Способ обработки бурового раствора карбоксиметилцеллюлозой

 

Сущность изобретения : в буровой раствор последовательно вводят феррохромлигносульфонат (ФХЛС) и водный раствор цемента с карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ) при их массовом соотношении 0,1-1,1. КМЦ вводят в раствор не менее 0,08 мае.ч. от массы бурового раствора, ФХЛС в количестве 1,5-2,3 мае.ч. от массы вводимой в раствор КМЦ. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708635/03 (22) 21.06.89 (46) 30.04.92.Бюл.¹ 16 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В.С.Котельников, С.Н.демочко, М.П.Мельник и В.П.Микитчак (53) 622.243.144.3(088.8) (56) Регламентирование составов и показателей свойств буровых растворов.— Обзорная информация, Нефтяная промышленность

Сер. М .:Бурение. 1979,с,10, Рязанов Я.А., Справочник по буровым растворам, M. Недра, 1972, с.44.

Изобретение относится к бурению скважин и может использоваться при регулировании свойств буровых растворов, Известен способ обработки бурового раствора феррохромлигносульфонатом (ФХЛС), который используют для уменьшения вязкости и предельного напряжения сдвига.

Недостатком способа является то, что

ФХЛС при данной обработке не позволяет снижать водоотдачу раствора и увеличивать стабильность его свойств.

Наиболее близким по признакам и технической сущности к предложенному является способ обработки бурового раствора путем последовательного ввода в него карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), ФХЛС и цемента.

К недостаткам способа относится недостаточная эффективность в снижении водоотдачи и стабильности раствора.

ЯХ 1730118 А1 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА КАР БОКСИМЕТИЛ ЦЕЛЛ ЮЛ ОЗОЙ (57) Сущность изобретения: в буровой раствор последовательно вводят феррохромлигносульфонат (ФХЛС) и водный раствор цемента с карбоксиметилцеллюлозой (KMLl) при их массовом соотношении 0,1-1,1. КМЦ вводят в раствор не менее 0,08 мас,ч. от массы бурового раствора, ФХЛС в количестве 1,5-2,3 мас.ч. от массы вводимой в раствор КМЦ. 2 табл.

Цель изобретения — уменьшение водоотдачи и повышение стабильности раствора.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу в буровой раствор последовательно вводят ФХЛС и реагент, содержащий цемент и КМЦ в массовом соотношении 0,1-1,1, при этом минимальное количество вводимого КМЦ должно составлять 0,08% от массы бурового раствора, а количество ФХЛС вЂ” 1,5-2,3 мас,ч, от вводимого в раствор КМЦ, Согласно способу обработки происходит сшивка КМ Ц и образование пространственной структуры полимера в буровом растворе. При этом повышается стабильность раствора и его свойств, уменьшается водоотдача по сравнению с обработкой, при которой эти реагенты вводятся в другой последовательности и в других соотношениях.

При массовом соотношении ФХЛС к

КМЦ, равном 1,5-2,3, образуется наиболее стабильная во времени система сшитого

1730118

10 полимера, За пределами этого соотношения стабильность раствора уменьшается, возрастает его водоотдача. Оптимальное количество цемента, являющегося в новом способе регулятором структурно-механических свойств и водоотдачи, является 0,1-1,1 от количества вводимого в раствор КМЦ.

При меньшем соотношении происходит рост структурно-механических свойств при одновременном росте водоотдачи раствора, при превышении данного соотношения возрастает водоотдача раствора. Минимальное количество КМЦ в 0,08% определено как нижний предел, при котором образуется пространственная структура полимера при его сшивке в неминерализованных буровых растворах с высокой концентрацией твердой фазы (более 15%). С уменьшением содержания глинистой фазы в растворе нижний предел содержания КМЦ возрастает и еще больший расход КМЦ требуется в минерализованных буровых расrE,opax, Оптимальное количество КМЦ определяется в каждом конкретном случае по результатам лабораторного анализа.

Пример 1. В емкость наливают

1000 г бурового раствора, добавляют 1,6 r порошкообразного ФХЛС и перемешивают электрической мешалкой в течение 20 мин до полного растворения реагента, затем добавляют 20 г реагента, содержащего 4%

КМЦ, 4,4% цемента, остальное вода, и раствор перемешивают в течение 30 мин. После этого измеряют параметры раствора, Пример 2. В емкость наливают

1000 г бурового раствора, добавляют 10 г 30%-ного водного раствора ФХЛС и перемешивают в течение 5 мин. Затем добавляют 200 r рpеeа г еeнHтTа, содержащего 1% КМЦ, 0,1% цемента, остальное вода, и перемешивают в течение 30 мин. После этого измеряют параметры раствора.

