Флокулюючий буровий розчин

Реферат: Флокулюючий буровий розчин містить бентонітовий глинопорошок, високомолекулярний негідролізований поліакриламід (ПАА), органічний понижувач фільтрації, гідрофобний інгібітор, регулятор лужності та неорганічну сіль. Він додатково містить органічний захисний колоїд у вигляді вугільно-лужного реагенту та/або гуматно-калієвого реагенту, та/або торфо-лужного реагенту та рослинну олію, а як високомолекулярний негідролізований ПАА використовується порошковий полімер, як органічний понижувач фільтрації - рослинні полісахариди: екструдат та/або їстівний крохмаль, як гідрофобний інгібітор - порошковий бітум або порошковий асфальт. UA 100321 U (12) UA 100321 U UA 100321 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель стосується малоглинистих інгібуючих бурових розчинів для буріння глибоких газових та нафтових свердловин, а саме розчинів з високими флокулюючими властивостями. Відомий безглинистий буровий розчин з флокулюючими властивостями (авторське свідоцтво СРСР № 1049515, МПК С09К 7/02, опубл. 23.10.1983, бюл. № 39), основу якого складає полімерний флокулянт загальної дії, в'язкість регулюється органічною колоїдною фазою, а густина - вмістом вуглеводнів та водорозчинних солей. Недоліком цього бурового розчину є складність регулювання в'язкості, внаслідок чого виникають проблеми з його циркуляцією по стволу свердловини та ефективністю винесення вибуреної породи на поверхню. Крім того, ця рецептура характеризується нестабільним показником фільтрації, для зменшення якої потрібно застосовувати дорогі полімери. Відомий малоглинистий буровий розчин з високими флокулюючими властивостями, вибраний за прототип (патент США № 7439210, МПК С09К 8/12, С09К 8/24, публ. 21.10.2008 p.), що містить, мас. %: полімерну основу з двох акрилових полімерів: надвисокомолекулярного флокулянта загальної дії поліакриламіду (ПАА) - 0,15-0,44 та низькомолекулярного ПАА як розріднювач - понижувача фільтрації - 0,15-0,44; стабілізатор глин - довголанцюгові поліспирти та/або поліаніонна целюлоза - 0,05-0,2; високов'язкий біополімер як загущувач - до 0,05. Крім того, розчин додатково може вміщувати до 25 % NaCl; регулятор лужності (гідроксид калію) для регулювання рН у межах 8,5-10,0. Недоліками цього бурового розчину є нестійкість щодо дії іонів полівалентних металів (понад 600 мг/л) та дії надлишку лугів, що ускладнює технологію при розбурюванні цементних стаканів. Крім того, рідка форма надвисокомолекулярного полімеру ПАА ускладнює його технологію застосування у зимовий період. Суттєвим недоліком є і те, що використання дорогих допоміжних понижувачів фільтрації також призводить до збільшення витрат на хімічну обробку бурового розчину. Задачею корисної моделі є підвищення технологічності флокулюючого бурового розчину та зменшення витрат на його хімічну обробку. Для вирішення поставленої задачі у буровому розчині, що вміщує бентонітовий глинопорошок, високомолекулярний негідролізований поліакриламід (ПАА), органічний понижувач фільтрації, гідрофобний інгібітор, регулятор лужності та неорганічну сіль згідно з запропонованим технологічним рішенням, додатково містить органічний захисний колоїд у вигляді вугільно-лужного реагенту та/або гуматно-калієвого реагенту, та/або торфо-лужного реагенту та рослинну олію, а як високомолекулярний негідролізований ПАА використовується порошковий полімер, як органічний понижувач фільтрації - рослинні полісахариди: екструдат та/або їстівний крохмаль, як гідрофобний інгібітор - порошковий бітум або порошковий асфальт при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глинопорошок бентонітовий 1-2 високомолекулярний 0,02-0,2 негідролізований ПАА органічний захисний колоїд 2-6 гідрофобний інгібітор 0,5-3 органічний понижувач 0,5-3 фільтрації рослинна олія 1-6 неорганічна сіль 1-30 регулятор лужності 0,1-1 вода решта. Як рослинна олія може бути використана, наприклад, соняшникова, ріпакова, кукурудзяна тощо, як неорганічна сіль - NaCl, KСl, СаСl2 тощо, а як регулятор