SU1745749A1 - Буровой раствор - Google Patents

Abstract

Буровой раствор, используемый при бурении нефт ных и газовых сква- гин, содержит, мас.%: глина 3-8, стабилизатор из группы акриловых полиэлектролитов анионного типа 0,1-0,4, сополимер акриловой (метакриловой) кислоты и диметилаллиламмоний хлорида 0,01-0,10, вода остальное. Дл  снижени  эффективной в зкости при высоких скорост х сдвига с одновременным усилением псевдопластичных свойств буровой раствор дополнительно содержит 0,05-0,5% хлорида кали  от массы раствора. 1 з.п. ф-лы, 5 табл. г (Л с

Description

Изобретение относитс  к технологии бурени  скважин, а именно к буровым растворам на водно-полимерной основе с низким содержанием твердой фазы.

Известны буровые растворы с малым содержанием твердой Ааэы, стабилизированные полимерными реагентами, в частности полимербентонитовые растворы на основе акриловых полимеров.

Наиболее близким к изобретению малоглинистые полимерные растворы, со- дерхацие 3-7% бентонитового глинопо- рошка и 0,1-0,4% стабилизатора (понизител  фильтрации): гипана, реагента НР-5, метаса, метакрила (М-14ВВ).

Известен состав бурового раствора, мас.%: бентонитовый порошок ПБВ 3-7,

гидревизованный полиакрилонитрил (ги- пан) 0,14),5, остальное вода до 100. Свойства раствора при 20°С: плотность 1,02-1,05 г/смэ, эффективна  в зкость 4-19 мПа.с, показатель псевдопластичности п 0,74-0,94, статическое напр жение сдвига (СНС) после 1 и 10 мин выдержки отсутствует (нулевое), показатель фильтрации (Ф) 3,2-7,2 см , показатель увлажн ющей (ингибирующей); способности (П) 7,9-14,9%/ч.

It

Недостатками раствора  вл ютс  низкие структурно-реологические свойства (нулевые значени  СНС высокие значени  показател  п) и слаба  инги- бирующа  способность (высокие значе

Јь СД 1

Ј

СО

- 3

ни  показател  П). Эти недостатки не позвол ют производить ут желение раствора , затрудн ют вынос грубодис- персного шлама из затрубного пространства создают опасность разрушени  стенок скважины при бурении в неустойчивых глинистых породах.

Целью изобретени   вл етс  улучшение структурно-реологических свойств с одновременным улучшением ингнбирующей способности бурового раствора , снижение эфЛективной в зкости при высоких скорост х сдвига с одновременным усилением псевдопластических свойств-.

Цель достигаетс  тем, что буровой раствор, содержащий глину, стабилизатор из группы акриловых полиэлектролитов анионного типа и воду, дополнительно содержит сополимер акриловой (метакриловой) кислоты и диметилди- ал н аммоний хлорида (ДМДААХ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глина3-8

Стабилизатор из группы акриловых полиэлектролитов анионного типа0,1 - 0,4 Сополимер акриловой (метакриловой) кис- лоты и ДГЩАЛХ 0,01 - Вода До 100 Кроме того, раствор дополнительно содержит хлорид кали  в количестве 0,1 - 0,5 мас.%{

Достижение цели обусловлено взаимодействием анионного полимера - стабилизатора с амфотерным полиэлектролитом , привод щим к образованию поли- комплексиого соединени . Это соединение способствует возникновению и развитию молекул рно-структурной сетки с обратимыми межмолекул рными св з ми в дисперсной среде бурового раствора . Одновременно усиливаютс  межчастичные взаимодействи  через ад- сорбционно-полимерные прослойки. От- сюда повышение структурной в зкости раствора, возникновение и усиление тиксотропии и псевдопластичности. Дополнительное введение в систему небольших количеств хлорида кали  усиливает структурирование системы, однако избыточное его количество приводит к чрезмерной дегидратации и высаливанию гидрофильных компонентов, электролитному разжижению и коагул ции раствора.

17

е ее1745749

Добавка сополимера акриловой (метакриловой ) кислоты и ДМДЛАХ, сополимера - модификатора (СМ) может иметь разный состав по мол рному со-д отношению сомононеров, но предпочти- тельным  вл етс  содержание ДМДААХ в сополимере в пределах 2-33 мол.%. Сополимер такого состава про вл ет наи- большую активность как структурирующа  и ингибирующа  добавка.

Испытывают буровые растворы с добавкой СМ, содержащей в своем составе 8-15 мол.% ДМДААХ. Добавку ввод т 5 в малоглинистые буровые растворы, стабилизированные различными полимерами акрилового р да: гидролизованным полиакрилонитрилом (ГПАА), смесью ГПАА с гидролизованным полиакрилами- 0 дом (ПАА), метасом, метакрилом (М- 14ВВ).

Образцы бурового раствора дл  испытаний готов т путем введени  в суспензию прегидратированного бентонита 5 растворов полимерного стабилизатора и СМ. Измерени  параметров, характеризующих технологические свойства буровых растворов, провод т через 18- :20 ч после их приготовлени .