Пример 3. В емкость с 1000 г бурового раствора добавляют 63,3 г 30%-ного водного раствора ФХЛС и содержимое перемешивают в течение 5 мин, Затем добавляют

250 г реагента, содержащего 4% КМЦ, 2% цемента, остальное вода, и перемешивают раствор в течение 30 мин. Измеряют параметры раствора, Пример 4. В емкость с 1000 г бурового раствора добавляют 23 г порошкообразного

ФХЛС и раствор перемешивают в течение

20 мин. Добавляют 200 г реагента, содержащего 5% КМЦ, 4% цемента, остальное вода, и перемешивают в течение 30 мин. После этого измеряют параметры раствора.

В табл.1 приведены параметры раствора, пробы которых были отобраны с бурящихся скважин.

После измерения параметров растворы обрабатывали по известному и предлагаемому способу. По известному раствор обрабатывался путем поочередного ввода

КМЦ-600, ФХЛС и цемента, при этом использовалась разная последовательность введения указанных реагентов. КМЦ при обработке вводили в виде 5%-ного водного раствора, ФХЛС и цемент вводили в сухом виде. После введения каждого реагента растеор перемешивали электрической мешалкой в течение 30 мин, что обеспечивало полное их растворение. Параметры измерялись через 24 ч после обработки, По предлагаемому способу растворы об, абатывали следующим образом.

Готовили реагент, содержащий 5%

КМЦ-600, расчетное количество цемента, остальное вода. Для этого сначала в воде затворяли КМЦ, затем цемент, при этом после ввода каждого компонента состав перемешивался электрической мешалкой в течение 30 мин, Затем в пробу бурового раствора вводили расчетное количество

ФХЛС и раствор перемешивался в течение

5 мин, после этого вводили расчетное количество приготовленного реагента и перемешивали раствор в течение 30 мин, Через 24 ч измерялись параметры раствора.

Сравнительные показатели раствора после обработки по известному и предлагаемому способам и риведены в табл.2, там же приведены составы реагента, содержащего

КМЦ и цемент (или известь), а также расход компонентов на обработку. Для всех исследуемых растворов при предлагаемом способе обработки получено наибольшее снижение водоотдачи и увеличение стабильности растворов.

Для обработки растворов по предлагаемому способу использовались следующие составы комплексного реагента, Для раствора 1% КМЦ 5, портландцемент для горячих скважин (или известь) 0,5, вода остальное. Для раствора 2,% КМЦ-5 строительный цемент ПЦ-500 (или известь) 5, вода остальное.

Для раствора 3,% КМЦ-5, гипсоглиноземистый цемент (или известь) 5,5, вода остальное. Для раствора 4: КМЦ-5, расширяющийся цемент НЦ-1 (или известь)

5,5, вода остальное.

На буровой обработку бурового раствора проводят следующим образом.

Сначала вводят по циклу расчетное количество ФХЛС в порошкообразном виде или в виде его водного раствора. В первом случае для повышения скооости растворения ФХЛС вводят через перемешивающее устройство, например, ФСМ. Во втором слу 1 730118

Таблица 1

Т

Раст- месторождение

I вор

Глубина скважины, при которой отбиралась проба раствора, и

Раранетры раствора

1Ргагенты, которнии обраоатыСкважина

Условная бодоот-! " С з" 1/I 0 ни. вязкость, дача, с

Па

30 нин

Содержа- Содержание КС1; ние НкС1, нас.2 нас.2

;Стабиль h0CTI

Плотност ь вался буровой раствор в процессе бурения до взятия прооь1

1,14

1,62

l 24

9 0,5/1,1. 0,043

336

1306

Пролетарское ПХГ

Кегичевское ПХГ

Матвеевское ГКН

Новоукраинское ГКМ

М.",Р

КМЦ, КССБ, ФХЛС

Кмц, КСС6

КНЦ, ФХЛС

2621

4149

5 8,1/11,5 0,015

7 6,0/0.3 0,029

12 О/О 0,041

56

1О1

3,5

1,24

23,5.40

55 чае предварительно готовят концентрированный водный раствор ФХЛС, например, в глиномешалке. После этого в буровой раствор по циклу вводят водный раствор

КМЦ с цементом, который также готовят в глиномешалке или другой емкости для приготовления водных растворов реагентов.

