Спосіб обробки бурового розчину карбоксиметилцелюлозою

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (И) (51)5 С 09 К 7/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТСССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21)4708635/03 * , • -, (22)21 06.89 (46) 30.04.92.Бюл № 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.Ю Рязанов Я А. Справочник по буровым растворам. М.. Недра, 1972, с.44. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА КАРБОКСИМЕТИЛ ЦЕЛЛЮЛОЗОЙ (57) Сущность изобретения • Б буровой раствор последовательно вводят фероохромлигмосульфонат (ФХЛС) и водиый раствор цемента с карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ) при их массовом соотношении 0,1-1,1 КМЦ вводят в расі вор не менее 0,03 мас ч ст массы буровсо раствора, ФХЛС в количестве 1,5-2,3 мае ч от массы еводимой в раствор КМЦ 2 табл. 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 кэрбоксиметилцеллюпозы (КМЦ) ФХЛС и цемента К недостаткам способа относится недостаточная эффективность в снижеьии водоотдачи и стабильности раствора. 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 - 1 5-2,3 мас ч or вводимого в раствор КМЦ Согласно способу обработки происходит сшивка КМЦ и образование пространственчой 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 полимера. За пределами этого соотношения стабильность раствора уменьшается, возрастает его водоотдача. Оптимальное количество цемента, являющегося в новом способе регулятором структурно-механиче- 5 СКУХ 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 растзо- 10 ра, при превышении данного соотношения возрастает водоотдача раствора. Минимальное количество КМЦ в 0,08% определено как нижний предел, при котором образуется пространственная структура 15 полимера при его сшивке в неминерализованчых буровых растворах с высокой концентрацией твердой фазы (более 15%). С уменьшением содержания глинистой фазы в растворе нижний предел содержания КМЦ 20 возрастает и еще больший расход КМЦ требуется в минерализованных буровых растворах. Оптимальное количество КМЦ определяется в каждом конкретном случае по результатам лабораторного анализа. 25 П р и м е р 1. В емкость наливают 1000 г бурового раствора, добавляют 1,6 г порошкообразного ФХЛС и перемешивают электрической мешалкой в течение 20 мин до полного растворения реагента, затем до- 30 бавляют 20 г реагента, содержащего 4% КМЦ, 4,4% цемента, остальное вода, и раствор перемешивают в течение 30 мин. После этого измеряют параметры раствора. П р и м е р 2. В емкость наливают 35 1000 г бурового раствора, добавляют 10 г 30%-ного водного раствора ФХЛС и перемешивают в течение 5 мин. Затем добавляют 200 г реагента, содержащего 1% КМЦ, 0,1% цемента, остальное вода, иперемеши- 40 вают в течение 30 мин. После этого измеряют параметры раствора. П ри ме рЗ. В емкость с 1000 г бурового раствора добавляют 63,3 г 30%-ного водного раствора ФХЛС и содержимое переме- 45 шивают в течение 5 мин. Затем добавляют 25Q г реагента, содержащего 4% КМЦ, 2% цемента, остальное вода, и перемешивают раствор в течение 30 мин. Измеряют параметры раствора. 50 П р и м е р 4 . В емкость с 1000 г бурового ряствора добавляют 23 г порошкообразного ФХЛС и раствор перемешивают в течение 20 мин. Добавляют 200 г реагента, содержащего 5% КМЦ, 4% цемента, остальное вода, 55 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 обрабатызался 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 раствор перемешивали электрической мешалкой в течение 30 мин, что обеспечивало полное их растворение. Параметры измерялись через 24 ч после обработки. По предлагаемому способу растворы обрабатывали 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 перемешивайся в течение 5 мин, после этого вводили расчетное количество приготовленного реагента и перемешивали раствор • течение 30 мин. Через 24 ч измерялись параметры раствора. Сравнительные показатели раствора после обработки по известному и предлагаемому способам приведены 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 ко- * личество ФХЛС в порошкообразном виде или в виде его водного раствора. В первом случае для повышения скорости растворения ФХЛС вводят через перемешивающее устройство, например, ФСМ. Во втором слу 1730118 Использование способа позволяет уменьшить расход реагентов, увеличить показателе работы долот, уменьшить прихватоопэсность труб в скважине и осложнения, связанные с потерей устойчивости ствола скважин. 