лужності може бути використана каустична або кальцинована сода. Застосування синергетичного сполучення органічного захисного колоїду та полімерів рослинного та синтетичного походження: гуматів бурого вугілля або торфу з ПАА і гуматів бурого вугілля або торфу з полісахаридами забезпечує стійкість компонентів бурового розчину до дії високої температури, високої лужності та сольової агресії до бурового розчину. Це дозволяє повністю перейти на застосування в розробленій рецептурі тільки недорогих понижувачів фільтрації вітчизняного виробництва: екструдату, їстівного крохмалю тощо. Для вдосконалення хімічної обробки бурового розчину порошкові продукти (негідролізований ПАА та бітум) попередньо змішуються з рослинною олією. Таке рішення при біологічному розкладанні рослинної олії не дозволяє забруднювати навколишнє середовище. 1 UA 100321 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Бентонітову глину використовують при необхідності для стабільності регулювання структурно-реологічних параметрів розчину. Завдяки можливості насичувати водне середовище розробленого бурового розчину солями - на ньому можна розкривати одночасно як теригенні, так і хемогенні відклади (в хемогенних відкладеннях використовують тільки розчини з мінералізованою водною фазою). У запропонованому буровому розчині використовують бентонітову глину за ТУ 39-01-08-65881 "Глинопорошок бентонитовый. Технические условия" - для регулювання структурнореологічних параметрів; акрилові порошкові високомолекулярні флокулянти: полімер АК 631, марки А-930 і А-1510, ступінь гідролізу 6-10 % за ТУ 6-02-00209912-41-94; HENGFLOC-60714, HENGFLOC-70006, Seurvey D1 (виготовляються за стандартами АНІ); вугільно-лужний 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"; екструдат - крохмаль екструзійний, наприклад кукурудзяний за ГОСТ 7697-79 "Крахмал кукурузный экструзионный. Технические условия"; КСl виготовлений за ГОСТ 4234-69; кальцинована сода, виготовлена за ГОСТ 5100-85 чи каустична сода, виготовлена за ГОСТ 2263-79. Приклад приготування запропонованого бурового розчину. До попередньо гідратованої бентонітової глини 2 % концентрації при перемішуванні додають 3 % порошковий вугільно-лужний реагент (ПВЛР) та 2 % екструдату і розчиняють протягом 1 години. Далі при перемішуванні до приготованої колоїдної основи розчину додають розраховану кількість лугів до доведення рН до заданої величини. Потім у буровому розчині розчиняють при перемішуванні розраховану кількість неорганічної солі. Уже на цій стадії розчин готовий до застосування у свердловині. В окремій ємності з перемішувачем готують суспензію порошку ПАА та бітуму у рослинній олії. Суспензію флокулянта АК 631 марки А-1510 та порошку бітуму додають до бурового розчину під час його закачування у свердловину з такого розрахунку, щоб практично вся кількість цих реагентів адсорбувалася на стінках свердловини та частинках вибуреної породи і таким чином виконали свою функцію. Розрахований час перебування флокулянта та гідрофобного інгібітора в буровому розчині - один цикл циркуляції бурового розчину. Вимірювання основних технологічних параметрів бурового розчину здійснювали на стандартних приладах за загальноприйнятими методиками. Статичну фільтрацію визначали на приладі ВМ-6 згідно з методикою, викладеною у експлуатаційній документації. Структурно-реологічні властивості бурового розчину визначали на ротаційному візкозиметрі "Фанн" за стандартом АНІ. Фактичну густину вимірювали на ареометрі АБР-1. Водневий показник визначали за допомогою приладу pH-tester. У межах заявлених співвідношень концентрацій компонентів після термостатування усі склади бурового розчину достатньо термостійкі і стабільні у часі, що випливає з незначного збільшення показника фільтрації та зниження структурно-реологічних параметрів після прогріву при температурі 120 °C протягом 6 годин. Аналогічним чином готували інші склади рідини з різними співвідношеннями компонентів. Параметри бурового розчину, отримані при різних концентраціях