Малоглинистый буровой раствор
МАЛОГЛИНИСТЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР , содержащий бентонитовую глину, воду, карбоксиметилцеллюлозу и ионол, отличающийся тем, что, с целью повЕлиения структурно-механических свойств раствора при сохранении его термостойкости до 250-275°С, раствор дополнительно содержит силикат натрия или к;ишя при следующем соотношении компонентов, 3-5 Бентонитовая глина Карбоксиметилцеллю0 ,8-2,5 лоза Силикат или 2,8-7,0 калия Ионол ,. 2-1,0 Вода остальное
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
358 09 К
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2,8-7 юО
° .2-1,0
Остальное щ (21) 3411516/22-03 (22) 19.03.82 (46) 15.02.84. Бюл. 9 б (72) В.Д.Городнов (71) Московский ордена Октябрьской
Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М.Губкина (53) 622.243.144.3(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР
М 730786, кл. С 09 К 7/02, 1977.
2. Авторское свидетельство. СССР по заявке Р 3330171/03, кл. С 09 К 7/02, 1981 (прототип)...SUÄÄ 1073272 А (54)(57) МАЛОГЛИНИСТ Й БУРОВОЙ PACTВОР, содержащий бентонитовую глину, воду, карбоксиметилцеллюлозу и ионол, о т л и ч а ю щ и: и с я тем, что, с целью повышения структурно-механических свойств раствора при сохранении его термостойкости до 250-275 С, раствор дополнительно содержит силикат натрия или калия при следующем соотношении компонентов, мас.В:
Бентонитовая глина 3-5
Карбоксиметилцеллюлоза 0,8-2,5
Силикат натрия или калия
Ионол
Вода
1973272
0,3-2,1
0,5-2,5
0,3-2,5
50
Изобретение относится к нефтяной провыаленности, в частности к составам термостойких иеминералиэованных и минералиэованных малоглинистых буровых растворов, содержащим в каче стве понизителя водоотдачи карбокси- 5 метилцеллюлозу (KM!).
Известен буровой раствор E1) содержащий глину, воду, КМЦ и ингибиторы, в качестве которых используется карбамид и ингибитор, выбран- . 10 ный из группы, бура, этаноламин, фенол, силикат натоия. при следую-. щем соотношении инградиентов,вес.Ъ:
Глина 3-30
КИЦ О, 3-2,5 15
Карбамид 0,3-2,5
Ингибитор, выбранный из группы:
Бура
Этаноламин
Фе нол
Силикат натрия 2,0-5,0
Однако термостойкость таких систем достигает только до 240-260ОС.
Наиболее близким к изобретению по составу и достигаемому результату является малоглинистый буровой раствор, содержащий глину, воду, °
КИЦ и ингибиторы ее термоокислитель- З0 ной деструкции - буру и ионол (2 ). .Термостойкость этого раствора достигает 250-275 С, однако при содержании бентонита 5r/100 мл предельное напряжение сдвига после прогрева раствора равно нулю и, кроме того, возрастает водоотдача и снижается плотность.
Целью изобретения является повышение структурно-механических 40 свойств раствора при сохранении его термостойкости до 250-275 С. о
Поставленная цель достигается тем, что малоглинистый буровой ) раствор, содержащий бентонитовую гли. 45 ну, воду, карбоксиметилцеллюлозу и ионол, дополнительно содержит силикат натрия или калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бентонитовая глина 3-5
Карбоксиметилцеллюлоэа 0,8-2,5
Силикат натрия или калия 2,8-7,0
Ионол 0,2-1,0
Вода Остальное
Буровый раствор приготавливают следующим образом.
В воду вводят 1% силиката натрия или калия и расчетное количество бентонита и тщательно перемешивают. 60
Затем в полученную суспензию добавляют, расчетное количество КМЦ, ионо-, ла, оставшуюся часть силиката натрия или калия и воду и все тщательно перемешивают, после чего буровой б5 раствор готов к использованию, утяжелению, засолонению и т.д.