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 10 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 а растворе последний пропускают через перемешивающее устройство, например, ФСМ. Обработку можно проводить как в течение одного цикла, так и нескольких Количество реагентов 20 при обработке определяют по результатам лабораторного анализа в зависимости от параметров раствора, которые требуется получить. Формула изобретения Способ обработки бурового раствора карбоксиметилцеллюлозой, феррохромлмгносульфонатом и цементом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшении водоотдачи и повышения стабильности раствора, последовательно вводят в буровой раствор феррохромлигносульфонат и водный раствор цемента с карбоксиметилцеллюлозой при их массовом отношении 0,1-1,1, при этом карбоксимцтилцеллюлозу вводят в раствор не менве 0,03 мас.ч. от массы бурового раствора, а феррохромлигносульфонат а количестве 1,5-2,3 мас.ч, от массы вводимой в раствор корбоксилиметилцеллюлозы. 25 Т а б л и ц а Рл ст Месторождение вор Параметры растэора Скважина Глубина скважины. при кото- Плот- /сяовчап Водоот- М , " рой отби- ность, ВЯЗКОСТЬ, ралась с С" 30 иич проба раствора, м 3 1 Пролетарское ПХҐ 2 Кегичевское ПХГ 3 Нотаеенское ГКН 336 205 56 1* Нозоукраимс» ое ГКН 101 и,!>-' 1 , ' 1306 1,14 22 29^5 2621 1 ,62 130 9 5 в 1 ,21| 75 7 ,2>. 20 12 40 45 50 55 0,0k} o,oi5 6 '8і 0,023 3,5 С/ 0 0,04! УЦР 'ІІ.Ї ; 1 IPedrc-иты, котозыми обрабатыСтаблгь- Соде ржэ- Содержа- вался буровой ние ViiCi , Вв'-твор о проНДС . * цессе б>реиия нас Л до aasTHs ир^чч 26,V КССБ, КМЦ, 2^,5 КМЦ, КСС5 Kf-a, ФХЛС ФХЛС 1730118 Т а б л и ц а Номер раст Количество реагентов при обработке, масД, и порядок их ввода в раствор при обработке ФХЛС Цемент Пдрчметры Плотность, г/см 1 2 3 2 3 1 2 3 1 °асход реагентов. І 1 гаї :Л: 3 -и КМЦ - \і,Ь\ 3 обработки' СНС за Стабиль1/10 мин, ность см /30 мин ] Па водоот ВЯЗКОСТЬ, дача, э 26 25 1.13 ФХЛС - 1 ; цемент 2 Условная 1.13 1.13 1,13 1,13 Обработали по предлагаемому способу с цементом с известью 2 3 раствора после 2 22 24 20 ImeiecTbJ - u,b 1,60 Н/Т 1,6(1 165 н/т 1,60 1,60 65 k 8 5 8 ,5 1,5/1 ,9 0,3/0 ,6 0,026 0,027 0,024 0,015 0,5/0,8 7 7 8 4 0,018 1.1/1 1,0/1 t \г 10,1/13,7 8,9/11,0 Ю,9/!5,3 3,2/4,8 1 2 3 2 ,5 Обработали по предлагаемому способу с цементом -"с известью 1 ,ь0 81 3 ,5 4,9/6,8 Расход реагентов П?кі обработке, м а с Д : КМЦ - 1; ФХЛС - 1 , 7 ; цемент ( известь) - 1,1 -" 3 \ - 1 3 2 1 1 2 3 2 1 3 Обработка по предлагаемому способу с цементом 1,20 1,20 1,20 1,20 /3 2 ,5 109 н/т 3 ,5 k 35 1 4,7/6,9 7,1/9,9 8,7/10,9 2,5/4,8 0,01 0,012 0,009 0,00 0.002 0,015 0,01 0,008 0,00 2 I,2i) 3,8/5,7 39 с известью Расход реагентов -три обработке, мас.%, КМЦ - 1,5; ФХЛС - 2,25; цемент (известь) - 1,65 0,002 k 2 3 1 3 2 1 3 Обработали пс предлагаемому способу с це1 2 .и -"-" 1,19 1,19 ',19 ' , 1 Q 39 34 ^5 26 2 1 ,5 2 ,5 0 ,5 2,9/4.8 2,6/3,9 3,5/5,3 1,5/2,6 0,004 0,003 0,004 0,00 29 1 ,5 2,1/3,2 0,002 нентов -" * с известью 1.19 Номер раствора соответствует номеру раствора в табл.1 Количество реагентов для обработки буровых растворон приведено з процентах от массы бурового раствора^в колонках против наименования реагентов приведена очередность их ввода в буровой раствор пзи обработке. Параметры измерялись через 24 ч после приготовления рлствортв, 'О 40 45 50 Составитель В. Котельников Редактор М. Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор О. 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