Способ приготовления бурового раствора на углеводородной основе

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности. Цель - снижение показателя фильтрации при 200°С и улучшение структурно-механических свойств раствора. Для этого предварительно осуществляют термообработку мела при 350-450°С в течение 4 ч и последовательно вводят компоненты в дизельное топливо при следующем их соотношении, мас.% : дизельное топливо 39,9-54,1

высокоокисленный битум 5,8-8,2

синтетические жирные кислоты (к.о.) 0,93-1,31

гидроксид натрия 0,07-0,09

полиорганоэтоксисиланы (силоксаны) ПОЭСС 1,0-2,6

термообработанный мел 35,9-50,1. Использование данного способа позволяет улучшить технико-экономические показатели за счет увеличения скорости бурения. 2 табл.

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 111). (1) С 09 К 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ П4НТ СССР (21) 440586 7/24-03 (22) 08. 04.88 (46) 30.11,90. Бюл. № 44 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого pa зведочног о бурения (72) М. С. Окунев, Л.П. Сергиенко, Ю.Ф. Логинов, В.А. Иванова и Н.Л. Радковец (53) 622.243.144 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 905259, кл. С 09 К 7/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1263705, кл. С 09 К 7/06, 1979. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО

РАСТВОРА НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ (57) Изобретение относится к нефтяИзобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к способу приготовления промывочных жидкостей, которые могут использоваться для вскрытия продуктивных пластов.

Целью изобретения является снижение показателя фильтрации при 200 С

0 и улучшение структурно-механических свойств раствора °

Способ приготовления бурового раствора состоит в последовательном введении высокоокисленного битума, синтетических жирных кислот, гидроксида натрия, полиорганоэтоксисиланов (силоксанов) ПОЭСС и предварительно термообработанного мела в дизельное топливо и их перемешивании, 2 ной и газовой промышленности. ЦеЛь— снижение показателя фильтрании при

200 С и улучшение структурно-механических свойств раствора. Для этого предварительно осуществляют термообработку мела при 350-4500С в течение

4 ч и последовательно вводят компоненты в дизельное топливо при следующем их соотношении, мас.Е: дизельное топливо 39,9-54,1; выаокоокисленный битум 5,8-8,2; синтетические жирные кислоты 0,93-1,31; гидроксид натрия 0,07-0,09; полиорганоэтоксисиланы (силоксаны) ПОЭСС 1,0 -2,6; термообработанный мел 35,9-50, i Использование данного способа позволяет улучшить технико-экономические показатели.за счет увеличения скорости бурения. 2 табл. термообработку мела проводят при

350-4500С не менее 4 ч.

На поверхности природного мела наряду с процессами дегидратации, начинающимися при низких температурах, идет процесс декарбонизации поверхности с получением специфической структуры декарбонизированного кальцита (СДК) с образованием полирадикальной поверхности.

На полирадикальной поверхности мела активно сорбируются молекулы полиорганоэтоксисиланов (силоксанов).

Образование на поверхности частиц мела прочного защитного слоя полимера способствует надежной гидрофобизации утяжелителя. Упрочнение би- тумной структуры полимером в сочета-.1609811 г

50 силоксан (ПОЭСС)

Мел термообработанный1,8

43,0 нии с мелом, поверхность которого надежно гидрофобизирована, способствует повышению устойчивости коллоидной системы к фазовому равновесию при повышенных температурах, снижению показателя фильтрации при 200"С, улучшению его структурно-механических свойств, В табл.1 представлены результаты использования мела, термообработанного при различной температуре.

Как видно из табл.1, снижение показателя фильтрации при 200 С, достигается при использовании мела, t5 термообработанного при 350-450 С в течение 4 ч. При снижении температуоры термообработки менее 350 С (раствор 1-3) наблюдается большой1показатель фильтрации при 200 С. При тер- 20 мообработке более 450 С (раствор

13-15) дальнейшего снижения фильтрации не наблюдается, но происходит эагущение раствора, что также нежелательно. 25

Время термообработки должно составлять не менее 4=ч.