Пример. В 0,5 л воды вводят
5 г силиката натрия или калия, 50 r бентонита и перемешивают 1 ч..
Затем добавляют 8 r КМЦ-85/700, 2 г ионола, 23 r силиката натрия или калия, воду до 1,0 л и перемешивают еще 0 5-1,0 ч. Показатели приготовленного малоглинистого бурового раствора, измеренные до и после термостатирования, представлены в табл. 1 (раствор Р 7).
При добавлении к малоглинистому буровому раствору, стабилизированному КМЦ-85/700, 2,8-7,0% силиката натрия или калия и 0,2-1,0Ъ ионола (сочетание которых проявляет синергетический эффект ингибирования), обеспечивается термостойкость неминерализованных малоглинистых буровых растворов до 275 С, а сильноминерализованных — до 250 С в течео ние двух и более часов табл. 1 °
Как следует из данных табл. 1 уменьшение предлагаемой концентрации ингибиторов не обеспечивает получение малоглинистого бурового раствора с указанной термостойкостью, а увеличение ионола практически не способствует повышению термостойкости, а силиката натрия или калия — даже к снижению термостойкости. Уменьшение количества бентонита до 2,0% хотя и сохраняет термостойкость системы, однако предельное СНС системы после термостатирования становится равным нулю. Применение КМ(со степенью полимеризации менее 650, например КМЦ-600, даже при больших добавках не обеспечивает указанной термостойкости.
В табл. 2 приводится сравнительный анализ данных по показателям предлагаемого бурового раствора и прототипа. Из данных табл. 2 видно, что предлагаемый буровой раствор при содержании 3 и 5 г/100 мл бентонита до и после термостатирования при 250-275 C имеет приемлемые значения структурно-механических, вязкостных и фильтрационных показателей даже при содержании бентонита
3 г/100 мл.
Для известных малоглинистых буровых растворов даже при содержании бентонита 5 г/100 мл предельное напряжение сдвига после прогрева раствора равно нулю, хотя остальные показатели сохраняются в приемлемых пределах. При содержании бентонита
3 г/100 мл, кроме тогоо возрастает водоотдача (12 см )и снижается плотность после прогрева (до 1,25 г/смз).
Низкое содержание бентонита в предлагаемом растворе обеспечивает повышение технико-экономических показателей бурения.
1073272 ход Ищ и бентонита и уменьшаются трудозатраты на приготовление и обработку бурового раствора при бурении глубоких и сверхглубоких скважин.
Предлагаемый малоглинистый буроdoA раствор обладает регулируемыми структурно-механическими, вязкостными и фильтрационными свойствами.
При применении его снижается расТаблица 1
Раствор
Содержание ком нентов, Ъ
890 t см Э
5,0
;2,0
Бентонит
0,8
Остальное
2,0
2,8
Силикат калия
7,0
0,2
0,2
Ионол
Буровой раствор Ð1
2,0
1.,0
Ионол
2,0
Силикат калия
1,4
0,1
И онсл
2,0
2,8
l . Ионол
0,2
7,0
Силикат натрия
1,0
10,6 конел
1,5
3,0
2,5
10 Бентонит
КМЦ-85/100
0,8
Силикат натрия
4,2
Компоненты бурового раствора
