Буровий розчин

Реферат: UA 71328 U UA 71328 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель стосується малоглинистих інгібованих бурових розчинів для буріння глибоких газових та нафтових свердловин, а саме розчинів з високими екологічними властивостями. Відомий розчин для капітального ремонту свердловин, який застосовувався як буровий розчин [див. пат. України № 23758 А, МПК (2006) Е21В21/14 (2007.01), Е21В43/12, опубл. 16.06.1998 p.], що містить, мас. %: крохмаль (полісахарид рослинного походження) - 0,5-10,0; середовище клейстеризації, наприклад водні розчини бішофіту, хлористого кальцію, кальцієвої селітри - 99,4-85,0; і додатково містить луг, наприклад гідроксид кальцію, гідроксиди натрію або калію, або амонію - решта. Недоліком відомого розчину є використання концентрованих розчинів солей для клейстеризації крохмалю, що робить ці розчини небезпечними для навколишнього середовища. Крім того, інгібуючі властивості відомого розчину недостатні, тому що гідроксид кальцію використовують для підвищення рН лише до 7-8. Відомий розчин для глушіння та капітального ремонту свердловин, вибраний нами за прототип, який може застосовуватися і як буровий розчин (див. пат. України № 43669 А, МПК (2009) С09К 8/00, опубл. 25.08.2009 p.), що містить, мас. %: полісахарид рослинного походження (екструдат, відсівки, борошно тощо) - 5,0-20,0; гуматний реагент - 3,0-10,0; луг гідроксиду натрію або калію - 0,5-1,0; вода - решта. Недоліком розчину за прототипом, який не забруднює навколишнє середовище, є високий вміст полісахаридів і відсутність інгібуючих властивостей. Задачею даної корисної моделі є зменшення у складі бурового розчину вмісту полісахаридів і надання йому високих інгібуючих властивостей. Для вирішення поставленої задачі пропонується до бурового розчину, який вміщує полісахарид рослинного походження (екструдат, відсівки, борошно тощо), гуматний реагент, луг і воду, згідно з корисною моделлю, додавати бентонітову глину, а як луг - гідроксид кальцію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глина бентонітова 1-4 полісахарид рослинного походження з рештками 2-6 клітковини (екструдат, відсівки, борошно тощо) гуматний реагент (вуглелужний реагент, гуматно - калієвий 1-6 реагент, Полібур ТСМ тощо) луг (гідроксид кальцію) 1-2 вода решта. У запропонованому складі бурового розчину для регулювання структурно-реологічних параметрів використовують бентонітову глину за ТУ 39-01-08-658-81 "Глинопорошок бентонитовый. Технические условия". Як полісахариди рослинного походження з рештками клітковини використовують: - екструдат - крохмаль екструзійний, наприклад кукурудзяний за ГОСТ 7697-79 "Крохмал кукурузный экструзионный. Технические условия"; - відсівки гранульовані або розсипні за ДСТУ 3016-95 "Відсівки кормові пшеничні та житні" побічний продукт при сортуванні та відбійних помелах пшениці та жита, що являють собою сухий сипучий продукт без щільних грудок і призначені переважно для кормових цілей. Як гуматні реагенти, як і у буровому розчині, використовуються для утворення синергетичних сполук з полісахаридами для підвищення термостійкості системи, запропоновано застосовувати вуглелужний реагент (ВЛР) за ТУ 39-932-84 "Вуглелужний реагент. Технічні умови" або гуматно-калієвий реагент (ГКР) за ТУ У 26.8-23690792-002-2001 "Гуматно-калієвий реагент (Лігноксин). Технічні умови", або гуматовмісний реагент Полібур ТСМ за ТУ У 24.6-32028975-003 тощо. Як інгібітор набухання глин, руйнування стінок свердловини та бактеріальної деградації полісахаридів використовують гідроксид кальцію (вапно негашене) згідно з ГОСТ 9179-77 "Известь негашеная. Технические условия". Приклад приготування: у розрахованій кількості води при перемішуванні диспергують 3 % бентонітової глини, 4 % екструзійного крохмалю протягом години та 2 % ВЛР, далі додають 1 % негашеного вапна і продовжують перемішувати протягом 30-60 хв. Після вимірювання технологічних параметрів частину бурового розчину завантажують у камеру старіння для термостатування. 