SU1640139A1

SU1640139A1 - Method of preparing drilling mud

Info

Publication number: SU1640139A1
Application number: SU884497639A
Authority: SU
Inventors: Светлана Павловна Валуева; Василий Дмитриевич Городнов; Светлана Алексеевна Низова; Виктор Александрович Кабанов; Александр Борисович Зезин; Жанна Гавриловна Гуляева; Елена Евгеньевна Рахманкина
Original assignee: Московский Институт Нефти И Газа Им.И.М.Губкина
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1988-10-24
Publication date: 1991-04-07

Abstract

Изобретение относитс к нефт -v ной и газовой промышленности и предназначено дл буровых растворов, примен емых дл промывки бур щихс скважин . Цель изобретени - повышение качества раствора за счет улучшени его термоустойчивости при полиминеральной агрессии. Способ включает диспергирование глины в воде с последующим растворением карбоксиметилцеллюлозы , минеральной соли щелочного металла и пслидиметилдиаллиламмоний- хлорид при следующем их соотношении мас.%: глина 2,0-3,0; карбоксиметил- целлюлоза 1,5-2,0$ минеральна сол ь щелочного металла 2,0-27,0; полиди- метилдиаллиламмоннйхлорид 0,6-1,5; вода остальное. Раствор сохран ет низкое менее 20 см3/30 мин значение водоотдачи при температурном воздействии до 1200С в услови х полиминеральной агрессии. 1 табл. § (ЛThe invention relates to the oil and gas industry and is intended for drilling fluids used for flushing drilling wells. The purpose of the invention is to improve the quality of the solution due to the improvement of its thermal stability during polymineral aggression. The method involves dispersing clay in water, followed by dissolving carboxymethyl cellulose, an alkali metal mineral salt and psidimethyldiallyl ammonium chloride in the following weight ratio: clay 2.0-3.0; carboxymethylcellulose 1.5-2.0 $ alkali metal mineral salt 2.0-27.0; polydimethyldiallylammonium chloride 0.6-1.5; water the rest. The solution retains a low water loss value of less than 20 cm3 / 30 min under temperature effects up to 1200 ° C under conditions of mineral aggression. 1 tab. § (L

Description

Изобретение относитс к бурению нефт ных и газовых скважин, в частности к буровым растворам, примен ет мым дл промывки бур щихс скважин.The invention relates to the drilling of oil and gas wells, in particular to drilling mud, which is used for flushing drilling wells.

Целью изобретени вл етс повышение качества раствора за счет улучшени его термоустойчивости при полими- неральной агрессии.The aim of the invention is to improve the quality of the solution by improving its thermal stability during multi-mineral aggression.

Способ включает диспергирование : глины в воде с последующим растворением карбоксиметилцеллюлозы и минеральной соли щелочного металла и полидиметил- диаллиламмонийхлорида. При этом компоненты используют в следующем количественном соотношении:The method involves dispersing: clay in water, followed by dissolving carboxymethyl cellulose and an alkali metal mineral salt and polydimethyl diallyl ammonium chloride. The components are used in the following proportions:

Глина2,0-3,0Clay2.0-3.0

Карбоксиметип- целлюлоза Минеральные соли щелочного металла . Полидиметил- диаллиламмоний- хлорид ВодаCarboxymetyp-cellulose Mineral salts of alkali metal. Polydimethyl-diallylammonium-chloride Water

1,5-2,01.5-2.0

2,0-27,02.0-27.0

0,6-1,5 Остальное В таблице приведены свойства буровых растворов при различных содержани х компонентов и способе введени , их, Положительный эффект, критерием которого служит сохранение значени водоотдачи бурового раствора менее 20 см3/30 мин после термообработки0.6-1.5 Remaining The table shows the properties of drilling fluids at different contents of the components and the method of introduction, their Positive effect, the criterion of which is maintaining the fluid loss value of the drilling fluid less than 20 cm3 / 30 min after heat treatment

оabout

ЈьЈ

С СОWITH CO

2020

3. 164013. 16401

з услови х попиминеральной агрессии, i обеспечиваетс реакцией поликатиона - полидиметилдиаллиламмонийхлорида (ВПК-402) с полианионом - КМЦ при данных концентраци х реагентов и образованием в растворе полиэлектролитного комплекса (ПЭК), состав которого, определ емый как отношение карбоксиль- . ных и аммонийных групп реагирующих JQUnder conditions of popimineral aggression, i is provided by the reaction of a polycation — polydimethyldiallylammonium chloride (VPK-402) with a polyanion — CMC at given concentrations of reagents and the formation in solution of a polyelectrolyte complex (PEC), whose composition, defined as carboxyl ratio. ammonium groups of reactive JQ

СкмцЗосн - м/лScmtsZosn - m / l

полимеров, Q лежит в интервале 0,5 - 1, то есть комплекс содержит либо эквимольное соотношение полимеров (ф 1) либо,избыток поликатиона (ВПК) по отношению к полианиону (КМЦ) Ц 0,5. Устойчивость ПЭК указанного состава к действию полиминеральных солей св зана с отсутствием в комплексе свободных карбоксильных групп.polymers, Q lies in the range of 0.5 - 1, that is, the complex contains either the equimolar ratio of the polymers (f 1) or an excess of polycation (VPK) with respect to the polyanion (CMC) C 0.5. The stability of PEC of the indicated composition to the action of polymineral salts is associated with the absence of free carboxyl groups in the complex.