IQUI,-85/700
Вода
2 Буровой раствор 91
Силикат натрия
3 Буровой раствор Ð1
4 Буровой раствор Р1
Буров6й раствора Р 1
7 Буровой раствора Р 1
Силикат калия
8 Буровой раствора 9 1
Ионол
Буровой раствора М 1
Силикат калия
Показатели бурового раствора до термостатирования
Таоо СНСу@, у, рН с МРС/см г/см
8,9 14/22 1,03 7,4 ) 9,8 29/51 1,05 9,8
2,0 11,2 38/71 . 1,07 10,9
2,0 9,0 16/22 1,03 7,5
9,1 17/24 1,04 7,6
9,1 21/33 1,04 8,9
10,2 30/54 1,05 9,8
2,0 - 11,4 41/69 1,08 10,9
2 5 16 8 70/118 1 10 11 3
8,2 9/14 1,04 10,4
10732 72
Продолжение табл, 1
Компоненты бурового раствора
Содержание ком» нентов, %
Раствор, Р до термостатирования
В40 t см З
>gyps СИСу/%pi 3 i З РИ с МГС/см г/см
0,3
Ионол
Вода
Остальное
2,0 13,2 О/3
11 Бентонит
1,24 7,3 >
5,0
2,5
КМЦ-85/100
30,0
Хлорид натрия
Остальное
Вода
9,9
2,0 17,6 21/36 1,27
Буровой раствор Р 1
Силикат натрия
7,0
Буровой раствор Р,11 10,5 2,5 28,4 34/61 1,29
10,6 ) 2,0 13,6 О/3 1,24
7,5
1,0
2,0 14,9 13/20 1,25
9,2
2,8
0,75
2,0 17,8 24/36 1,28
10,7
7,0
1,0
7,0
2,5
3,0
10,7
2,5 21,3 28/46 1,47
0,8
7,0
1,0
Ионол
Барит
Вода
60,0
Бентонит.19
КМЦ-85/700
2,5
Силикат калия
Буровой раствора Р 11
Ионол
Буровой раствора Р 11
Силикат калия
Ионол
Буровой раствора Р 1..
Силикат калия
Ионол
Буровой раствора Р 11 е
Силикат натрия
Ионол
Бентонит
КМЦ 85/700
Силикат калия
Показатели бурового раствора
2 0 18 1 25/36 1 28 10 8
Остальное
4,0 2,5 19,1 39/61 1,79 10,6
1073272
Продолжение табл. 1
Показатели бурового раствора
Ф»
P аствор, Р
Компоненты бурового раствора
Содержание комнентов, Ъ до термостатирования
B30 Т. ав СНСщрф . 3 ф рН см с ИГС/см г/см
30,0
7,0
1,0
54,5
Остальное
2,0
2,5 8,1
3/5
1,05 10,6
0,8
7,0
О, 2
Остальное
5,0
9,8
2,0 7 8 10/18 1,03
1,0
2,8
0,2
Вода
Остальное
Продолжение табл. 1
Показатели бурового раствора
Раствор, Р
Компоненты бурового раствора после термостатирования
405100 1г02 . 6i6 190
Бентонит
КМЦ-.85/700
Вода
Буровой раствор h 1 9,0 7,6 17/27 1,05 8,5 230
Силикат натрия
Буровой раствор Р 1 8,0 8,9 24/38.
1,07 .9,3 2301,06 8,2 250
36,00 т.к. 210
Силикат калия
Хлорид натрия
Силикат натрия
Ионол
Барит
Вода
Бентонит
КИЦ-85/700
Силикат калия
Ионол
Вода
Бентонит
КИЦ-85/600
Силикат натрия
Ионол
Темпера.тура тер мостатирования, С
Время термостатировйния, ч в а ее
1073272
Продолжение табл. 1
Компоненты бурового раствора
Температура тер мостатирования, ОС
Раствор, Р ремя ермотатиования, после термостатирования
2 3 3 см с ИГС/см г/см
Буровой раствор Р. 1 22,00 5,9 0,0
Ионол
Буровой раствор Р 1 9,0 5,9 0,0
И онол
Буровой раствор Р 1 8,0 6,1 О/14
1,03 6,6 210
1,03 7,0 215
1,04 7,9 230, 1,03 7,4 250
31,0 5,2 5/8
1,05 8,8 260
1,05 8,5 275
7,2 23/36
5,9 18/28
7,5
9,5
1,08 9,3 275
1,07 8,6 275
6,0 6,8 23/33
8,5 5,7 17/26
Ионол
Буровой раствора Р 1 40,0 т.к. 210
1,0.7 7,9 275
8,5 5,8 5/8
1,04 8,7 275
Ионол
Вода
40 5,1 О/О .