1 UA 71328 U 5 10 15 20 25 30 35 Вимірювання основних технологічних параметрів бурового розчину здійснювали на стандартних приладах за загальноприйнятими методиками. Статичну фільтрацію визначали на приладі фільтр-прес "Фанн" за стандартом Американського Нафтового інституту (АНІ). Структурно-реологічні властивості бурового розчину визначали на ротаційному візкозиметрі "Фанн" за стандартом АНІ. Фактичну густину вимірювали на важільних терезах ВРП-1. Водневий показник визначали за допомогою рН-метра. У межах заявлених співвідношень концентрацій компонентів усі склади бурового розчину достатньо термостійкі і стабільні у часі, що слідує з незначного збільшення показника фільтрації та зниження структурно-реологічних параметрів після прогріву при температурі 150 °C протягом 4 годин. Аналогічним чином готували інші склади рідини з різними співвідношеннями компонентів (див. табл.). Нижній поріг концентрації полісахаридів рослинного походження з рештками клітковини(2 %) обумовлений необхідністю забезпечення мінімального задовільного рівня структурнореологічних властивостей малоглинистої системи. Перевищення концентрації понад 6 % є економічно і технологічно недоцільним. Нижній поріг концентрації гуматних реагентів 1 % обумовлений мінімальною кількістю молекул гуматів, достатньої для утворення міжмолекулярних сполук з полісахаридами, а верхній - 6 % обмежений економічною і технологічною недоцільністю перевитрати реагенту. Нижній поріг концентрації гідроксиду кальцію 1 % обумовлений необхідністю витрати лугу на клейстеризацію полісахаридів та підвищення лужності розчину до рН ≥ 12, верхній - 2 % обумовлений необхідністю підтримувати резерв гідроксиду кальцію для хімічної обробки стінок свердловини та частинок вибуреної породи. Заявлений діапазон концентрації бентонітової глини (1-4 %) є характерним для малоглинистих систем бурових розчинів. Запропонований буровий розчин характеризується стабільними технологічними параметрами у широкому діапазоні температур, високими інгібуючими властивостями і є екологічно чистим, оскільки не вміщує речовин з класом небезпеки вище IV. Утилізація даного бурового розчину після завершення буріння свердловини полягає лише у нейтралізації вапна, наприклад, питною содою до рН=7-8 і далі вони можуть бути перемішані з ґрунтом без будь-якої шкоди для навколишнього середовища. Завдяки високим екологічним властивостям запропонований буровий розчин може використовуватися під час буріння свердловин на морському шельфі. Технічний та економічний результат від використання запропонованого бурового розчину полягає у радикальному зменшенні витрат на приготування та хімічну обробку бурового розчину, підвищенні стійкості стінок свердловин і спрощенні процесу утилізації бурового розчину після завершення буріння. 40 Таблиця Параметри бурового розчину, отримані при різних концентраціях компонентів до і після прогрівання Полісахариди Екструдат Відсівки 3,5 5 4 4 4 Склад бурового розчину, мас;. % Гумати Полібур Борошно ВЛР ГКР ТСМ 3 2,5 2 6 2 1,5 2 2 5 2 Вапно Бент. глина 1 1,5 1,25 1,5 2 1,5 2 2 3 2,5 4 1 UA 71328 U Продовження таблиці Параметри бурового розчину при температурі 20 °C 3 Ф, см /30 СНЗ1/10, 3 ρ, г/см Т, с рН хв дПа 1025 48 3 20/30 12,8 1040 160 2,5 90/125 12,9 1040 30 4 5/8 10,5 1035 160 3 90/130 12,9 1055 84 3 23/29 12,8 1025 96 2 35/46 12,8 Параметри бурового розчину після прогрівання при температурі 150 °C протягом 4 годин 3 Ф, см /30 СНЗ1/10, 3 ρ, г/см Т, с рН хв дПа 1024 25 2,5 15/20 12,7 1040 52 3 65/85 13,1 1040 24 2 3/5 9,4 1035 64 3,5 90/115 12,8 1055 34 3,5 12/17 12,8 1025 52 3 28/33 12,7 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Буровий розчин, який вміщує полісахарид рослинного походження (екструдат, відсівки, борошно тощо), гуматний реагент, луг і воду, який відрізняється тим, що додатково вміщує бентонітову глину, а як луг - гідроксид кальцію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глина бентонітова 1-4 полісахарид рослинного походження з рештками 2-6 клітковини (екструдат, відсівки, борошно тощо) гуматний реагент (вуглелужний реагент, гуматно - калієвий 1-6 реагент, Полібур ТСМ тощо) луг (гідроксид кальцію) 1-2 вода решта. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3