Біополімерний буровий розчин

БюполІмерний буровий розчин, який містить біополімер, гумати лужних металів (вуглелужний реагент або гуматно-калієвий реагент) і воду, який відрізняється тим, що додатково вводять полімерний понижувач фільтрації та солі лужних та/або лужноземельних металів, а компоненти беруть у наступному співвідношенні, мас. %: біополімер (ксантанового типу) гумати лужних металів (вуглелужний реагент або гуматно-калієвий реагент тощо) полімерний понижувач фільтрації (поліаніонна целюлоза або карбоксиметилцелюлоза, або карбоксиметилосіетилцелюлоза, або оксіетилцелюлоза тощо) солі лужних та/або лужноземельних металів (КСІ, NaCi, CaCI2, MgCb, бішофгт) вода Корисна модель стосується полімерних бурових розчинів для буріння газових і нафтових свердловин, а саме безглинистих бюполімерних бурових розчинів, які застосовуються для буріння у складних гірничогеологнних умовах (хемогенних відкладах), а також похило-спрямованих та горизонтальних ділянок свердловин. достатньо ефективно працює як понижувач фільтрації, а компоненти, які входять до складу рщини не забезпечують в таких умовах необхідні інгібуючі влааМщпшіданої корисної моделі є зменшення витрати хімреагентів, покращення структурно-реологічних та фільтраційних властивостей, підвищення інгібуючих властивостей та забезпечення можливості застосування бюполімерних бурових розчинів пщ час буріння у хемогенних відкладах. Відомий полімерний буровий розчин, який вміщує мас.%: біополімер 0,3 - 0,45; у якості реагенту - понижувача фільтрації і структуроутворювача органічне комплексне з'єднання хрому, наприклад з'єднання трьохвалентного хрому з конденсованою сульфггспиртовою бардою - 0,5-2,5; вода - решта (див. а.с СРСР 560897, МПК 2 С09К7/00, публ 05.06.1977р., Бюл. №21). Запропонований склад відомого полімерного бурового розчину має низький показник в'язкості і відповідно недостатні структурно-реологічні властивості. Відома промивальна рідина (прототип), яка вміщує, мас %: вуглелужний реагент (гумати лужних металів), який виконує функцію понижувача фільтрації - 15; біополімер "енпосан" - 0,2 - 0,5; вода - решта (див. пат. України 47493, МПК 6 С09 К 7/00, публ. 15.07.2002р., Бюл.7). Недоліком промивальної' рідини за прототипом є високий вміст твердої' фази та низький показник в'язкості, недостатні структурно-реолопчні властивості і відповідно низький показник виносної здатності рідини, що негативно впливає на технікоекономічні показники буріння. Недоцільно використовувати запропоновану промивальну рідину під час буріння у складних гірничогеологічних умовах, а саме у хемогенних відкладах, через те, що в таких умовах вуглелужний реагент не 0,2-0,5 0,1-0,3 3,0-40,0 решта. Для вирішення поставленого завдання пропонується бгаполімерний буровий розчин, який вміщує біополімер (БП), гумати лужних металів (вуглелужний реагент (ВЛР), або гуматно-калієвий реагент (ГКР)) і воду, згідно корисної моделі додатково вводять полімерний понижувач фільтрації та солі лужних та/або лужноземельних металів, а компоненти беруть у наступному співвідношенні, мас %: Біополімер (ксантанового типу) 0,2 - 0,5, гумати лужних металів (вуглелужний реагент (ВЛР), або гуматно-калієвий реагент (ГКР) тощо) 3,0 - 6,0; полімерний понижувач фільтрації (поліаніонна целюлоза або карбоксиметилцелюлоза, або карбоксиметилосиетилцелюлоза, або оксиетилцелюлоза тощо) 0,1 - 0,3; солі лужних та/або лужноземельних металів (КС1, NaCl, СаС!2т МдСІ2, бішофгг) 3,0 - 40,0, вода решта. Дослідами визначено, що в системі біополімер 00 4 5148 млин ввели 1000 кг КС1. Після введення 20 м 3 у об'єм 200 м 3 бурового розчину його параметри стали: І = 110 - 120с, Ф = 3,5 см330хв., статичне напруження зсуву СНЗцую = 46/85 дПа; рН = 8,5 На цьому бюполімерному буровому розчині було продовжено буріння свердловини гумати лужних металів утворюються просторові комплекси, які забезпечують активне функціонування кожного його компоненту в агресивному середовищі, де ані гумати, ані біополімер окремо не здатні існувати у активній формі. При дуже низьких концентраціях полімерів така синергетична суміш забезпечує низький показник фільтрації у концентрованих ^озчинах кальцію і магнію, агресивна дія яких посилена прогріванням при температурі 150°С Для стабілізації показника фільтрації синергетична суміш потребує застосування полімерних понижувачів фільтрації (поліаніонна целюлоза (ПАЦ), карбоксиметилцелюлоза (КМЦ), карбоксиметилоксиетилцелюлоза (КМОЕЦ), оксиетилцелюлоза (ОЕЦ) тощо). Для пщвищення інгібуючих властивостей та надання можливості застосування під час буріння у складних прничо-геолопчних умовах (хемогенних