1 22 6 6 200
Бентонит
КМЦ-85/700
Хлорид, натрия
Вода
Буррвой раствор: Р 1, 8ф5 8ю8 14/21 1г27 8i5
230
Силикат натрия 31 0 34 3. 110/158 1,25 8,1
250
1,26 8,7
Буровой раствор Р 11 40
Силикат. калия, 230 т, к. 210.
Силикат калия
Ионол
Буровой раствор Р 1
Силикат калия
И онсл
Буровой раствора Р 1
Силикат натрия
Силикат калия
Ионол
Бентонит
КМЦ-85/700
Силнкат натрия
Показатели бурового раствора
107.3 272
Продолжение табл.
Время термостатирова-, ния, ч
Температура тер мостатирования, ос после термостатирования
Т1о СИСа о ф с МГС/cM* r/с рН
890 tt см>
Буровой раствор 9 11 14 0 6,2 О/О- 1,23 6,8
Ионол
215 . 2
1,25 8,4
Буровой раствор Р 11 8,5 8,2 8/13
250
Силикат калия
Ионол
Буровой раствор Р 1 6,0 8,8 9/13
16.
1 28 9,5
1,28 8,8
250 9,5 6,9 6/10
Силн к ат калия
250
И онол
Буровой раствор Р 11 6,0 9,0 9/13 1,28 9,6
250
Силикат натрия
250
9 О 7 3 7/10
1,28 8,8
Ионол
6,5 14,1 16/26 1,47
275
275
250
250
Хлорид натрия
275
20,Раствор, Компоненты бурового
Р раствора
Бентонит
КИЦ-85/700
Силикат калия
Ионол
Барит
Вода
Бентонит
КМЦ-85/700
Силикат натрия
Ыьнол
Варит
Вода
Бентонит
КЩ -85/700
Силикат калия
Ионол
Вода
Показатели бурового раствора
10,0 7,4 9/13 1,45 8,9
6,0 11,4 27/40 1,79 9,5
9,5 8,1 21/36 1,78 8,8
9,5r 5,0 Î/О 1у04 8,5
1073272
13
Продолжение табл. 1
Компоненты бурового раствора
Показа ели бурового раствора
Температура термостатирования, ОС
Время термостатирования, ч
Раствор, М
Ф после термостатирования
T СНС g(() г, рН с МГС/см r/cd
Взо i см
12,0 5,4 О/О 1,02 8,3 260
Бентонит
КМЦ-85/600
Силикат натрия.
Ионол
Вода
П р и м е ч а н и е: 1. КМЦ-85/700 — из промышленной партии с характеристиI ками СП=774, C3 = 82,6, содержание, Ъ: эфир 51,3, гель-фракция 3,9.
2. Силикат натрия или калия, модуль соответственно 2,84 и 2,80, плотность 1,4 г/см, 1
Таблица 2
Компоненты бурового раствора
Раствор, ч Р
Показатели бурового раствора
Содержа ние ком нентов, Ъ до термостатирования
Т„„, СНС р, Z, рН с МГС/cM г/см З з см
5 0 1,8
Бентонит
КМЦ-85/700
Силикат калия
Ионол
Вода
Бентонит
КИЦ-85/700
Бура
Ионол
Вода
Бентонит
КМЦ-85/700
Хлорид натрия
Силикат натрия
Ионол
Вода
10,2 30/54 1,05 9,8
0,8
2,8
0,2
Остальное .5,0 1,8
9,8 14/22 1,04 9,9 (прототип) 0,8
0,5
0 5
Остальное
5,0 2,0
17,8 24/36 1,28 10,7
2,5
30,0
7,0
1,0
Остальное
1073272
16.Продолжение табл. 2 з I
ЮЮЮЮЮЮЮЮЮ»В ЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮ ЮЮЮЮЮЮЮ»В ЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЮЙВВВ»ВЮЮЮЮЮЮЮЮ»ВЮЮВ»ЮЮЮЮ п Покаэатели бурового раствора
Компоненты бурового раствора
Раствор, 9
ЮЮЮ ЮЮЮЮЮЮЮ»
ЮЮЮЮЮЮ рН
830 t см Э
Ю Ю Ю Ю»В»В Ю Ю ВВВ
° »ЮЮЮЮЮЮ»
ЮЮЮЮЮЮ
10 9
4 Бентонит
5,0
2,0
КИЦ-85/700 (прототип!
