SU1749227A1 - Способ приготовлени бурового раствора - Google Patents

Abstract

Использование с целью повышени  мгновенной водоотдачи при сохранении общей водоотдачи и одновременном сокращении расхода реагентов. Сущность изобретени : в воду последовательно ввод т полисахарид, мас.% КМЦ 1-2, гидро- ксид натри  0,1-0,5; карбамидна  смола с содержанием метилольных групп 30-34% 1-10, бентонит 2-5, и перемешивают 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к бурению нефт ных и геологоразведочных скважин и предназначено дл  их промывки.

Известен способ приготовлени  бурового раствора путем растворени  гидрокси- да натри , крахмала и карбамидной смолы с низким содержанием метилольных групп (17 - 24%) в воде с последующим смешением полученного раствора с суспензией бентонита , не подвергнутого гидратированию. Такой буровой раствор обладает низкой общей водоотдачей, что позвол ет предупредить осложнени  при бурении скважин, св занные с обвалами неустойчивых пород.

Недостатком способа приготовлени  бурового раствора  вл етс  нулева  мгновенна  водоотдача, в св зи с чем буровой раствор не способствует разрушению забо  скважины, что не позвол ет повысить механическую скорость бурени .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ приготовлени  бурового раствора путем растворени  гидроксида натри , крахмала и карбамидной смолы с повышенным содержанием метилольных групп (30 - 34%) в воде с последующим смешением полученного раствора с суспензией бентонита, не подвергнутого гидратированию . Такой буровой раствор обладает низкой водоотдачей, что позвол ет предупреждать осложнени  при бурении скважич, св занные с обвалами неустойчивых пород.

Недостатком способа приготовлени  бурового раствора  вл етс  низка  мгновенна  водоотдача, котора  не превышает 1 см3. Ввиду этого недостатка буровой раствор с низкой эффеткивностью способствует разрушению забо  скважины, что не позвол ет повысить механическую скорость бурени . Другим недостатком  вл етс  большой расход реагентов, что обуславливает высокую стоимость бурового раствора.

Целью изобретени   вл етс  повышение мгновенной водоотдачи при сохранении общей водоотдачи и одновременном сокращении расхода реагентов.

Поставленна  цель достигаетс  путем того, что способ приготовлени  бурового раствора, включающий введение полисахарида , гидроксида натри , карбамидной смолы с содержанием метилольных групп 30 - 34%, бентонита в воду, осуществл ют следующим образом: предварительно в воде раствор ют карбамидную смолу с содержаю

нием метилольных групп 30 34% и в полученный раствор последовательно ввод т бентонит, гидроксид натри  и полисахарид, причем в качестве полисахарида используют карбоксиметмлцеллюлозу а указанные ингредиенты используют при следующем соотношении, мас.%: карбоксиметилцеллю- лоза 1-2; гидроксид натри  0,1-0,5; карба- мидна  смола с содержанием метилольных групп 30-34% 1-10 бентонит 2-5; вода -- остальное,

Повышение эффективности бурового раствора способствует разрушению забо  за счет повышени  мгновенной водоотдачи при сохранении низкой общей водоотдачи и одновременном сокращении расхода реагентов ,

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) представл ет собой порошок белого цвета, растворимый в воде.

Карбамидна  смола с повышенным содержанием метилольных групп КС-11 представл ет собой сиропообразную жидкость плотностью 1160 кг/м и в зкостью 15 с по вискозиметру ВЗ-1, хорошо растворимую в воде, Она содержит 62% сухих веществ, 30- 34% метилольных групп и имеет рН 8,5.

Гидпоксид натри  представл ет собой бесцветную твердую массу или гранулы, хорошо растворимые в воде.

Экспериментальные работы по оценке технологических свойств бурового раствора , так же как, и свойств прототипа, выполнены путем оценки комплекса обычно измер емых характеристик с использовани- ,ем общеприн тых методик и приборов. Плотность (р) измер ли пикнометрическим методом, условную в зкость (УВ) - с помощью ВБР - 1, мгновенную и общую водоотдачу за 30 мин (соответственно В0 и Взо) - на приборе , статическое напр жение (СД) сдвига через 1 и 10 мин (CHCi/ю)- на приборе СНС - 2, рН - с помощью прибора рН-340, суточный отстой (СО) -- с помощью мерного цилиндра вместимостью 100 мл, недиспергирующие свойства - седи- ментациончым анализом по оценке плотности (функции) распределени  частиц бентонита определенного размера (ryo 70 мкм; гд5 - 85 мкм: поо - 100 мкм; ГИБ - 115 мкм).

Определени  Во производили с использованием графического метода. В процессе измерени  общей водоотдачи за 30 мин по ЕШ -- 6 по секундомеру отмечали промежутки времени, в течение которых водоотдача достигала 1,2,3 см и т,д. Полученные значени  нанос т на график в системе координат водоотдача -- врем . Через полученные точки провод т крисую, а затем из начала координат касательную к ней. Пр молинейный участок кривой, отсекаемый касательной, соответствует мгновенной водоотдаче.

