Глинистий емульсійний мінералізований буровий розчин на водній основі зі зниженою густиною

Глинистий емульсійний мінералізований буровий розчин на водній основі зі зниженою густиною, що містить суміш бентонітового та палигорскітового глинопорошків при їх співвідношеннях від 1 0 до 1 6, лужний компонент і мінеральні солі, який відрізняється тим, що містить як знижувач фільтрації та густини побічний продукт виробниц Винахід відноситься до нафто- та газовидобувної промисловості, зокрема до глинистих, мінералізованих емульсійних бурових розчинів т водній основі, що використовуються при сумісному бурінні теригенних та хемогенних покладів, покладів з нестійкими глинистими породами, схильними до набухання та осипання, покладів кам'яної солі, а також покладів гірських порід, що характеризуються низькими значенням* пластового тиску і потребують бурових розчинів з низькими значеннями густини Відомо використання рослинних олій та ВІДХОДІВ, що утворюються при їх очистці (фузи), як основи для бурових розчинів, що є оберненим» емульсіями, замінюючи ними нафту, чи нафтопродукти з метою зменшення негативного впливу токсичних бурових розчинів на нафтовій основі т екосистему [1] Проте більш прийнятними з екологічної точки зору та більш економічними (зважаючи на високу вартість рослинних олій та великі їх витрати при використанні рослинних олій, як основи бурового розчину) с бурові розчини на водній основі - прямі тва рослинних олій - фосфатидний концентрат, який є одночасно також і поверхнево-активною речовиною, і емульгатором, і мастильною добавкою та містить компоненти розчину при наступному співвідношенні, % мас суміш бентонітового та палигорскітового глинопорошків при їх співвідношеннях від 1 0 до1 6 4,0-6,5 NaOH або КОН, або LiOH, або NH4OH 0,1-0,5 NaCla6o 1,0-26,5 КСІ, або 0,1-16,0 МдСІ2, або 0,1-1,0 СаСІ2 0,1-0,5 побічний продукт виробництва рослинних олій - фосфатидний концентрат 6,0-14,0 вода решта емульсії, що містять здатні де бюрозкладу гідрофобні речовини рослинного та тваринного походження Відома мастильна добавка до бурових розчинів [2], що містить, % мас Продукт на основі відпрацьованої соняшникової олії 50-70 Борну кислоту 0,3-0,5 Рідке скло 2-5 Вода решта Мастильні добавки на основі рослинних жирів проявляють високі антифрикційні властивості, що призводить до зниження сил тертя та адгезії І зоні роботи бурового інструменту Недоліком застосування складу [2] є те, що він дуже нестійкий є умовах значної мінералізації бурового розчину та високих температур Найбільш близьким до запропонованого є глинистий буровий розчин [3], ще містить, %мас Глина 8-10 Побічний продукт виробництва риб'ячого жиру зі стадії очистки виробничих стоків з модифікаторами у вигляді етилсиліконату натрію та петросилу 1-2 Вода решта Недоліком прототипу є те, що при бурінні те 00 со о ю ю 55038 ригенних покладів, покладів з нестійкими глинистими породами, схильними до набухання та осипання, він не забезпечує достатньої СТІЙКОСТІ порід на стінках свердловини через низькі інгібуючі властивості та надмірну фільтрацію бурового розчину, а при бурінні хемогенних покладів, що вимагають використання високомшералізованого бурового розчину, аж до повного насичення фільтрату хлористим натрієм, не забезпечує стабільності розчину, - коагулює в умовах високої мінералізації та підвищених пластових температур Завданнями винаходу є розробка складу глинистого, емульсійного, мінералізованого бурового розчину на водній основі