Біополімерний буровий розчин

Реферат: Біополімерний буровий розчин містить біополімер, гумати лужних металів, воду, солі лужних та/або лужноземельних металів, полімерний понижувач фільтрації кольматуючі домішки та змащувальні та/або антиприхоплювальні домішки. UA 115137 U (12) UA 115137 U UA 115137 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель стосується полімерних бурових розчинів для буріння газових і нафтових свердловин, а саме безглинистих біополімерних бурових розчинів, які застосовуються для буріння у складних гірничо-геологічних умовах (хемогенних відкладах), а також похило спрямованих та горизонтальних ділянок свердловин. 2 Відомий полімерний буровий розчин (А.с. СРСР № 560897, МПК С09K7/00, публ 05.06.1977 р., Бюл. № 21), який містить мас. %: біополімер 0,3-0,45; як реагент - понижувача фільтрації і структуроутворювача органічне комплексне з'єднання хрому, наприклад з'єднання трьохвалентного хрому з конденсованою сульфоспиртовою бардою - 0,5-2,5; вода - решта. Цей склад відомого полімерного бурового розчину має низький показник в'язкості і відповідно недостатні структурно-реологічні властивості. Найбільш близьким аналогом до запропонованого бурового розчину є промивальна рідина 6 (патент України № 47493, МПК С09K 7/00, публ. 15.07.2002 р., Бюл. № 7), яка містить, мас. %: вуглелужний реагент (гумати лужних металів), який виконує функцію понижувача фільтрації 15; біополімер "енпосан" - 0,2-0,5; вода - решта. Недоліком промивальної рідини є високий вміст твердої фази та низький показник в'язкості, недостатні структурно-реологічні властивості і відповідно низький показник виносної здатності рідини, що негативно впливає на техніко-економічні 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 недостатньо ефективно працює як понижувач фільтрації, а компоненти, які входять до складу рідини не забезпечують в таких умовах необхідні інгібуючі властивості. Задачею корисної моделі є зменшення витрати хімреагентів, покращення структурнореологічних та фільтраційних властивостей, підвищення інгібуючих властивостей, забезпечення можливості застосування розчину під час буріння у хемогенних відкладах та зменшення впливу твердої фази на привибійну зону продуктивних пластів. Для вирішення поставленої задачі пропонується у біополімерний буровий розчин, який містить біополімер, гумати лужних металів (вуглелужний реагент або гуматно - калієвий реагент), згідно з корисною моделлю, додатково введено полімерний понижувач фільтрації, солі лужних та/або лужноземельних металів, кольматуючі та змащувальні та/або антиприхоплювальні домішки у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: біополімер ксантанового типу 0,2-0,5 гумати лужних металів 3,0-6,0 полімерний понижувач 0,1-0,3 фільтрації солі лужних та/або 3,0-40,0 лужноземельних металів кольматуючі домішки 1,0-40,0 змащувальні та/або 0,5-3,0 антиприхоплювальні домішки вода решта. 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. Як гумати лужних металів використовують вуглелужний або гуматно-калієвий, або полімергуматний реагент (будь-який реагент такого типу) для підвищення структурнореологічних властивостей і зниження фільтрації розчину. Дослідами визначено, що в системі біополімер-гумати лужних металів утворюються просторові комплекси, які забезпечують активне функціонування кожного його компонента 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 розчинах кальцію і магнію, агресивна дія яких посилена прогріванням при температурі 150 °C. Для стабілізації показника фільтрації запропоновано до складу розчину додати полімерний понижувач фільтрації, наприклад, поліаніонну целюлозу або карбоксицелюлозу, або карбоксиметилоксіетилцелюлозу, або оксіетилцелюлозу або поліакриламід, або крохмаль модифікований. Для підвищення інгібуючих властивостей та надання можливості застосування під час буріння у складних гірничо-геологічних умовах (хемогенних відкладах) запропоновано додати солі лужних та/або лужноземельних металів, наприклад KСl та/або NaCl та/або СаСl 2 та/або MgCl2 та/або бішофіт. 