Буровой раствор не обладает коррозионным действием, так как компоненты , его составл ющие (КМЦ, ВПК-402), не вл ютс , согласно данным ТУ, кор-25 розионно-активными.The drilling fluid does not have a corrosive effect, since the components that make it up (CMC, VPK-402) are not, according to TU, core-25, ionic.

Нижний предел концентрации ВПК-402 (0,6%) в указанных пределах концентрации КМЦ обеспечивает образование полиэлектролитного комплекса ВПК-КМЦ эквимрльного состава, в котором все карбоксильные группы полианиона (КМЦ) св заны солевыми св з ми с аммонийными групппами поликатиона (ВПК- 402) . При меньшем содержании поликатиона (ВПК-402) в комплексе имеетс избыток нескомпенсированного отрицательного зар да за счет свободных карбоксильных групп, присутствие которых и определ ет неустойчивость в сол х двухвалентных металлов.The lower limit of VPK-402 concentration (0.6%) within the indicated concentration of CMC ensures the formation of the VPK-CMC polyelectrolyte complex of equimple composition, in which all the carboxyl groups of the polyanion (CMC) are linked by salt bonds with ammonium groups of the polycation (VPK-402 ). With a lower content of polycation (VPK-402) in the complex, there is an excess of uncompensated negative charge due to the free carboxyl groups, the presence of which determines the instability in salts of divalent metals.

Предел термоустойчивости бурового раствора в услови х жесткой полимкне- рализации зависит от степени полимеризации КМЦ, используемой в композиции с ВПК-402. Дл КМЦ-500 в за вленном интервале концентраций этот предел составл ет 120°С, дл КМЦ-600 при тех же концентраци х компонентов 180°С.The limit of thermal stability of the drilling fluid under conditions of severe polymerization depends on the degree of polymerization of CMC used in the composition with VPK-402. For CMC-500 in the above concentration range, this limit is 120 ° C, for CMC-600 at the same concentrations of components, 180 ° C.

Нижний предел по концентрации ми-: неральной соли в буровом растворе опедел етс минимальным количеством оли, необходимой дл растворени ЭК КМЦ-ВПК, так как комплекс не аствор етс в воде в нейтральной i 55 щелочных средах, но переходит в астворимое состо ние при определеной критической ионной силе раствора,The lower limit on the concentration of the mi-: neral salt in the drilling fluid is determined by the minimum amount of oligon needed to dissolve the CMC-VPK EC, since the complex does not dissolve in water in neutral i 55 alkaline media, but becomes soluble under certain critical conditions. the ionic strength of the solution

4040

4545

00

1one

QQ

5five

00

5five

394394

как это следует из исследовани фазо--, вых переходов ПЭК в водно-сол.евых средах .( Верхний предел концентрации минеральной соли определ етс предельной растворимостью соответствующей соли в воде и одновременно сохранением растворимости ПЭК. Дл различных солей этот предел различен. Выбран верхний предел по наиболее растворимым и доступным сол м NaCl (27%), КС1 (26%), КВг (40%). Указанный верхний предел одновременной растворимости ПЭК и соли правомерен по отношению к одновалентным минеральным сол м .as follows from the study of PEC phase transitions in water-salt media (the upper limit of the mineral salt concentration is determined by the limiting solubility of the corresponding salt in water and at the same time preserving the PEC solubility. For different salts, this limit is different. The upper limit is chosen for the most soluble and accessible salts of NaCl (27%), KC1 (26%), KVg (40%). The indicated upper limit of the simultaneous solubility of PEC and salt is valid with respect to the monovalent mineral salts.

Дл исследовани термо- и солеус- т ойчивости бурового раствора использовалась общеприн та методика.To study the thermal and salt stability of the drilling fluid, a conventional technique was used.

В исследуемый буровой раствор вносили в сухом виде соли NaCl и CaCl при перемешивании и до полного растворени , так что суммарна концентраци по NaCl составл ла 27%, по СаС12 7%, измер ли параметры бурового раствора. Через 1-3 сут загружали в герметичные бомбы из нержавеющей стали, помещали в сушильный шкаф нагревали до заданной температуры (скорость нагрева 7 г.рад/мин), выдерживали при этой температуре 3 ч, затем оставл ли на сутки охлаждатьс . до комнатной температуры и исследова- I ли снова показатели бурового раствора .Salt of NaCl and CaCl were added in dry form to the studied drilling fluid with stirring and until complete dissolution, so that the total concentration of NaCl was 27%, CaC12 was 7%, the parameters of the drilling fluid were measured. After 1-3 days, they were loaded into stainless steel sealed bombs, placed in a drying cabinet, heated to a predetermined temperature (heating rate 7 g / min), kept at this temperature for 3 hours, then left to cool for a day. to room temperature and the drilling mud readings were examined again.