зі зниженою густиною, придатного для сумісного буріння теригенних та хемогенних покладів, покладів з нестійкими глинистими породами, схильними до набухання та осипання, покладів кам'яної солі, а також покладів гірських порід, що характеризуються низькими значеннями пластового тиску, ефект сумісного буріння таких покладів досягається за рахунок низьких значень показника фільтрації та густини бурового розчину, підвищених змащувальних властивостей, а також збереження стабільності бурового розчину та технологічно необхідних значень структурно-механічних і реологічних параметрів при підвищенні його мінералізації та температури (доЮ0°С) Для вирішення цих завдань пропонується Глинистий, емульсійний, мінералізований буровий розчин на водній основі зі зниженою густиною, що містить суміш бентонітового та палигорскітового глинопорошків при їх співвідношеннях від 1 0 до 1 6, лужний компонент і мінеральні солі, та відрізняється тим, що містить як знижувач фільтрації та густини, побічний продукт виробництва рослинних олій - фосфатидний концентрат, який є одночасно також поверхнево-активною речовиною (ПАР), емульгатором і мастильною добавкою, та містить компоненти розчину при наступному співвідношенні, % мас Суміш бентонітового та палигорскітового глинопорошків при їх співвідношеннях від 1 0 до 4,06,0 1 6 NaOH або КОН, або LiOH, або NH4OH 0,1-0,5 NaCI або 1,0-26,5 КСІ,або 0,1-16,0 МдСІ2,а6о 0,1-1,0 СаСІ2 0,1-0,5 Побічний продукт виробництва рослинних олійфосфатидний концентрат 6,0-14,0 Вода решта Використання суміші бентоніту та палигорскіту, як глинистого компоненту бурового розчину, збільшує його стабільність при високій мінералізації бурового розчину, особливо при роботі бурового розчину в умовах високих пластових температур Як лужний компонент, що забезпечує водневий показник, необхідний для досягнення оптимальних значень фільтрації та реологічних параметрів бурового розчину, можна використовувати ряд лужних сполук - гідроксиди ЛІТІЮ, натрію, калію та амонію Наявність мінеральних солей у буровому розчині дозволяє проходити соленасичені пласти без розчинення солевмісної породи у буровому розчині та утворення каверн, збільшує інгібуючі властивості бурового розчину (особливо при наявності в розчині калієвих, магнієвих та кальцієвих солей), що, як наслідок, зменшує набухання глинистих порід в приствольній зоні та їх кольматацію фільтратом бурового розчину та зменшує ймовірність переходу в буровий розчин розбурюваних глинистих порід Побічний продукт виробництва рослинних олій - фосфатидний концентрат містить в своєму складі фосфатиди та тригліцериди жирних кислот, що входять до складу рослинних олій Додавання його до бурового розчину призводить до зменшення густини суміші, що дозволяє отримати бурові розчини з малими густинами 1050-1160кг/м , в залежності від типу та вмісту мінеральних солей в буровому розчині Унікальний склад фосфатидного концентрату, що включає в себе велику КІЛЬКІСТЬ сполук різної хімічної природи, є причиною того, що фосфатидний концентрат у складі бурового розчину виконує багато функцій Він сприяє зменшенню густини і фільтрації бурового розчину з одночасним зменшенням товщини та підвищенням МІЦНОСТІ фільтраційної кірки на стінках свердловини Крім того, фосфатидний концентрат у буровому розчині є одночасно також ПАР, емульгатором і мастильною добавкою, що призводить до покращення змащувальних, інгібуючих і реологічних характеристик та підвищення стабільності бурових