Использование термообработанного мела в течение 2 ч не дает положительного эффекта, фильтрация такого 30 раствора составляет 3-4,5 см,за

30 мин, что в 2 раза превышает фильтрацию раствора, приготовленного с термообработанным мелом в течение

4 ч. Термообработка мела в течение

6 ч не приводит к ухудшению свойств раствора, но является в данном случае необязательным, т. е. улучшения технологических свойств по сравнению с 4-часовой обработкой нет. 40

Пример 1. Раствор на углево-. дородной основе, утяжеленный мелом термообработанным, готовили в лабораторных условиях в мешалке фрезерно-струйного типа при следующем соот- 45 ношении компонентов, мас.Ж:

Дизельное топливо 47,0

Высокоокисленный битум 7,0

Натриевые мыла синтетических жирных кислот (кубовые остатки) 1 „2

Полиорганоэтоксисилан55

Дизельное топлино

Высокоокисленный битум

Натриевые мыла синтетических жирных кислот (кубовые остат ки)

Полиорганоэтоксисилан — силоксан (ПОЭСС) 39,9

7,0

1,2

1,8

Дизельное топливо, нагретое до

70 С, заливают в мешалку - 345 мп (47 мас.Х), всыпают высокоокисленный битум 42 г (7,0 мас.Ж). Время их совместного перемешивания 20мин.

Затем вводят синтетические жирные кислоты (кубовые остатки) и расчетное количество омыпителя — гидроксида натрия, итого нейтрализованных жирных кислот 7,2 r ((11,2 мас.Ж) . После 10 мин перемешивания в раствор вводят совместно мел 258 г (43 мас.Х) предварительно термообработанный при 400ОC в течение 4 ч, и полиорганоэтоксиснлана 8,9 .мп (1,8 мас.Ж).

Время перемешивания мела термообработанного и полиорганоэтоксисилана составляет 30 мин. Общее время приготовления раствора 60 мин.

Приготовленный раствор имеет следующие параметры: плотность 1, 17 г/см, условная вязкость составила 7 с, статическое напряжение сдвига

120,4/144,6-10 Па, фильтрация0 см /30 мин. Замер исходных параметров проводят через сутки после приготовления раствора.

Приготовленный раствор подвергают термообработке до 200 С и измерению показателя фильтрации при этой температуре. Термостатирование производят

2 ч, измерение фильтрации 30 мин.

После термостатирования раствор имеет стабильность 0,00 г/см, фильтра-, 3 цня при 200 С вЂ” 1,5 см . Раствор как после приготовления через сутки„так и после термообработки в течение 2 ч, имеет небольшие зна |ения вязкости, текучий, обладает хорошей седиментационной устойчивостью, имеет низкую фильтрацию при 200 С.

Пример 2. Раствор.на углеводородной основе готовят в лабораторных условиях по технологии, описанной в примере 1 при следующем составе компонентов, мас, Ж:

9811 6 ная вязкость 6 с,статическое напряжение сдвига 96,2/120,9i10 Па, фильтрация - 0 см /30 мин.

После термостатирования (200 С) замеряют показатель фильтрации, он составил 2,0 с» за 30 мин. Снижение концентрации мела термообработанного

160

7,0

Мел термообрабо- танный 50,1

В 292 мл (39,9 мас.X) дизельного топлива при 70 С вводят 42 г битума (7,0 мас. ), перемешивают 20 мин.

Затем вводят синтетические жирные кислоты (кубовые остатки) и расчетное число омыпителя - гидроксида натрия, итого нейтрализованных жирных кислот 7,2 г (1,2 мас. ). Затем перемешивают 10 мин. Мел, предварительно термообработанный при 400 С в течение 4 ч, вводят в раст вор совместно с полиорганоэтоксисиланом— силоксаном (ПОЭСС) и перемешивают

30 мин. Общее время приготовления раствора 60 мин °

Приготовленный раствор имеет следующие параметры: плотность t 26 г/см, 3 условная вязкость 10 с, статическое напряжение сдвига 18 7, 2/204,8 . 10 Па, фильтрация 0 см /30 мин.

Приготовленный раствор подвергают термообработке при 200 С и замеряют при этой температуре фильтрацию.

Показатель фильтрации при 200 С составляет 2,0 см за 30 мин. Но седимеитационная стабильность — 0 01 г/см

Ъ

Структурно-механические показатели (условная вязкость, СНС) увеличиваются, это связано с загущающим эффектом, оказываемым мелкодисп ерс ной твердой фазой (мелом) . Содержание мела термообработанногс 50,1 мас.7 в растворе данного состава является предельно допустимой концентрацией.

Пример 3 ° Раствор на углеводородной основе готовят по техноло гии (пример 1)при следующем составе компонентов, мас.7.:

Дизельное топливо 54,1

Высокоокисленный битум

Натриевые мыла синтеприводит к увеличению показателя

10 фильтрации, к снижению структурно- * механических показателей.

Составы н параметры растворов на углеводородной основе, зависимость качества растворов от концентрации

15 компонентов раствора представлены в табл,2.

