre-imported to the rig. First, a solution of marble chips and water is prepared in the clay mixer, which is then treated with polyanionic cellulose and K-4 reagent. All other chemicals are introduced gradually into the clay mixer with constant stirring. The order of loading of chemicals is as follows: PAV-OP-10, emulsifier MP, KCl, FHLS, CH 3 COOK, CH 3 SiO 2 K, K 2 Al 2 O 4 ⋅ 3H 2 O, GKZh-11, Penta 465, BaSO 4 . The determination of the rheological characteristics of the drilling fluid is carried out according to standard methods. Drilling fluid must be cleaned using a 4-stage cleaning. A high pressure dispersant is used to prepare the solution.

Механизм ингибирования заключается в следующем: при введении в буровой раствор ингибирующих добавок происходит физико - химическое взаимодействие глины и катионов, которые замещают свободные, отрицательно заряженные участки в кристаллической решетке глинистых частиц. При катионном обмене активизируются ранее пассивные участки глин. Адсорбация на глинистых частицах катион ингибирующих реагентов повышает их устойчивость к увлажнению, снижает набухание и разупрочнение глин.The inhibition mechanism is as follows: when inhibiting additives are introduced into the drilling fluid, physico-chemical interaction of clay and cations occurs, which replace free, negatively charged sections in the crystal lattice of clay particles. With cation exchange, previously passive clay sections are activated. Adsorption of clay cation inhibiting reagents on clay particles increases their resistance to moisture, reduces the swelling and softening of clays.

Одним из основных условий сохранения устойчивости стенок скважины является обеспечение минимально возможного показателя фильтрации близкого к 0 см3/30 мин. Это условие выполняется с помощью полианионной целлюлозы ПАЦ 85/700 и реагента К-4.One of the main conditions for maintaining stability of the borehole walls to provide a minimum possible filter index close to 0 cm 3/30 min. This condition is met using PAC 85/700 polyanionic cellulose and K-4 reagent.

Установлено, что основную роль в интенсификации процесса разупрочнения глин играет не исходная влажность, а насыщение фильтратом бурового раствора под действием репрессии на пласт. Поглощение фильтрата бурового раствора происходит не столько под действием перепада давления в системе скважина-пласт, сколько в результате физико-химического взаимодействия, развивающегося в самой глинистой породе. Наиболее оптимальными, с точки зрения устойчивости стенок скважины, являются случаи, когда в системе скважина-пласт устанавливается осмотическое равновесие, либо осмос направлен из пласта в скважину.It has been established that the main role in the intensification of the clay softening process is played not by the initial moisture, but by the saturation of the mud with the filtrate under the action of repression on the formation. Absorption of the mud filtrate occurs not so much under the influence of the pressure drop in the well-reservoir system, but as a result of the physicochemical interaction developing in the clay rock itself. The most optimal, from the point of view of the stability of the walls of the well, are cases when the osmotic equilibrium is established in the well-formation system, or osmosis is directed from the formation into the well.

Несмотря на то, что в случае действия осмоса из пласта в скважину происходит изменение показателей бурового раствора, гораздо легче управлять ими и поддерживать их в заданных пределах, чем бороться с осложнениями уже после дестабилизации ствола скважины.Despite the fact that in the case of osmosis from the formation into the well, a change in the parameters of the drilling fluid occurs, it is much easier to manage them and maintain them within specified limits than to deal with complications after the destabilization of the wellbore.

Следовательно, устойчивость глин будет зависеть от правильно выбранной композиции химреагентов и, в первую очередь, от ингибирующего состава реагентов. Это и есть основная задача, требующая решения.Therefore, the stability of clays will depend on the correctly selected composition of chemicals and, first of all, on the inhibitory composition of the reagents. This is the main task that needs to be addressed.

Применение предлагаемого раствора позволяет бурить интервалы пород, представленные неустойчивыми, высокопластичными, разупрочняющимися глинами и успешно сооружать не только вертикальные скважины, а также наклонно-направленные и горизонтальные.The use of the proposed solution allows you to drill rock intervals, represented by unstable, highly plastic, softened clay and successfully build not only vertical wells, but also directional and horizontal.

Использование реагентов со свойствами ингибиторов позволяет осуществлять управляемую коагуляцию, поддерживать показатель рН-среды в требуемых пределах, регулировать структурно-реологические, фильтрационные показатели и оптимальный уровень лиофильности.The use of reagents with the properties of inhibitors allows for controlled coagulation, to maintain the pH of the medium within the required limits, to regulate structural-rheological, filtration indicators and the optimal level of lyophilism.

