Біополімерсилікатний буровий розчин

Біополімерсилікатний буровий розчин, що містить біополімер, крохмаль як полімерний знижувач фільтрації, водорозчинну сіль кремнієвої кислоти, гідрофобізатор, неорганічні солі (КСl і/або NaCl) як обважнювач і воду, який відрізняється тим, що додатково містить органічну колоїдну фазу, наприклад гумати лужних металів, при цьому як полімерний знижувач фільтрації містить частко 3 20662 недостатньою для забезпечення стабільності структурно-реологічних властивостей. Недоліком розчину за прототипом є також його недостатня термостійкість, яка обмежується застосуванням до 90°С. Задачею даної корисної моделі є підвищення інгибуючих властивостей бурових розчинів при бурінні похило-скерованих і горизонтальних свердловин у теригенних відкладах та забезпечення термостабільності розчину до 140°С без погіршення його структурно-реологічних і фільтраційних властивостей. Для вирішення поставленої задачі пропонується біополімерсилікатний буровий розчин, який вміщує біополімер, крохмаль як полімерний понижувач фільтрації, водорозчинну сіль кремнієвої кислоти, гідрофобізатор, неорганічні солі як обважнювач і воду, згідно корисної моделі додатково містить органічну колоїдну фазу, наприклад гумати лужних металів (порошкоподібний вуглелужний реагент, гуматно-калієвий реагент, полібур, полігум), при цьому як полімерний понижувач фільтрації містить частково гідролізований поліакриламід, і/або карбоксиметилцелюлозу, і/або поліаніонну целюлозу, як гідрофобізатор - лужні солі жирних кислот і/або полігліколі, і/або бітум, а як обважнювач додатково містить барит при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: біополімер ксантанового типу 0,05-0,5 крохмаль і/або частково гідролізований поліакриламід, і/або карбоксиметилцелюлоза, і/або полі0,2-2,0 аніонну целюлоза водорозчинна сіль кремнієвої кислоти (силікат натрію) 1,3-5,0 лужні солі жирних кислот і/або полігліколі, і/або бітум 1,0-3,0 КСl і/або NaCl і/або барит 3,0-80,0 гумати лужних металів (порошкоподібний вуглелужний реагент, гуматно-калієвий реагент, полібур, полігум) 2,0-6,0 вода решта Основу біополімерсилікатного бурового розчину складають біополімери ксантанового типу марки Duovis, Flovis, Radopol, Zibosan та інші. Вони являють собою водорозчинні порошкоподібні полісахариди, отримані обробкою бактеріями типу "ксантамонас". Як полімерний понижувач фільтрації використовують: крохмаль їстівний за ТУ-2483-00241668452-97 (модифікований крохмаль ДОСТ 7698-93, екструзійний ТУ 2483-002-41686452-97, КМК ТУ 2262-01632957739-01 або інші модифікації крохмалю) і/або частково гідролізований поліакриламід - ЧПАА (гіпан за ТУ У 31062554.02-2001, ТУ 4601-166-89, ТУ 2458-258-0575593-99 або інші модифікації і торгові марки), і/або карбоксиметилцелюлозу - КМЦ за ТУ 6-55-40-90, ТУ 6-55-64-94, ТУ 6-55-221-1311-93 (Камцел, Tylose, Finnfix тощо), і/або поліаніонну целюлозу - ПАЦ за ТУ 223101532957739-02 або Polypac L або R тощо. Для підвищення термостабільних властивостей біополімерсилікатного бурового розчину при запропонованому якісному і кількісному складі 4 інших компонентів використовують гумати лужних металів, а саме порошкоподібний вуглелужний реагент за ТУ У 36-01-247-76, або гуматнокалієвий реагент за ТУ У 26.8-23690792-002-2001, або "Полібур" ТУ У 24.6-32028975-003-2004, або "Полігум". Для забезпечення високих інгібуючи х і закріплюючих властивостей щодо стінок свердловини при бурінні в нестійких відкладах біополімерсилікатний буровий розчин містить водорозчинну сіль кремнієвої кислоти (силікат натрію) згідно ДОСТ 13078-81 та гідрофобізатор - лужні солі жирних кислот - ЛСЖК, і/або полігліколі - ПАТ і/або бітум. Для регулювання густини біополімерсилікатного бурового розчину використовують наступні обважнювачі: солі лужних металів - КСl, NaCI, які отримують: КСІ за ДОСТ 4568-95, NaCI за ДОСТ 13830-68, і/або барит за ДОСТ 4682-84. Приклад приготування (див. поз. №9 в таблиці 1) біополімерсилікатного бурового розчину (далі розчину). Приготування розчину відбувалось наступним чином. У розрахованій кількості воді розчиняли за допомогою перемішувача зі швидкістю 1500об/хв. біополімерний реагент 0,45% протягом 10-20 хвилин, наступним вводили модифікований крохмаль 2,0% і також розчиняли протягом 10-20 хвилин, далі додавали 3,0% ЛСЖК і 3,0% силікату натрію, після чого суміш перемішували протягом 10 хвилин. Після утворення полімерної композиції в неї вводили порошкоподібний вуглелужний реагент 5,0% і також перемішували 20-30 хвилин. Останнім вводили 26,0% хлористого натрію для отримання необхідної густини розчину. Отриманий розчин перемішували ще протягом 30 хвилин, після чого вимірювали його технологічні параметри. Аналогічним чином готували інші склади розчину з різним співвідношенням компонентів. Вимірювання основних технологічних параметров отриманого розчину здійснювалось на стандартних приладах за загальноприйнятими методиками. Статична фільтрація визначалась на приладі