розчинів, зокрема при підвищенні мінералізації та температури бурового розчину Порівняльний аналіз запропонованого рішення з прототипом (Табл 1,2) показує, що використання побічного продукту виробництва рослинних олій фосфатидного концентрату, як знижувача фільтрації і густини, в поєднанні з іншими компонентами в запропонованому кількісному співвідношенні забезпечує підвищення якості бурових розчинів, зокрема забезпечує нижчі, ніж у прототипі, значення фільтрації та густини, кращі інгібуючі та змащувальні властивості бурових розчинів при збереженні стабільності розчину та технологічно необхідних значень структурно-механічних та реологічних параметрів при суттєвому підвищенні його мінералізації та температури до 100°С Отже, запропоноване рішення відповідає критеріям винаходу "новизна" та "суттєві ВІДМІННОСТІ" Для підтвердження підвищення якості запропонованих бурових розчинів порівняно з прототипом, зокрема зниження фільтрації, зниження густини та збільшення змащувальних властивостей бурових розчинів, а також збереження стабільності бурових розчинів та технологічно необхідних значень структурно-механічних та реологічних параметрів при підвищенні їх мінералізації та температури (до 100 ° С ) готували бурові розчини з різним співвідношенням компонентів Для приготування бурових розчинів використовували бентонітовий глинопорошок, Ту 35814310589-103-97, - палигорскітовий глинопорошок ТУ 1137308001-700-84, - гідроксид натрію (NaOH), ГОСТ 2263-86, 55038 - гідроксид калію (КОН), ГОСТ 9285-78, - гідроксид ЛІТІЮ (LiOH), "ч", імпортний, - гідроксид амонію (NH4OH), ГОСТ 3760-79, - хлористий натрій (NaCI), ГОСТ 1233-77, - хлористий калій (КСІ), ГОСТ 4234-69, - хлористий магній (МдСІ2), ГОСТ 4209-67, - хлористий кальцій (СаСІ2), ГОСТ 450-77, ТУ 48-10-59-79, - побічний продукт виробництва рослинних олій, концентрат фосфатидами, ТУ-10-04-02-5989, - вода Бурові розчини готували наступним чином бентонітовий глинопорошок набухав у прісній воді, палигорскітовий глинопорошок набухав у попередньо приготовленому мінералізованому розчині солі необхідної концентрації, окремо готували водну емульсію фосфатидного концентрату за допомогою мішалки (400-500 обертів / хвилину) протягом 20-25 хвилин Після гідратації бентонітового глинопорошку і утворення структури глинистого розчину його змішували у потрібному співвідношенні з водною емульсією фосфатидного концентрату та старанно перемішували за допомогою мішалки протягом 15-20 хвилин, додавали водний розчин лугу та ще перемішували 10-15 хвилин Одержаний прісний глинистий змішували у потрібному співвідношенні з мінералізованим розчином палигорскіту і перемішували за допомогою мішалки протягом 15-20 хвилин, в одержаний розчин додавали суху сіль або її водний розчин, якщо було необхідно ще збільшити її концентрацію Приклад Для приготування ЮООмл бурового розчину з співідношенням палигорскіту та бентоніту 4 1 готуємо 500мл розчину КСІ для чого 93г солі розчиняємо у такій КІЛЬКОСТІ води, щоб об'єм розчину становив 500мл У цей розчин вводимо 48г сухого порошку палигорскіту та 12г попередньо намоченого у воді бентоніту та перемішуємо на глиномішалці 20-25 хвилин До отриманого розчину додаємо 420мл 20% емульсії фосфатидного концентрату та перемішуєм 20-25 хвилин після чого у розчин вводили Змл 20% розчину КОН та ще перемішували Таким чином отримали буровий розчин з сумарною концентрацією глинопорошку - 5% мас , побічного продукту виробництва рослинних олій - фосфатидного концентрату - 7% мас , лужного компоненту (КОН) - % мас , мінералізацією - 8% мас КСІ Параметри запропонованих бурових розчинів та бурових розчинів, отриманих згідно з прототипом, оцінювали за результатами проведених в лабораторії стандартних досліджень Результати досліджень наведеш в Таблицях 1 та 2 Дані, наведені в таблицях свідчать про перевагу запропонованих бурових розчинів над прототипом Використані літературні джерела 1 Одибер А , Арджилье Ж-Ф , Лекуртье Ж , Демулен Новые составы буровых растворов и их возможности// Сборник докладов на 15 Мировом конгрессе по нефти - Пекин, 1997- (19)Р1 С 2226-2227 2 Авторское свидетельство СССР №1808862, кл С 09 К 7/06, 1993, Бюл №14 3 Патент RU №2012588, 5С 09 К 7/06 Таблиця 1. Склад та параметри досліджуваних бурових розчиюв при температурі 20 °С. Бентоніт, %rac ПалигорСКІТ, %М8С Лужний компонент %мас МІнераліза-щя, %M2C. У, 1160 1140 1160 1180 1200 1200 1090 1090 1090 ка-4 1090 KCl -16 1080 KCl - 10 1090 KCl -10 1090 KCl -12 1080 ка-10 1060 MgCIs~0,8 1060 MsCli -0,4 1060 CaCb-0,2 1070 CaCb-0,5 10401070 T, сек - умовна вязкість; Ф, см /30 хвилин - показник фільтрації; коефіщєнт тертя фільтраційної кірки, безрозмірна величина. f 2 3 4 5 6 7 8 9 10 її 12 13 14 15 16 17 18 19 4 1 1 2 2 2 1,5 1,5 2 4 6 2 3 1 5 5 2 4 1ІЗ 4 4 4 4 4 Фосфатидний конц, %мас 8 NaOH-0,20 12 NaOH-OJO 8 LiOH-0,25 8 ншон-о.з КОН-0,15 10 NaOH-0,35 8 NH4OH-0,45 10 б КОЫ-0,25 6 МН4ОН-ОД5 4,5 4 14 NaOH-0,50 10 LiOH-0,45 7 KOH-0,20 10 NH4OH-0,35 і4 7 LiOH-0,15 2 5 12 NaOH-0 7 50 1 , 10 NaOH-0,30 1 12 NaOH-0,35 4 14 NaOH-0,50 Прототип глина 8-12, МОРЖ 1-2,5 NaCI - 26,5 NaCI-26,5 NaCI - 26,5 NaCI-26,5 KCl-25,5 NaCI - 26,5 KCl-8 KCl-4 T, сек 24 32 26 26 31 23 25 21 19 21 31 26 25 23 21 21 26 27 16-21 саЛЗОхв. 6 4 4 4 7 3 5 2 4 5,5 3 5 4 2 7 5 3 7 К, мм 1 0,5 1 1,5 1,5 1 JL.5 0,5 I 1,5 1 1,5 0,5 0,5 1,5 1 I 1,5 1,5-2,0 K T K * 1 CHC-2 10 0,11 0 1 0,10 26 34 0,11 17 21 0,11 27 35 0,11 57 61 0,11 10 14 0,10 15 19 0,12 15 IS 0,12 14 16 0,09 15 18 0,10 18 23 0,12 21 25 0,10 17 21 0,12 15 17 0,10 14 IS 0,11 15 19 0,10 12 17 0,10 И 15 0,211-13 0,45 , мм - товшина фільтраційної кірки; КТК 7 55038 8 Таблиця 2 Параметри досліджуваних бурових розчншв шсля 2 годиштого витримування при температурі 97 °С № п/п ! 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Бентоніт, % мас Палигорсшт, %мас Фосфатидннй 4 1 1 2 2 2 *,5 1,5 2 4 6 2 3 1 5 5 2 4 3 4 4 4 4 4 4,5 4 8 12 8 8 10 КОНЦ, Лужний компонент, %мас Мінераігізакг/м ЦІЯ, Т, сек Ф, с м І /ЗОхв к, мм ктк* СНС -2 10 % мас І Ь 10 6 6 14 Ш NaOH-ОДО №ОН-0Д0 LiOH-0,25 №ШН-0,3 КОН-0,15 МаОН-0,35 №£,ОН-0,45 КОН-0,25 КН,ОН-0Д5 NaOH-0,50 LIOH-0,45 КОН-0,20 NH,OH-0,35 LiOH-0,15 NaOH-0,SQ NaOH-0,30 NaOH-0,35 NaOH-0,50 7 10 4 7 2 12 5 10 1 12 1 14 4 Прототип гайда 8-12, МОРЖ 1-2,5 NaCI-26,5 NaCI - 26,5 NaCI-26,5 NaCI - 26,5 KCl-25,5 NaCI — 2 6 5 KC1-8 KC1 - 4 _ _ _ _ KCl-4 KC1 - 1 6 КС1-Ї0 KC1 -10 KC1 - 32 KC1-10 MgCIi-0,8 MgCU-0,4 CaCb-0,2 CaClj-0,5 1 1140 1160 1180 1200 1200 1090 1090 1090 1090 1080 1090 1090 1080 1060 1060 1060 1070 32 180 44 34 46 68 29 23 21 26 36 29 19 18 19 IS 37 40 Підписано до друку 03 04 2003 р 9 5 7 ІЗ 1 2 5 6 0,12 одо ОДІ ОДІ ОДІ ОДІ одо L_ 3_ _ M_ J одз одо одо 0 158 185 104 49 15 1 б І і ЗІ І 6,5 ОД 2 58 1 2 ОДІ у 1,5 0,12 6 1 ОДО 7 1,5 ОДІ 5 1 5 1 одо 7 1,5 0,08 Розчин втрат»»гомогенність,розділився Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 2 0,5 1 1,5 2,5 0,5 0,5 1 140 193 225 60 35 42 80