В табл. t показано вли ние концентрации СМ (и его доли в суммарном количестве полимерных компонентов) на свойства бурового раствора, содержащего 6 мас.% бентонита, обща  концентраци  стабилизатора (гипана) и СМ 0,3 мас.%.

Максимум СНС отвечает концентраци м гипана и СМ соответственно 0,27 и 0,03 мас.% или соотношению по массе гилан-Ш 90:10. Эффективна  в зкость и показатель фильтрации Ф при введении 0,01-0,2% СМ несколько увеличиваютс , при дальнейшем возрастании концентрации СМ эти параметры измен ютс  слабо. Показатель П с увеличением содержани  СМ снижаетс .

В табл. 2 показано вли ние концентрации бентонитовой глины на свойства бурового раствора, содержащего 0,2 мас.% гипана и 0,03 мас.% СМ. При 0 концентрации бентонита менее 3 мас.% резко возрастает показатель Ф и значени  СНС снижаютс  до нул . При концентрации бентонита более 8 мас.% значени  в зкости и СНС чрезмерно ве- S лики.

В табл. 3 показан характер вли ни  суммарной концентрации полимерных компонентов на показатель фильтрации

0

5

0

S

буровых растворов при содержании бентонита 4-7 мас.% и доле СМ в сумме полимеров 10-20 мас.%.

Как видно из табл. 3, значени  Ф слишком велики при концентрации менее 0,1 мас.% и мало измен ютс  при концентраци х более 0,4 мас.%.

В табл. 4 показана зависимость свойств буровых растворов, стабилизированных метасом и метакрилом (М-14ВВ), от содержани  в них СМ. Раствор 1 содержит 4 мас.% бентонита и 0,15 мас.% натрий-метаса, раствор 2-6 мас.% бентонита и 0,4 мас.% аммоний-метакрила.

Характер вли ни  добавок СМ на эти растворы такой же, как на растворы , стабилизированные гипаном.

Таким образом, цель достигаетс  при следующем составе бурового раствора , мас.%:

Глина3

Стабилизатор из группы акриловых полимеров анионного типа Сополимер акриловой (метакриловой) кислоты и ДМДААХ Вода

Дополнительное улучшение структурно-реологических и иигибирующих свойств бурового раствора может быть достигнуто введением в него небольших количеств хлорида кали .

В табл. 5 показана зависимость свойств раствора, содержащего, мас.%: бентонит 6, гипан Ot27,. СИ 0,03, от Концентрации хлорида кали .

Дл  сравнени  показано изменение свойств раствора (состав 1), содержащего , мас.%: бентонит 6, гипан 0,3 (без добавки СМ). В интервале концентраций 0,1 - 0,3 мас.% КС1 наблюдаетс  максимум значений СНС н снижение показател  П. Введение до

- 8

0,1 - 0,4.

0,01 - 0,10 До 100

1745749

D.S мас.% КС1 вызывает снижение эф- йективной в зкости при скорости сдвига 1000 на 50% (с 30 до20мПа«с),, показатель псевдопластичности п 0,7- 0,6. Дополнительное возрастание концентрации КС1 ухудшает показатель фильтрации Ф, не привод  к улучшению других свойств раствора.

Экономический эффект при практическом использовании изобретени  следует ожидать от сокращени  непроизводительных затрат времени на лаквида- цию аварий и осложнений при бурении

скважин, а также от сокращени  расхода реагентов и материалов дл  обработки бурового раствора.

Claims (2)

1.Буровой раствор, включающий глину, стабилизатор из группы акриловых полиэлектролитов анионного типа

и воду, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  структурно-реологических свойств с одновременным улучшением ингибирующей способности , он дополнительно содержит сополимер акриловой (метакриловой) кислоты и диметилдиаллиламмоний хлорида при следующем соотношении ин - греднентов, мас.%: Глина

Стабилизатор из группы акриловых полиэлектролитов анионного типа

Сополимер акриловой (метакриловой) кислоты и диметилдиаллиламмоний хлорид Вода

2.Раствор по п. 1

3-8

0,1 - 0,4

0,01 - 0,10 Остальное отличающийс  тем, что он дополнительно содержит хлорид кали  в коли- 45 честве 0,05 - 0,5 мас.%.

Т а б л и ц а 1

Примечание. Состав бурового раствора, мас.%: бентонит б, смесь

гипана и СМ 0,3, вода остальное.

Таблица 2

ои

0,1

ОИ

0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2

Таблица 3

4,8 4,1 3,6

1 а б л и i| a 4

7,5 21,0 25,8 27,0 28,0 29,0 29,5

33,0 35,0 38,6

8,0

8,0

9,5

10,0

10,0

9,8

10,0

4,5 5,5 6,5

6,0

6,0

9,0

9,6

10,8

12,0

12,5

48,0 49,0 50,0