Выполненные лабораторные исследования позволили установить, что применение шести именно таких ингибиторов набухания глин одновременно в одном растворе позволило добиться синергетического эффекта, т.е. усиление ингибирующего действия каждого химреагента в отдельности, при этом каждый реагент, дополняя друг друга, увеличивает крепящие свойства бурового раствора в целом. Комплекс реагентов работает лучше, чем каждый компонент в отдельности.Laboratory studies have made it possible to establish that the use of exactly six such clay swelling inhibitors simultaneously in one solution made it possible to achieve a synergistic effect, i.e. enhancing the inhibitory effect of each chemical agent separately, while each reagent, complementing each other, increases the fastening properties of the drilling fluid as a whole. The reagent complex works better than each component individually.

Кроме того, за счет подбора химреагентов в таком составе, происходит вытеснение натриевых катионов из глинистых отложений, натриевая глина переходит в кальциевую, а это также несет ингибирующую функцию, способствуя снижению гидратации и набухания, уменьшая выпучивание, текучесть, обвалы и осыпи пород.In addition, due to the selection of chemicals in this composition, sodium cations are displaced from clay deposits, sodium clay is converted to calcium, and this also has an inhibitory function, helping to reduce hydration and swelling, reducing bulging, fluidity, collapses and talus of rocks.

Преимущество раствора разработанной рецептуры заключается в том, что в результате взаимодействия его с исследуемыми глинами концентрация ионов К+ возрастает до 18000 мг/л, что приводит к дополнительному улучшению качества раствора и свидетельствует о том, что осмотический процесс направлен из пласта в скважину. Наличие в растворе ионов К+ в таком количестве способствует значительному росту изотонического коэффициента до 5,1. Таким образом, происходит увеличение количества осмотических активных частиц в растворе вследствие диссоциации электролита.The advantage of the solution of the developed formulation is that as a result of its interaction with the studied clays, the concentration of K + ions increases to 18000 mg / l, which leads to an additional improvement in the quality of the solution and indicates that the osmotic process is directed from the formation into the well. The presence of K + ions in solution in such an amount contributes to a significant increase in the isotonic coefficient to 5.1. Thus, an increase in the number of osmotic active particles in solution occurs due to dissociation of the electrolyte.

Выполненные в лабораторных условиях исследования позволили подобрать оптимальный состав и параметры высокоингибированного, инвертного бурового раствора.Studies performed in laboratory conditions made it possible to select the optimal composition and parameters of a highly inhibited, invert drilling fluid.

Сочетание именно таких химреагентов позволило достичь синергетического эффекта, то есть применяемые химреагенты не являются онтогонистами, а дополняют полезные свойства раствора по ингибирующим, фильтрационным и смазывающим показателям.The combination of just such chemicals allowed us to achieve a synergistic effect, that is, the chemicals used are not ontogonists, but complement the useful properties of the solution in terms of inhibitory, filtration and lubricating indicators.

Предлагаемый раствор обладает очень высокими ингибирующими свойствами, нулевой фильтрацией, имеет улучшенные структурно-реологические, антиприхватные и природоохранные свойства для осложненных условий бурения. Экспериментально подтверждено явление синергетического эффекта при комплексной обработке бурового раствора несколькими реагентами - ингибиторами.The proposed solution has very high inhibitory properties, zero filtration, has improved structural and rheological, anti-seize and environmental properties for complicated drilling conditions. The phenomenon of a synergistic effect during complex treatment of the drilling fluid with several reagents - inhibitors is experimentally confirmed.

При бурении разведочной скважины на Прибрежной площади Краснодарского края доказано улучшение крепящих свойств раствора за счет синергетического эффекта от действия предлагаемых компонентов.When drilling an exploratory well on the Coastal area of the Krasnodar Territory, the improvement of the fixing properties of the solution due to the synergistic effect of the proposed components has been proved.

Выполненные исследования позволили сделать следующие выводы:The studies performed allowed us to draw the following conclusions:

1. применение этого раствора позволяет успешно сооружать разведочные скважины на нефть и газ глубиной 3000 м с горизонтальным окончанием, на участках, представленных неустойчивыми высокопластичными глинами и самодиспергирующимися сланцами;1. the use of this solution allows you to successfully build exploration wells for oil and gas with a depth of 3000 m with a horizontal end, in areas represented by unstable highly plastic clays and self-dispersing shales;

2. экспериментально подтвержден синергетический эффект действия компонентов раствора - комплекс реагентов работает лучше, чем каждый компонент в отдельности;2. The synergistic effect of the action of the solution components has been experimentally confirmed - the reagent complex works better than each component individually;