відкладах) до біополімерного бурового розчину додають солі лужних та/або лужноземельних металів (КСІ, NaCI, СаСЬ, МдСЬ, бішофгт тощо) Інгібуючі властивості були перевірені методом обкатки кернового матеріалу в роліковій печі при температурі 100°С протягом чотирьох годин В якості зразків використовували аргілгт. Після обкатки зразка в дистильованій воді залишилося 80,8% кернового матеріалу, а після обкатки в бюполімерному буровому розчині 97,3%, що свідчить про значне покращення інгібуючих властивостей запропонованого розчину. Запропоноване співвідношення реагентів у рецептурі біополімерного бурового розчину дозволяє отримувати оптимальні структурно-реологічні властивості, інгібуючі властивості і техніко-економічні показники буріння. Додатковим результатом є висока термостійкість і стійкість до дії високої" концентрацій солей лужних та лужноземельних металів при низькому вмісті твердої срази (див табп). З табл., в якій наведено приклади приготування біополімерного бурового розчину при застосування різних концентрації' компонентів видно, що зниження концентрації біополімеру до 0,2% і ВЛР/або ГКР до 3% негативно впливає на структурнореолопчні властивості, при цьому зменшується стійкість розчину до солей лужних та лужноземельних металів. Збільшення концентрації бюполімеру вище 0,5%, а ВЛР/або ГКР вище б % недоцільно тому, що збільшуються витрати хімреагентів, а структурно-реологічні властивості, інгібуючі властивості і техніко-економічні показники буріння значно не поліпшуються. Біополімери ксантанового типу являють собою водорозчинні полісахариди, отримані обробкою бактеріями типу "ксантамонас" При застосуванні біополімерів в низьких концентраціях в бурових розчинах утворюється впорядкована структура, за рахунок чого підвищується в'язкість І виносна здатність розчинів Приклад приготування біополімерного бурового розчину. У 1000 мл води при перемішуванні проводять гідратацію 5 г биополімеру ксантанового типу протягом 15 хвилин, далі додають 50г ВЛР або ГКР і 2г ПАЦ або КМЦ, або КМОЕЦ, або ОЕЦ і перемішують протягом 15-30 хвилин, наприкінці додають 70 г КСІ або NaCI, або СаСЬ, або МдСЬ, або бішофггу. Після розчинення солей біополімерний буровий розчин готовий для використання У межах заявлених співвідношень усі склади біополімерного бурового розчину достатньо термостійкі, що слідує з незначного збільшення показнику фільтрації, який визначали після прогріву при 150°С протягам 4 годин. Технічним результатом використання запропонованого біополімерного бурового розчину є покращення структурно-реолопчних, інгібуючих та фільтраційних властивостей бурових розчинів, підвищення їх стійкості до дії високої концентрацій солей лужних та лужноземельних металів в умовах високих вибійних температур. Впровадження запропонованоіобюполімерного бурового розчину дозволить зменшити витрати хімреагентів під час буріння у складних прничогеолопчних умовах (хемогенних відкладах), а також похилоспрямованих та горизонтальних ділянок свердловин Приклад застосування біополімерного бурового розчину. На свердловині 57 Східно-Полтавській при бурінні хемогенних і теригенних відкладів п д експлуатаційну колону застосовувався мінералізований буровий розчин з вмістом NaCI 21 мас.% і параметрами1 густина р = 1320 кг/м3 ; умовна в'язкість Т = 60-70 с; показник фільтрації Ф = 5,5см /30хв.;статичне напруження зсуву СНЗюмо = 16/25 дПа; рН = 8. Для підвищення структурно-реологічних параметрів, інгібуючих властивостей і зниження фільтрації буровий розчин був оброблений з наступним поступовим переведенням в біополімерний буровий розчин. Для цього в глиномішалці у 3 м 3 прісної технічної води розчинювали 500 кг ВЛР, 25 кг ПАЦ (поліпаку UL) та 25 кг бюполімеру ксантанового типу ("дуовіз") і додавали до бурового розчину під час циркуляції, окремо через фрезерно-струминний Таблиця Параметри бюггалімерного бурового розчину При t=20°C Після лрогріву 4ч t=150°C Склад біополімерного буровато розчину мас % Nan/n БП 1 3 4 5 6 7 8 9 10* 02 02 02 03 03 04 05 05 05 05 ВЛР абоГКР 3 3 3 5 5 5 6 6 Є 15 ПАЦ КМЦ КМОЕЦ ОЕЦ NaCI СаСЬ МдСІ, КСІ 01 01 01 0,2 7 7 3 02 02 0,3 26 40 03 0,2 Комп'ютерна верстка М. Клюкін 20 26 26 Ф см3/3 СНЗісию Ох в дПа 48 48 58 45 47 70 67 65 62 40 Підписне 12/17 16/17 17/21 29/37 31/49 57/63 72/82 75/85 71/80 10/12 л. мПа'с 18 22 20 27 25 69 120 25 21 5 Т ,дП Ф смэ/3 СНЗцую Охв ДПа а 25 58 8/10 27 65 12/14 22 75 13/15 39 50 45/62 34 56 35/52 95 65 51/58 167 8 70/85 158 78 67/81 149 5 62/77 8 ТІ мП т,дп а*с 13 1В 13 35 29 60 110 20 18 15 21 17 46 37 В7 140 154 140 Тираж 37 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ-42, 01601 а