Пример 1. В 670 г воды раствор ют

10 г КС 11, внос т 20 г бентонита и перемешивают до получени  однородной суспензии . В 294 г воды раствор ют 1 г гидроксида натри  и 5 г КМЦ - 350 и перемешивают до получени  однородного раствора . Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получени  однородной суспензии, Приготовленным буровой раствор имеет следующий состав, мас.%: бентонит 2; КМЦ 0,5; гидроксид натри  0,1; КС-11 1; вода - остальное. Он характеризуетс  следующими параметрами: р 1020 кг/м3: с; Взо - 12 см3; В0 3,0 см3; СНС1Лсг--0/4дПа; СО -- 0; рН-7,5. Пример 2. В 670 г воды раствор ют

10 г КС-11, внос т 20 г бентонита и перемешивают до получени  однородной суспензии . В 2&Э г воды раствор ют 1 г гидроксида натри  и 100 г КМЦ-350 и перемешивают до получени  однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получени  однородной суспензии. Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас.%: бен гонит 2; КМЦ 1; гидроксид натри  0,1; КС-11 1; вода остальное . Он характеризуетс  следующими параметрами: р 1020 кг/м : УВ - 22 с; Взо 7 см3; В0 2,5 см3: ChCi/io - 0/4 дПа; С0 0; рН 7,5.

П р и м е р 3. В 615 г воды раствор ют

50 г КС-11, внос т 35 г бентонита и перемешивают до получени  однородной суспензии . В 287 г воды раствор ют 3 г гидроксида натри  и 10 г КМЦ-500 и перемешивают до получени  однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получени  однородной суспензии. Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас.%: бентонит 3,5: КМЦ 1,0; гидроксид натри  0,3: КС 11 - 5:

вода - остальное. Он характеризуетс  следующими параметрами: р 1045 кг/м3; УВ - -25с; см3; ,5 см3;СНС1/ю 4,5 дПа; СО 0; рН 8,5.

Пример 4. В 615 г воды раствор ют

50 г КС - 11, внос т 35 г бентонита и перемешивают до получени  однородной суспензии . В 282 г воды раствор ют 3 г гидроксида натри  и 15 г КМЦ-500 и перемешивают до получени  однородного раствора , Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получени  однородной суспензии. Приготовленный буровой рас- таор имеет следующий состав, мас.%: бентонит 3,5; КМЦ 1,5: гидроксид натри  0,3;

КС-11 5; вода - остальное. Он характеризуетс  следующими параметрами: р 1045 кг/м3; УВ 32 с; Взо 4 см3; В0 2,0 см2; СНС1/ю 4/8дПа;СО 0;рН 8,5;г70 1,0%: ,4%; поо 3,6%; rns 1,8% через 1 ч; гуо 0,4; res 0,9%; гюо 3,0%; ,8% через 4 ч.

Пример 5. В 615 г воды раствор ют 50 г КС-11, внос т 35 г бентонита и перемешивают до получени  однородной суспен- зии. В 277 г воды раствор ют 3 г гидроксидэ натри  и 20 г КМЦ-600 и перемешивают до получени  однородного раствора, Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до получени  однородной суспензии. Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас.%; бентонит 3,5; КМЦ 2,0; гидроксид натри  0,3; КС-11 5; вода - остальное. Он характеризуетс  следующими параметрами: р 1045 кг/м3; УВ 37 с; В0 1, 5см3; CHCi/io 6/12 дПа; С0 0; рН 8,5.

Пример 6. В 550 г воды раствор ют 100 г КС-11, внос т 50 г бентонита и перемешивают до получени  однородной суспен- зии. В 275 г воды раствор ют 5 г гидроксида натри  и 20 г КМЦ-600 и перемешивают до получени  однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом до получени однороднойсуспензиии . Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас.%: бентонит 5; КМЦ 2; гидроксид натри  0,5; КС-11 10, вода - остальное. Он характеризуетс  следующими параметрами: р 1075 кг/м3; УВ 42 с; Взо Зсм3;В0 1,5см3;СНС1/ю б/12дПа; СО 0;рН 9,

Пример. В 550 г воды раствор ют 100 г КС-11, внос т 50 г бентонита и перемешивают до получени  однородной суспензии . В 270 г воды раствор ют 5 г гидроксида натри  и 25 г КМЦ-600 и перемешивают до получени  однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом до получени однороднойсуспензии . Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас.%: бентонит 5; КМЦ 2,5; гидроксид натри  0,5; КС-11 10; вода - остальное. Он характеризуетс  следующими параметрами: р 1075 кг/м ; УВ 45 с; Взо 2,5 см3; В0 1.0 см3; CHCi/ю 8/12 дПа;СО 0; рН 9.

Пример 8. В 565 г воды внос т 35 г бентонита и перемешивают до получени  однородной суспензии. В 332 г воды раство- р ют 3 г гидроксида натри , 15 г КМЦ-500 и 50 г КС-11 и перемешивают до получени  однородного раствора. Оба состава смешивают друг с другом и перемешивают до пол

5

0

0

5 0

5

учени  однородной суспензии. Приготовленный буровой раствор имеет следующий состав, мас.%: бентонит3,5; КМЦ 1,5; гидроксид натри  0,3: КС-11 5; вода - остальное. Он характеризуетс  следующими параметрами: р 1045 кг/м3; У В - 35 с; Взо - 4 см3; Во 0 см3; CHCi/ю 4/8 дПа; СО 0; рН 8,5; гто - 1,0%; гав - 1.4%: поо 3,6%: г 115 1,8% через 1 ч;гто 0,4%; res 0,9%; поо 3,0%; п ,8% через 4 ч.