1 UA 115137 U 5 10 15 20 25 30 Кольматуючі домішки у вигляді крейди, мармуру або органічного наповнювача додані до складу розчину для кольматації зон можливих поглинань, обважнення розчину, утворення кислоторозчинної тонкої непроникної кірки у привибійній зоні продуктивного пласта та зменшення негативного впливу фільтрату на пласт. Змащувальні та/або антиприхоплювальні домішки органічні та/або неорганічні у вигляді графіту, нафти, кофосу тощо потрібні для покращення проведення спуско-підіймальних операцій, зменшення липкості кірки та отримання додаткового ефекту гідрофобізації стінок свердловини тощо. Технічним результатом використання запропонованого біополімерного бурового розчину є покращення структурно-реологічних, інгібуючих та фільтраційних властивостей бурового розчину, підвищення його стійкості до дії високих концентрацій солей лужних та лужноземельних металів в умовах високих вибійних температур. Використання запропонованого біополімерного бурового розчину дозволить зменшити витрати хімреагентів під час буріння у складних гірничо-геологічних умовах, а також похило спрямованих та горизонтальних ділянок свердловин. Приклади приготування біополімерного бурового розчину при різних концентраціях компонентів приведені у таблиці. 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 фази (див табл.). З таблиці видно, що зниження концентрації біополімеру до 0,2 % і ВЛР/або ГКР до 3 % негативно впливає на структурно-реологічні властивості, при цьому зменшується стійкість розчину до солей лужних та лужноземельних металів. Збільшення концентрації біополімеру вище 0,5 %, а ВЛР/або ГКР вище 6 % недоцільно тому, що збільшуються витрати хімреагентів, а структурно-реологічні властивості, інгібуючі властивості і техніко-економічні показники буріння значно не поліпшуються. У межах заявлених співвідношень усі склади біополімерного бурового розчину достатньо термостійкі, що слідує з незначного збільшення показника фільтрації. Біополімерний буровий розчин готується таким чином. У 1000 мл води при перемішуванні проводять гідратацію 5 г біополімеру ксантанового типу протягом 15 хвилин, далі додають 50 г ВЛР або ГКР і 2 г ПАЦ або КМЦ, або КМОЕЦ, або ОЕЦ і перемішують протягом 15-30 хвилин, наприкінці додають 70 г КСl або NaCl, або СаСl, або MgCl, або бішофіту. Останніми додають 1,5 % графіту та 2 % крейди. 35 Таблиця Параметри біополімерного бурового розчину № Ф, Ф Гумати Полімерні Змащувальні/ η, 3 СНЗ ч/ч БіополіКольматуючі см / τ, Т, втвт, лужних понижувачі Солі антиприхоплювальні 10/10, мПа 3 мер домішки 30 дПа с см / металів фільтрації домішки дПа *с хв 30 хв 1 0,2 6,0 0,1 3,0 1,0 0,5 6,5 29'/37 27 39 42 15 2 0,2 5,0 0,2 7,0 3,0 3,0 5,0 18/25 18 25 40 18 3 0,3 4,0 0,3 5,0 2,0 1,5 4,7 31/49 25 34 45 14 4 0,3 5,0 0,2 3,0 10,0 3,0 4,0 35/42 25 39 50 13 5 0,4 3,0 0,1 3,0 2,0 1,0 5,0 15/18 11 28 40 18 6 0,4 5,0 0,3 7,0 40,0 3,0 4,0 38/46 25 105 80 12 7 0,5 5,0 0,3 40,0 2,0 3,0 8,0 57/63 69 95 60 18 8 0,5 6,0 0,1 15,0 2,0 2,0 6,0 18/30 20 48 50 18 Склад біополімерного бурового розчину, мас. % ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Біополімерний буровий розчин, що містить біополімер, гумати лужних металів і воду, який відрізняється тим, що додатково містить солі лужних та/або лужноземельних металів, полімерний понижувач фільтрації, кольматуючі домішки та змащувальні та/або антиприхоплювальні домішки, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: біополімер ксантанового типу 0,2-0,5 гумати лужних металів 3,0-6,0 2 UA 115137 U полімерний понижувач фільтрації солі лужних та/або лужноземельних металів кольматуючі домішки змащувальні та/або антиприхоплювальні домішки вода 0,1-0,3 3,0-40,0 1,0-40,0 0,5-3,0 решта. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3