фільтрпрес Фанн за стандартом Американського Нафтового інституту (АНІ). Структурно-реологічні властивості розчину визначали на восьми швидкісному ротаційному віскозиметрі Фанн за стандартом Американського Нафтового інституту (АНІ). Фактичну густину розчину вимірювали на важільних терезах ВРП-1. Термостабільність розчину визначали після термостатування в роликовій печі протягом 16 годин при температурі 140°С, після чого вимірювали стандартні параметри. У таблиці 2 наведено показники технологічних властивостей розчину, отриманих при різних температурах і співвідношеннях компонентів. Дослідження інгібуючих властивостей розчину проводили на оброблених ним зразках за методикою "Hot Roll" при температурах 25, 75 та 125°С, протягом 16 годин (як зразки досліджували аргіліт фракції 3,0-5,0мм). У таблиці 3 наведено дані про визначення інгі 5 20662 буючи х власти востей розчину при різних співвідношеннях компонентів і різних температурах. У межах заявлених співвідношень концентрацій компонентів усі отримані склади розчину термостійкі і мають високі показники інгібування. Нижній поріг концентрації біополімерного компоненту 0,05% обумовлений мінімумом, який необхідний для утворенні стабільної структури розчину при відповідній кількості органічної колоїдної фази і полімерного понижувача фільтрації, а верхній - 0,5% обумовлений економічною доцільністю використання цих компонентів. Використання полімерних понижувачів фільтрації у наданих концентраціях (0,2-2,0%) забезпечує низький показник фільтрації розчину. Перевищення концентрації понад 2,0% є економічно і технологічно недоцільним. Водорозчинна сіль кремнієвої кислоти і гідрофобізатор використовуються для забезпечення задовільних інгібуючих властивостей з мінімальним вмістом в розчині силікату натрію 1,3% і мак 6 симальним вмістом 5,0%, гідрофобізатору 1,0% та 3,0% відповідно, які обумовлені економічною доцільністю. Органічна колоїдна фаза (гумати лужних металів) в запропонованому складі розчину в комплексі з біополімером використовуються як структуроутворювач, а також для зниження фільтрації розчину при збільшенні температурного діапазону використання до 140°С, при цьому нижній поріг концентрації гуматного реагенту 2,0% - це є мінімально необхідною кількістю для виконання функції зниження водовіддачі розчину, а верхній - 6% є максимальним для отримання задовільних структурно-реологічних характеристик при температурах до 140°С до навіть при низьких концентраціях біополімеру і полімерного понижувача фільтрації. Концентрація обважнювачів в розчині обумовлена необхідною фактичною густиною розчину і обмежується 80,0% при отриманні задовільних технологічних властивостей. Таблиця 1 Приклади приготування біополімерсилікатного бурового розчину №п/ п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 біопо- ВЛР/ГК лімер Р 0,05 0,1 0,2 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,45 0,5 0,05 0,05 6 3,5 3 4,5 5,5 5 2 6 Склад бурового розчину, мас. % ЛСЖК/ПАГ ЧПАА/К ПоліСилікат NaCl/KCl / МЦ/ гум/Поліб. натрію Бітум ПАЦ 2 0,2 2 2 0,3 2 2 2,5 4 1 1 7 5 1 0,2 3,5 3 1 3 26 6 3 0,2 4 3 4,5 20 3 3 26 2,5 5 26 2 0,2 2 26 6 2,5 0,2 2 Крохмаль 1.15 2 2 2 1,5 1,5 1,5 1,2 2 2 1,5 барит 40 30 80 Таблиця 2 Параметри бурового біополімерсилікатного бурового розчину №п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ф, см 3/30хв. 6 7 6 5,2 5,3 5 6,2 5 5 5,3 5 5 При Т=20°С СНЗ1/10 5/9 6/13,5 5/9 9/15 10/13 12/16 20/29 16/24 12/17 8/12 12/24 20/50 Параметри бурового розчину Після термостатування 16ч при 140°С Ф, см 3/30хв. r, г/см 3 1,02 7,5 1,02 8,4 1,02 7,3 1,06 6,7 1,03 6,5 1,21 9,2 1,32 8,5 1,18 9 1,21 8,2 1,21 8,8 1,29 8 1,54 7,8 7 20662 8 Таблиця 3 Визначення інгібуючих властивостей отриманих розчинів №п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Склад розчину, мас. % 1,2% силікату натрію + вода решта 1,5% силікату натрію + вода решта 2% силікату натрію + вода решта 3% силікату натрію + вода решта 4% силікату натрію + вода решта 5% силікату натрію + вода решта 1,5% силікату натрію + 3% ПАТ + вода решта 3% силікату натрію + 2% бітум у + вода решта 4% силікату натрію + 1% ЛСЖК + вода решта Технічним результатом від використання запропонованого біополімер-силікатного бурового розчину є підвищення техніко-економічних показників буріння, а саме зниження витрат на приготування і регулювання властивостей розчину за рахунок зменшення кількості обробок розчину та збільшення терміну його використання внаслідок Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 25° 86,1 96,6 97,1 97,5 97,6 97,8 97,0 97,7 97,8 75° 89,3 97,7 97,9 98,4 98,6 98,9 98,7 99,6 98,9 125° 88,9 97,1 97,3 97.5 97,8 98,2 97,2 99,8 99,1 забезпечення термостабільності розчину до 140°С без погіршення його структурно-реологічних і фільтраційних властивостей; зменшення ускладнень при бурінні нестійких теригенних відкладів за рахунок підвищення інгібуючих властивостей розчину. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601