2,5
Хлорид натрия
30,0
Бура
2,0
2,0
Остальное
3,0 2,5 15,4
12/19 1,27 10 8 кмЦ-85/700
2,5
Хлорид натрия
30,0
7,0
1,0
Остальное
3,0
2,5 11, 1 О/О
Бентонит
1,27 11,0
КИЦ-85/700 (прототип1 Хлорид натрия
2,5
30,0
Бура
Ионол
2,0
2,0
Вода
Продолжение табл. 2.
Раствор Компоненты бурового
Р раствора
Показатели бурового раствор после термостатирования
В 30 Two ° CHC Mo i Х см с МГС/cM 2 г/см 3
Бентонит
18/28 1.05 8,5
275
7,5 5,9
95 5,3 14/23,1,05 8,3 275
Ионол
Вода
Бентонит
Силикат натрия
Ионол
Вода кмЦ-85-700
Силикат калия
Ионол
Вода
Содержа ние ком неитов, В до термостатированмя
° » »ВЮ Ю ЮЮЮЮЮЮ с ИГС см г см
Ю ЮВ» ЮЮЮ
14, 8, 3/6 1,28 емперату а термотатироо ания, С
Время термостатирования, ч
1073272
Продолиение табл. 2. агав Е ев а ю в à а аа Ю юВ ЕВ ав ав ю ю м еВ
° М4ВаВВЮВЮВЮЮВ йовеоиеитм бурового фаФЙВОфй
Фасаде©9, Э
Время термо-. статирования, ч
Температу ра термостатирования, С йаваэааюавйв
4В аО ю Я Ю ю ВЬ або Ю ЮВ М ю ю эа Ю М 4В ю ю
65690/3
9,5 5,4 О/О
2 прототип
1,04 8,6
1,04 8,3
275
275 4
6,0 8,8 9/13
1,28 9,6
1.28 8,9
250
9,5 6, 8 6/10
250
4 прототип
6,5 6,9 О/О
9,5 5,7 О/О
1.28 9.5 250
1,27 8,6 250
КМЦ-85/700
Бура
6,5 7,2 6/10
9,5 5,8 4/7
1,27 9,4 . 250.
1 27 8 7 250
1,26 9, 2 250
1,25 8,3 250. б прототип
7,5 5,7 О/О
12,0 5,2 О/0
Хлорнд натрия
Бура
Ионол
Вода
ВНИИПИ Заказ 269/23 Тираи 634 Подписное
ЮЮ Ю Ю Ю Ф Ю Ю Ю
Филиал ППП "Патент", r.уигород, ул. Проектная. 4
Бентонит
КИЦ-85««700
Бура
Ионол .
Вода
Бентонит
КИЦ-85/700
Хлорид натрия
Силикат натрия
Ионол
Вода
Бентонит
Ионол
Вода
Бентонит
КИЦ-85/700
Хлорид натрия
Силикат натрИя
Ионол
Вода
Бентонит
КМЦ-85/700
ЮЮФВВЮЮЮВФ ЮЭ Ю Ю
Показатели бурового раствора после термостатирования
° ВЭФ ВВВЬ Ю ф
В а, Т „CHC q(gy, g, рН см с ИГС/см г/см 3