Для ускорения процесса обработки ввод указанных реагентов в буровой раствор можно совмещать. В этом случае ближе к устью скважины в желобную систему при циркуляции вводится ФХЛС в порошкообразном виде или его водный раствор, а ниже по желобу вводится водный раствор КМЦ с цементом. Для ускорения растворения и перемешивания реагентов в растворе последний пропускают через перемешивающее устройство, например, ФСМ. Обработку можно проводить как в течение одного цикла, так и нескольких. Количество реагентов при обработке определяют по результатам лабораторного анализа в зависимости от параметров раствора, которые требуется получить.

Использование способа позволяет уменьшить расход реагентов, увеличить показатели работы долот, уменьшить прихватоопасность труб в скважине и осложнения, 5 связанные с потерей устойчивости ствола скважин, Формула изобретения

Способ обработки бурового раствора

10 карбоксиметилцеллюлозой, феррохромлигносульфонатом и цементом, о-т л и ч à ê3шийся тем, что, с целью уменьшения водоотдачи и повышения стабильности раствора, последовательно вводят в буровой

15 раствор феррохромлигносульфонат и водный раствор цемента с карбоксиметилцеллюлозой при их массовом отношении

0,1-1,1, при этом карбоксиметилцеллюлозу вводят в раствор не менее 0,08 мас.ч. от

20 массы бурового раствора, а феррохромлигносульфонат вколичестве 1,,5-2,3 мас,ч, от массы вводимой в раствор корбоксилиметилцеллюлозы, 1730118

Таблица 2

Параметры раствора после обработки

+++

Количество реагентов при обработке, мас. К, и порядок их ввода в раствор при обработке

«к;

Номер раствора

Условная Водоот- 1СНС за вязкость, дача, 1 1/10 мин, с см /30 мин j Pa

Стабильность

Плотность г/см

КНЦ ФХЛС Цемент

26 7

25 7

29 8

20 4

0,5/0,8 0,018 с известью 1,13 22 мас.2: КМЦ - 0,5; ФХЛС вЂ” 1, цемент (известь) - 0,5

3 2 1,60 н/т

2 3 1,60 165

3 1 1,60 н/т по предлагаемому способу с 1,60 65

Расход реагечтов, с известью 1,60 81 3,5 . реагентов при обработке, мас,2: КНЦ вЂ” 1; ФХЛС - 1,7; цемент (известь) 0,002

Расход

0,002

1 20

39 с известью

Расход реагентов при обработке, мас. а: КМЦ - 1,5;

ФХЛС - 2,25; цемент (известь) 1 2

2 1

Обработали по ментов

1,19 39

1,19 34

1,19 45

1,19 26

1 предлагаемому способу с це2, 1/3,2 0,002

1,19 29

1,5 с известью

Номер раствора соответствует номеру раствора в табл. 1

Количество реагентов для обработки буровых растворов приведено в процентах от массы бурового фУ раствора в колонках против наименования реагентов приведена очередность их ввода в буровой раствор при обработке.

« «» Параметры измерялись через 24 ч после приготовления растворов.

45

Составитель В. Котельников

Редактор М. Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор С). Кундрик

Заказ 1487 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2 3 ! 3

2 1 по предлагаемому способу с це1

3

Обработали ментом

1

Обработали цементом

1 2

1 3

2 1 по предлагаемому способу с це3

3

Обработка ментом

1,13

1,13

1,13

1,13

1,20

1,20

1,20

1,20

78

109 н/т

8

8,5

2,5

2,5

3,5

2

1,5

2 г5

0,5

1,1/1,4

1,0/1,2

1,5/1,9

0,3/0,6!

О,1/13,7

8,9/11,0

10,9/15,3

3,2/4,8

4,9/6,8

1,1

4,7/6,9

7,1/9,9

8,7/10,9

2,5/4,8

3,8/5,7 — 1,65

2,9/4-,8

2,6/3,9

3,5/5,3

1,5/2,6

0,026

0,027

0,024

0,015

0,01

0,012

0,009

0,00

0,015

0,01

0,008

0,00

0,004

0,003

0,004

0,00