3. предлагаемый состав нового раствора обладает высочайшей ингибирующей способностью, способствует замедлению процесса гидратации и набухания глинистых отложений;3. the proposed composition of the new solution has the highest inhibitory ability, helps to slow down the process of hydration and swelling of clay deposits;

4. предложенное сочетание реагентов позволяет раствору успешно предупреждать, приостанавливать и подавлять деформационные процессы в околоствольном пространстве скважины, уменьшает кавернозность;4. the proposed combination of reagents allows the solution to successfully prevent, suspend and suppress deformation processes in the borehole space, reduces cavernousness;

5. доказано, что предлагаемый раствор обладает улучшенными смазывающими и антиприхватными свойствами при существенных энергосберегающих показателях и достаточном уровне экологической безопасности всех добавок, при этом практически исключаются дифференциальные прихваты, улучшается реологический профиль скоростей промывочной жидкости в кольцевом пространстве и повышается стабильность эмульсии. Это способствует эффективному выполнению гидравлической программы промывки скважины.5. It is proved that the proposed solution has improved lubricating and anti-seizing properties with significant energy-saving indicators and a sufficient level of environmental safety of all additives, while differential sticking is practically eliminated, the rheological profile of the washing liquid velocities in the annular space is improved, and the stability of the emulsion is increased. This contributes to the efficient implementation of a hydraulic well flushing program.

В заявленном растворе при оптимальном соотношении компонентов происходит синергетическое усиление эффективности ингибирующего, фильтрационного, смазочного, противоприхватного и противоизносного действия отдельных компонентов, при этом раствор сохраняет свои свойства при температуре до 130°С.In the claimed solution with an optimal ratio of components there is a synergistic increase in the effectiveness of the inhibitory, filtration, lubrication, anti-seizure and anti-wear effects of individual components, while the solution retains its properties at temperatures up to 130 ° C.

Предложенный буровой раствор на углеводородной основе с высокими ингибирующими, фильтрационными и смазывающими свойствами имеет параметры: фильтрация раствора - близкая к 0 см3/30 минут, липкость корки близка к 0, коэффициент трения меньше 0,1, толщина корки меньше 0,3 мм; плотность раствора от 1,1 до 1,25 г/см3, условная вязкость по СПВ-5 - 35-40 секунд, пластическая вязкость - 20-40 мПа⋅С, СНС 1/10 минут - 15-20/20-30 дПа, содержание песка меньше 0,5%, содержание ионов К+ составляет 18000 мг/л.Proposed drilling fluid hydrocarbon based high inhibitory, lubricating properties and filtration has parameters: filtering the solution - close to 0 cm 3/30 minutes, peel tackiness close to 0, the friction coefficient is less than 0.1, the thickness of the cover is less than 0.3 mm; the density of the solution is from 1.1 to 1.25 g / cm 3 , the conditional viscosity according to SPV-5 is 35-40 seconds, the plastic viscosity is 20-40 mPa⋅S, the SNS 1/10 minutes is 15-20 / 20-30 dPa, sand content less than 0.5%, the content of K + ions is 18000 mg / l.

Claims (1)

Высокоингибированный инвертный буровой раствор для бурения скважин в сложных горно-геологических условиях, включающий мраморную крошку, полианионную целлюлозу, хлористый калий, феррохромлигносульфонат, метилсиликонат калия, ацетат калия, кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11, барит, пеногаситель, воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит алюминат калия, поверхностно-активное вещество ПАВ-ОП-10, эмульгатор MP, реагент К-4, чешуйчатый графит, при следующем соотношении компонентов, мас.%: мраморная крошка 5-10; полианионная целлюлоза 5-10; хлористый калий 2-5; метилсиликонат калия 1-4; ацетат калия 1,5-4; феррохромлигносульфонат 1-5; ГКЖ-11 2-5; барит 0,5-5; пеногаситель 0,5-1; алюминат калия 1-5; ПАВ-ОП-10 1-2; эмульгатор MP 1-5; реагент К-4 1-10; чешуйчатый графит 0,5-5; вода остальное.Highly inhibited invert drilling fluid for drilling wells in difficult geological conditions, including marble chips, polyanionic cellulose, potassium chloride, ferrochrome lignosulfonate, potassium methylsiliconate, potassium acetate, GKZh-11 organosilicon fluid, barite, antifoam, which additionally contains water potassium aluminate, surfactant PAV-OP-10, emulsifier MP, reagent K-4, flake graphite, in the following ratio, wt.%: marble chips 5-10; polyanionic cellulose 5-10; potassium chloride 2-5; potassium methylsiliconate 1-4; potassium acetate 1.5-4; ferrochrome lignosulfonate 1-5; GKZH-11 2-5; barite 0.5-5; defoamer 0.5-1; potassium aluminate 1-5; PAV-OP-10 1-2; emulsifier MP 1-5; reagent K-4 1-10; flake graphite 0.5-5; water the rest.
RU2019109862A 2019-04-03 2019-04-03 Highly inhibited invert drilling agent RU2710654C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109862A RU2710654C1 (en) 2019-04-03 2019-04-03 Highly inhibited invert drilling agent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109862A RU2710654C1 (en) 2019-04-03 2019-04-03 Highly inhibited invert drilling agent