Результаты экспериментальных работ приведены в таблице.

Анализ полученных данных показывает следующее.

При содержании бентонита 2-5 мас.%. КМЦ 1 - 2 мэс.%; гидроксида натри  0,1 - 0,5 мае, %, КС-11 1 -5 мас.% (примеры 2 -6) буровой раствор характеризуетс  удовлетворительными параметрами:/ 1020 - 1075 кг/м3; УВ 22-45 с; CHCi/io 0 - 6/4 - 12 дПа. СО 0; рИ 7,5 - 9,0. При этом Взо 3 - 7 см3, а Во 1,5 - 2,5 см3. Это свидетельствует о том, что буровой раствор характеризуетс  высокими значени ми В0 при низких значени х Взо. Так, сопоставление примера 4 с известным способом показывает следующее. Оба буровых раствора характеризуютс  практически одинаковыми недиспергирующими свойствами (по предлагаемому способу:

1.0 1,,6

04 Г85 09 Г100 ЗЛ по известному способу: . 1.0. 1,5. 3,5

Г70

1,8

,4 Г85 0,8

поо 2:9

1,8 ,

П 15).

Взо бурового раствора низка и составл ет 4 см и практически соответствует Взо по известному способу (3,5 см ). Однако В0 бурового раствора составл ет 2,0 см3 и в два раза превышает Во по известному способу (1,0 см, Это свидетельствует о повышении мгновенной водоотдачи при сохранении низкой общей водоотдачи, причем это обеспечиваетс  при более низком расходе реагентов (расход полисахарида составл ет 1,5 мас.% потив 4,5 мас.%; гидроксида натри  - 0,3 мас.% против 0.75 мас.%; КС-11 5 мас.% против 8 мас.% соответственно).

С увеличением содержани  КМЦ отмечаетс  снижение как общей, так и мгновенной водоотдачи. Из примеров 3-5 видно, что при одинаковых содержани х бентонита , гидроксида натри  и КС-11, с увеличением содержани  КМЦ от 1 до 2 мас.% Взо снижаетс  с 5 до 3 см3, а В0 - с 2,5 до 1,5 см3. Однако при этом низкие значени  Взо бурового раствора соответствуют Взо раствора по известному способу, а В0 во всех случа х превышают максимальную величину В0.

При содержании КМЦ 0,5 мас,% (пример 1) буровой раствор имеет высокие значени  как Во (3 см3), так и Взо (12 см3). Это свидетельствует о том, что уменьшение содержани  КМЦ относительно 1 мае, % не- целесообразно, поскольку не позвол ет сохранить низкую общую водоотдачу.

В результате введени  водного раствора гидроксида натри , КМЦ и КС-11 в суспензию бентонита (пример 8) буровой раствор имеет нулевую мгновенную водоотдачу . В то же врем , из примера 4 видно, что при таком е соотношении ингредиентов, но друго м способе исполнени , а именно, путем смешени  водного раствора гидро- ксида натри  и КМЦ с суспензией бентонита в среде КС-11, мгновенна  водоотдача составл ет 2,0 см3.

Таким образом, повышение мгновенной водоотдачи достигаетс  при содержа- иии, мас.%: бентонит 2-5; гидроксид натри  0.1 - 0.3: КМЦ 1 - 2; КС-11 1 - 10, посредством предварительного растворени  в воде карбамидной смолы с содержанием метилольных групп 30 - 34% и последующего введени  в полученный раствор бентонита, гидроксида натри  и кар- боксиметилцеллюлозы.

Экономическа  эффективность применени  за вл емого бурового раствора может быть достигнута за счет повышени  механической скорости бурени  и сокращени  расхода необходимых дл  его приготовлени  химических реагентов,

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ приготовлени  бурового раствора , включающий введение полисахарида, гидроксида натри , карбамидной смолы с содержанием метилольных групп 30-34%, бентонита в воду, отличающийс  тем, что, с целью повышени  мгновенной водоотдачи при одновременном сокращении расхода реагентов, предварительно в воде раствор ют карбамидную смолу с содержанием метилольных групп 30-34% и в полученный раствор последовательно ввод т бентонит, гидроксид натри  и полисахарид, причем в качестве полисахарида используют карбоксиметилцеллюлозу, а указанные ингредиенты используют при следующем соотношении, мас.%: карбоксиметилцеллю- лоза 1-2; гидроксид натри  0,1-0,5; карба- мидна  смола с содержанием метилольных групп 30-34% 1-10; бентонит 2-5; вода - остальное,

   Приготоммни осгцвстепйпи nyttn смешени  водного растворе гидрокслда натри , КМЦ и КС-11 с суспензией бентоиита, Kpeiwan.