компонентів, занесені у таблицю. Концентрація бентонітового глинопорошку (2 %) обумовлена необхідністю забезпечення достатніх кіркоутворюючих властивостей розчину та мінімального підвищення рівня структурнореологічних властивостей. Нижній поріг концентрації органічного захисного колоїду 2 % обумовлений необхідністю створення середовища, достатнього для утворення міжмолекулярних сполук з полімерами; а також для захисту рослинних та синтетичних полімерів. Верхній поріг - 6 % обмежений економічною і технологічною доцільністю для підтримання необхідних параметрів розчину. В залежності від швидкості буріння та необхідності посилення інгібуючих властивостей концентрацію порошкового бітуму в розчині підтримують у межах 0,5-3 %. Вміст рослинної олії залежить від необхідності покращення змащувальних властивостей розчину та кількості і способу введення негідролізованого ПАА і порошкоподібного бітуму. При зростанні інтенсивності обробок розчину флокулянтом і бітумом (у вигляді суспензії в олії) вміст олії в розчині може досягати 6 %. Вміст екструдату або їстівного крохмалю (0,5-3 %) залежить від наявності умов з попередження його ферментативної деструкції. Наприклад, за мінералізації розчину солями понад 10 %, підтримання показника рН понад 9 - вміст екструдату або крохмалю може досягати 3 %. 2 UA 100321 U 5 10 Добавка лугів (кальцинованої соди, каустику) обумовлена необхідністю підтримання показника рН в межах 8-12,5. Запропонований буровий розчин характеризується стабільними технологічними параметрами у широкому діапазоні температур, високими інгібуючими і флокулюючими властивостями. Флокулюючі властивості розчину практично не дозволяють диспергуватись вибуреній породі - вона на 85-90 % у вигляді згустків з флокулянтами видаляється на віброситах. Технічний та економічний результат від використання запропонованого бурового розчину полягає у радикальному спрощенні технології та зменшенні витрат на приготування та хімічну обробку бурового розчину. Таблиця № п/п 1 2 3 4 5 6 Параметри розчину Ф, 3 3 Т, с cм /30хв рН , г/см . Склад розчину, мас. % Бент. глина - 2, крохмаль - 1,5, ПВЛР - 4, КСl - 2, ПАА 0,1, бітумний порошок - 1, олія ріпакова - 2,5, Са(ОН)2 0,5, вода - решта Бент. глина - 1, екструдат - 1, торфо-лужний реагент - 5, NaCl - 5, ПАА - 0,1, бітумний порошок - 2, олія соняшникова - 5, Са(ОН)2 - 0,7, вода - решта Бент. глина - 2, крохмаль - 3, ПВЛР - 6, СаСl2 - 30, ПАА 0,2, бітумний порошок - 3, Са(ОН)2 - 0,5, вода - решта Бент. глина - 1,5, екструдат - 0,5, ГКР - 5, КСl - 1, ПАА 0,05, бітумний порошок - 1, олія ріпакова - 1, КОН - 0,1, вода - решта Бент. глина - 2, екструдат - 1, ПВЛР - 5, КСl - 1, ПАА - 0,1, бітумний порошок - 3, олія ріпакова - 6, Са(ОН)2 - 1, вода - решта Розчин за п. 5 після термостатування протягом 6 годин при 120 °C 1,04 48 4,2 11,8 1,04 53 5,0 12,1 1,22 108 6,4 11,2 1,03 42 4,4 9,2 1,04 85 4,9 12,5 1,4 77 4,5 12,1 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Флокулюючий буровий розчин, що містить бентонітовий глинопорошок, високомолекулярний негідролізований поліакриламід (ПАА), органічний понижувач фільтрації, гідрофобний інгібітор, регулятор лужності та неорганічну сіль, який відрізняється тим, що додатково містить органічний захисний колоїд у вигляді вугільно-лужного реагенту та/або гуматно-калієвого реагенту, та/або торфо-лужного реагенту та рослинну олію, а як високомолекулярний негідролізований ПАА використовується порошковий полімер, як органічний понижувач фільтрації - рослинні полісахариди: екструдат та/або їстівний крохмаль, як гідрофобний інгібітор - порошковий бітум або порошковий асфальт при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глинопорошок бентонітовий 1-2 високомолекулярний 0,02-0,2 негідролізований ПАА органічний захисний колоїд 2-6 гідрофобний інгібітор 0,5-3 органічний понижувач фільтрації 0,5-3 рослинна олія 1-6 неорганічна сіль 1-30 регулятор лужності 0,1-1 вода решта. 3 UA 100321 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 4