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710654C1 true RU2710654C1 (en) 2019-12-30

Family

ID=69140788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019109862A RU2710654C1 (en) 2019-04-03 2019-04-03 Highly inhibited invert drilling agent

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710654C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768357C1 (en) * 2021-05-24 2022-03-23 Александр Александрович Третьяк Emulsion-inhibited reverse-invert drilling mud
RU2768340C1 (en) * 2021-05-24 2022-03-23 Александр Яковлевич Третьяк High-cation-inhibited drilling mud

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4719021A (en) * 1984-11-28 1988-01-12 Sun Drilling Products Corporation Shale-stabilizing drilling fluids and method for producing same
RU2303047C1 (en) * 2006-05-10 2007-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Буровая компания ОАО "ГАЗПРОМ" (ООО "БУРГАЗ") Highly inhibited drilling
RU2561630C2 (en) * 2013-12-02 2015-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "СБК-ТЕХНОСЕРВИС" Biopolymer drilling mud sbk-uni-drill-pro (hard)
RU2582197C1 (en) * 2015-03-25 2016-04-20 Александр Александрович Третьяк Drilling mud

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4719021A (en) * 1984-11-28 1988-01-12 Sun Drilling Products Corporation Shale-stabilizing drilling fluids and method for producing same
RU2303047C1 (en) * 2006-05-10 2007-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Буровая компания ОАО "ГАЗПРОМ" (ООО "БУРГАЗ") Highly inhibited drilling
RU2561630C2 (en) * 2013-12-02 2015-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "СБК-ТЕХНОСЕРВИС" Biopolymer drilling mud sbk-uni-drill-pro (hard)
RU2582197C1 (en) * 2015-03-25 2016-04-20 Александр Александрович Третьяк Drilling mud

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768357C1 (en) * 2021-05-24 2022-03-23 Александр Александрович Третьяк Emulsion-inhibited reverse-invert drilling mud
RU2768340C1 (en) * 2021-05-24 2022-03-23 Александр Яковлевич Третьяк High-cation-inhibited drilling mud

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2303047C1 (en) Highly inhibited drilling
EA029836B1 (en) Compositions and methods for treatment of well bore tar
Murtaza et al. Application of a novel and sustainable silicate solution as an alternative to sodium silicate for clay swelling inhibition
RU2698389C1 (en) Highly inhibited clay-free emulsion drilling mud
WO2007041841A1 (en) Water-based polymer drilling fluid and method of use
CN103045210A (en) High-efficiency plugging oil-base drilling fluid and preparation method thereof
CN109996930B (en) Method of treating a downhole formation zone
RU2521259C1 (en) Drilling mud
RU2710654C1 (en) Highly inhibited invert drilling agent
RU2582197C1 (en) Drilling mud
Awele Investigation of additives on drilling mud performance with" tønder geothermal drilling" as a case study
CN102618226B (en) Saturated saline solution mud fluid taking brine as base solution and preparation method of saturated saline solution mud fluid
CN101918509A (en) Drilling fluid additive and methods of stabilizing kaolinite fines migration
Nutskova et al. Research of oil-based drilling fluids to improve the quality of wells completion
RU2386656C1 (en) Drilling fluid for well construction in difficult conditions, mainly for drilling extended-reach wells and horizontal wells
RU2768340C1 (en) High-cation-inhibited drilling mud
RU2648379C1 (en) Polysalt biopolymer mud flush poly-s
EA025729B1 (en) Compositions and methods for treatment of well bore tar
RU2708849C1 (en) Nanostructured high-inhibited drilling fluid
RU2483091C1 (en) Drilling fluid for flushing of long-distance steeply inclined wells under conditions of permafrost and highly colloidal clay rocks, and its application method
RU2768357C1 (en) Emulsion-inhibited reverse-invert drilling mud
RU2679029C1 (en) Composition for acid treatment of near-wellbore zone of reservoir (options)
RU2235751C1 (en) Weighted drilling mud
RU2550704C1 (en) Peat alkaline drilling mud for well drilling in permafrost rocks
RU2753910C1 (en) Method for drilling and primary opening of productive layers

Legal Events

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

Effective date: 20210404