Оптимальное содержание активного утяжелит еля — мела термообраб отанно20 го составляет 35,9-50,1 мас.7. При концентрации мела менее 35,9 мас.% пока з атель фильтрации 5, 0 см, а при

3 более 50,1 мас.7 показатель фильтрации 2,5 см, происходит увеличение

25 структурно-мехавическпх показателей и снижение седиментационной стабильности раствора ° Оптимальным содержанием полисрганоэтсксисиланов — силоксанов (ПОЭСС) в растворе является

1-2,6 мас.7.. Снижение ПОЭСС менее

1 мас. приводит к увеличению показао теля фильтрации при 200 С, увеличение концентрации ПОЭСС более 2,6мас. приводит к загущению раствора, что нежелательно, без улучшения показателя фильтрации.

Бысскоокисленный битум необходимо вводить в раствор ст 5,8 дс 8,2мас.7., 4р так как снижение содержания битума приводит к ухудшсншо седпментационной устойчивости и увеличению фильтрации раствора, увеличение содержания битума в растворе более 8,2 мас./

45 приводит к ухудшению структурно-механнч ес кнх лска затея ей.

1,2

1,8 тич ес ких жирных кислот (кубовые остатки)

Полиорга ноэтоксисила ксилокса н (ПОЭСС)

Мел термообработанный Параметры исходного дующие: плотность 1,10

35 9 раствора слег/см условДизельное топливо необходимо поддерживать в растворе в пределах 39,95Р 54,1 мас.7, натриевые мыла синтети. ческих жирных кислот в пр.еделах 11,4 мас.7. Снижение содержания дизельного топлива менее 39,9 мас.7, натриевых мыл СЖК менее 1 мас./ приводит

55 к увеличению показателя фильтрации при 200 С до 2,5-3 5 см за 30 мин.

Увеличения содержания мыл СЖК более

1,4 мас.7. загущает раствор, а увеличение дизельного топлива более

16098

5,8-8, 2

О, 07-0, 09

35,9-50, 1

Таблида

Параметры раствора после термообработкя при 200еС, 300 ат

Условия термообрвботки мела рвиетры исходного раствора при

20 С

Раствор

Локвэвтель бил ьтрв пнн ° си эв зо ен

Поваветель

6яльтра»

ttgtt

ctt ва

30 мвв

Статическое иапряиеняе сдвига

10 Ла

Седниентад. Устоячивостьт и/ск

Условнав инакость, Т 200/100

Вреаеа тер кообработ эя, t

Статическое ивпряиение сдвига, 1Î- tie — г

Условнвн вя s-. кость< с, Т

200/100

Температураа теркообрвботкя, 4С отость, /ма

1 10 мин иин

1 10

Nl tt мин

1,17

1,17

1 ° 17

I. 17

1,17

1, I 7

1,17

Ii\7

1, 17

1,17

1,17

1, 17

1,17

1,»

1,17

76 102,ог

92 112,01

9о 12о О 01

96 120 О, 00

100 140 0,00 .120 129 0,00

l6O О,ОО

168 250 О, 00

170 235 О, 00

1 08 134 О, 00

112 34 o,оо

1зо 164 о,oo

»4 156 О ОО

196 244- 0,00

205 248 О, 00

1

1 о о .о о о

0 о о

0 о. о

64 92

88 1ОО

80 112

100 115

11О 1ЗО

112 120

t00 118

120 150

1tS 135 I 25 140

84 112

100 150

120 135

150 190

130 192

4,5

4,5

4,О

4, 00

1, 5

1,5

3.5

1 ° 5

1 S э,о

1,5

1,5

3,5

1 ° 5

1,5

6,0

7,0

6 ° 5

7,О

8,0

7,5

9,0

11

9,О

12

ll

14

1S. 5,0

o,о

5,5

6,0

6,5

7,0

6,5

7,0

8,О

6 5

7,О

7,5

9,0

10 ° 5

12,00

l зоо

2 эоо

3 эоо

4 Э5О

S 350

6 350

7, 4ОО

8 400

9 400

1О 450

11 450

12, 450

13 500

14 SOO

15 500.

Состав раствора сля19эняай, мас.X: дяэельиое топливо 47; высокоокисланюа1 битум 7; Colic 1,121 гидроксид натрия 0,08а

ПОЭСС 1,81 мел 43.

54,1 мас.% увеличивает показатель фильтрации 5,0 cM sa 30 мин.