Рациональна технологи приготов- , лени бурового раствора состоит в следующем:Rational technology of preparation of drilling mud is as follows:

навеску глинопорошка перемешивают в воде до образовани однородной суспензии, внос т навеску сухой КМЦ или ее раствор в воде и перемешивают до полного растворени полимера, добавл ют в сухом виде навеску минеральной соли и продолжают перемешивание до полного ее растворени , затемa portion of the clay powder is mixed in water until a uniform suspension is formed, a portion of dry CMC or its solution in water is added and stirred until the polymer is completely dissolved, a portion of the mineral salt is added in a dry form, and the mixing is continued until complete dissolution, then

внос т ВПК в виде концентрированного раствора и продолжают перемешивание еще 30-60 мин.MIC is introduced in the form of a concentrated solution and mixing is continued for another 30-60 minutes.

Пример 1. 30 г бентонита (ТУ 39-043-74) перемешивают в 890 г воды в течение 3-4 ч, внос т 20 г . . хой КМЦ-500 (ОСТ 6-05-386-80) и продолжают перемешивание до полного растворени полимера (3-4 ч), добавл ют 20 г сухого хлористого натри и перемешивают до его полного растворени (30 мин), внос т постепенно . /40 мл 25%-ного раствора ВПК-402 (ТУ 6-05-2009-86) при непрерывном перемешивании, которое продолжают еще 30-60 мин, В результате получают буровой раствор следующего соста- ва, мас.%: бентонит 3,0; КМЦ 2,0; NaCl 2,0; ВПК 1,0; вода остальноеExample 1. 30 g of bentonite (TU 39-043-74) are mixed in 890 g of water for 3–4 hours, 20 g are added. . hoi CMC-500 (OST 6-05-386-80) and continue stirring until the polymer is completely dissolved (3-4 hours), add 20 g of dry sodium chloride and mix until complete dissolution (30 min), add gradually. / 40 ml of 25% aqueous solution of VPK-402 (TU 6-05-2009-86) with continuous stirring, which is continued for another 30-60 minutes. As a result, the drilling mud of the following composition is obtained, wt.%: Bentonite 3, 0; CMC 2.0; NaCl 2.0; MIC 1.0; water the rest

Пример 2. 30 г бентонита (ТУ 39-043-74) перемешивают в 470 г воды в течение 3-4 ч и к полученному раствору при перемешивании добав - л ют 500 г раствора полимерного реагента . Полимерный реагент готов т следующим образом. 20 г сухой КМЦ-50 ( ОСТ 6-05-386-80) раствор ют при перемешивании в 420 г воды, добавл ют 20 г NaCl и продолжают перемешивание еще 30 мин, затем приливают 40 мл 25%-ного раствора ВПК-402 (ТУ 6-05-2009-86) и продолжают перемешивание еще 30-60 мин. При такой последовательности приготовлени бурвого раствора значение водоотдачи после термообработки в услови х полиминеральной агрессии составл ет 50 см3/30 мин.Example 2. 30 g of bentonite (TU 39-043-74) are stirred in 470 g of water for 3-4 hours and 500 g of a solution of a polymer reagent is added to the resulting solution with stirring. The polymer reagent is prepared as follows. 20 g of dry CMC-50 (OST 6-05-386-80) are dissolved with stirring in 420 g of water, 20 g of NaCl are added and stirring is continued for another 30 minutes, then 40 ml of a 25% aqueous solution of VPK-402 is poured ( TU 6-05-2009-86) and continue mixing for another 30-60 minutes. With this sequence of preparation of the brown mud, the water loss after heat treatment under conditions of polymineral aggression is 50 cm3 / 30 min.

Данный буровой раствор стабилен к действию полиминеральной агрессии и температуры, так как имеет удовлетворительный показатель водоотдачи в услови х одновременного действи по This drilling mud is stable to the action of polymineral aggression and temperature, as it has a satisfactory measure of water loss under the conditions of simultaneous action on

16401391640139

лиминеральной агрессии и температуры (до 120°С).Linear aggression and temperature (up to 120 ° C).

Claims

Invention Formula

A method of preparing a drilling fluid, which includes dispersing clay in water followed by dissolving carboxymethyl cellulose to an alkali metal mineral pool, which, in order to improve the quality of the fluid by improving its thermal stability during polymineral aggression, after addition the alkali metal salt is introduced into a solution of polydimethyldiallylammonium chloride, while carboxymethylcellulose, clay, an alkali metal mineral salt, polydimethyldiallylammonium chloride used in the following ratio of ingredients, wt.%:

Clay

Carboxymethyl5

0

cellulose

Mineral

alkaline salt

metal

P alidimethyldiallylammonium chloride

Water

2.0-3.0 1.5-2.0

2.0-27.0

0.6-1.5 Else

- When preparing solution 8, the solution of VPK-402 was first added to the suspension of bentonite,

then NaCl and then weighed dry CMC. - The yield data refers to the original drilling mud without polymineralization.

- Legend: B

R

ph

SNA

4lto

water loss on VM-6;

- conditional viscosity on a small funnel;

-density;

- hydrogen indicator;

-the thickness of the filter cake;

-static shear stress one minute / ten minute

about