Использование термообработанйаого мела, обладающего активной полирадикальной поверхностью в РУО, содержащем полиорганоэтоксисиланы — силоксаны (ПОЭСС), позволяет исключить из состава раствора бентонитовый глино21орошок, оказывающий разрушающее воздействие на фазовую устойчивость раствора при высоких температурах, что приводит к резкому увеличению показателя фильтрации при 200 С.РУО, утяжеленные термообработанным мелом, имеют низкие значения показателя Фильтрап35и при

200 С, хорошую седиментационную устойчивостье Снижение содержания битума за счет упрочнения коллоидной структуры полимером в сочетании с мелом,.имеющим активную поверхность, надежно гидрофобизированного полиорганоэтоксисиланами (силоксанами), улучшает структурно-механические показатели раствора. Раствор более текучий, седиментационно устойчивый к воздействию высоких температур и имеет низкие значения показателя фильтрации, т ° е. не требует доработки раствора в процессе бурения.

Все это позволяет использовать его в условиях бурения глубоких скважин. в

11 8 формула изобретения

Способ приготовления бурового раствора на углеводородной основе, включающий последовательное введение высокоокисленного битума, синтетических жирных киспот, гидроксида натрия, полиорганоэтоксисиланов (снлоксанов) ПО ЭСС, мела в дизельное топливо, их перемешивание, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения показателя фильтрации при

200 С и улучшения структурно-механических показателей раствора, меп перед введением в раствор подвергают термообработке при 350-450 С не менее 4 ч, прээ этом указанные компоненты раствора берут при следующем соотношении, мас.%:

Дизельное топливо 39,9-54, 1

Высокоокисленный битум

Синтетические жирные кислоты 0,93-1,31

Гидр о ксид натрия

Полиорганоэтоксисиланы (силоксаны)

ПОЭСС 1,0-2,6

Термообработанный мел

1б09811

ЗО3888о ,ооооооо1

8333

ОООО

383$ оооо

oo о со ф . c3n,ммм««Ф у ое е

В ° 1 °

ОФ Ф4е

Щ О Ф4 еЧ ф

° ° ом еач л

Р о

° °

«е»

1 у чее ч

1 ° б Ве М °

ЕЧ фФ4 1 ° еч лемом«

° «е» ф Е чмчм

4Ч Ф4 g ЕФ

«м «« ф л

Ям ф Ф оо

РЯ Ф

° еч ф °

Ф4 «

e÷ .о ф

Фе О

° -меф

1 лмм

« ° ° РЕЛФ4 еч еч

Ol Я N.е» м

ООООООО OOOÎ ОООО ОО

ФЧЕ4Ч

ЕЧ «4 емомч еячя

- еч

Ф4РЕФ4 Е

° ««1 1«ф 444 ° ф ОЧчЧ О ° ЕЧ ф 4Ч

«1.оо

Ol

° Ф е м Ф

1 1 1«NNe 4Ч фмея«о

W eh C44

1 ° «« оо«ф

Се4 т O «

«еч««

Е 444 М б 1

Ф Ф

° «

4О

4Ч ф

Оо

444

4Ч ф «ее о

«леччм фо

4Ч лллл

° е °

° ° б °

° » ° л

« лллл

«е»

4 ° а «

° » ° ° дел

° ° б лл в ° б а лл

° е»

1 е а ° о

38:

П еч«О в « °

Ф4 ф О о а ° ° 1 мумм

ММ Ф ° оооо оооо

° ° б а а б а б

4 1МММ ММ4ееМ

ФФ Е Ф Ф ФЕФ оо

° °

М ееe

Ф Ф ел

1 1 еч м ф ффффф

° «а « ° °

4О ф ф а °

Ф о

1 ° о ф ф

° °

1 °

° °

88 8888 88

88888 ооес оо оо

8 о оо яя оо а ° а ° о о оо,оооо оо

Ьо ооооо оооом gg оо

4Ч CV

° е» ео

° Ф м лФ, ° °

ОО

ЕЧ 4Ч

° °

° ° ° а в в а

° е» е» в

° ° а 1

« «° б °

° е

1 «б °

° ° а а е °

О

« о

ooлф мм

1 «б 1 «1 ллмм фф м

В м«мм афл о

° ° ° а ° б 1

ЕЕР elec+ М

44ЧЧ М оооооо

° В ° б 1 °

Л Л Л Л 4 е Л М оооо

1 ° ° а

ЛЛ4 ЛМ а о л а

yо«мчм а

«а а в б °

МФЯЯФ Ф 44 о л ч о 4се44о а

° 1 а ,Ф Е л л

Ф Ф Ф

О ММЧЮЕ4«РФ О

М 4Ф Фе Е Л ф Ф N ЕЧ

N м °

4ао44 ооФео оасесо оооо оо

4ЕЕЕЕ ЕЕ44ЕММ NММ,М МNРМ 4ЧЕЕ