Біополімерна бурова промивальна рідина

Реферат: UA 104200 U UA 104200 U 5 10 Корисна модель належить до будівництва нафтових і газових свердловин, а саме до біополімерних бурових промивальних рідин (ББПР), які використовують під час будівництва свердловин. 6 Відомий склад бурової промивальної рідини (патент України № 64667А, МПК Е21В 21/00, С09K 7/00, Бюл. № 2, 2004 p.), що містить, мас. %: високомолекулярний поліакриламід (ПАА) 0,5-25,0 карбонат калію (поташ) 0,5-25,0 гідроксид калію 0,5-15,0 лігносульфонат конденсований 0,1-25,0 ксантановий біополімер 0,01-5,0 ПАЦ решта. Недоліками цієї бурової промивальної рідини є схильність до біологічної деструкції, підвищена аерація та недостатні триботехнічні властивості. Найбільш близькою до біополімерної бурової промивальної рідини, що заявляється, є біополімерна бурова промивальна рідина, яку застосовують для буріння у складних гірничогеологічних умовах (хемогенних відкладах), а також похило спрямованих та горизонтальних 7 ділянок свердловин (патент України № 5148 А, МПК С09K 7/02, Бюл. № 2, 2005 p.), що містить, мас. %: біополімер (ксантанового типу) 15 20 25 0,2-0,5 гумати лужних металів (вуглелужний реагент або гуматно-калієвий реагент тощо) 3,0-6,0 ПАЦ або КМЦ або ОЕЦ або карбоксиметилоксіетилцелюлоза) 0,1-0,3 солі лужних та/або лужноземельних металів (KCl, NaCl, CaCl2, MgCl2, бішофіт) 3,0-40,0 вода решта. Недоліком відомої ББПР є підвищена аерація та недостатні триботехнічні властивості, а також складність регулювання водневого показника (рН). В основу корисної моделі поставлена задача створення ББПР безглинистої, стійкої до біологічної деструкції з підвищеними інгібуючими властивостями, покращеними фільтраційними, триботехнічними та деаеруючими характеристиками шляхом додавання антиферментатора, піногасника та змащувальної домішки. Поставлена задача вирішується тим, що біополімерна бурова промивальна рідина, що містить ксантанову смолу, хлорид калію (КСl), хлорид натрію (NaCl), стабілізатор та воду, згідно з корисною моделлю додатково містить гідроксид натрію (NaOH), стабілізатор бурових речовин (СБР), Премікс В, Премікс D, нафту, крейду, як стабілізатор - екструзійний крохмалореагент (ЕКР), мас. %: ксантанова смола 0,4-0,5 хлорид калію (КСl) 10,0-12,0 Премікс В 0,10-0,15 Премікс D 0,2-0,3 нафта 8,0-9,0 крейда 8,0-50,0 СБР 2,0-3,0 хлорид натрію (NaCl) 21,0-24,0 гідроксид натрію (NaOH) 1,0-1,25 ЕКР 5,0-6,0 вода решта. Регулювання структурно-механічних, реологічних та фільтраційних показників здійснюють за рахунок додавання до складу ББПР ксантанової смоли та (ЕКР). Ксантанова смола є гігроскопічним продуктом білого кольору, водорозчинним біополімером, який одержують шляхом ферментації вуглеводнів і виготовляють в Англії. ЕКР є продуктом екструзійної обробки крохмаловмісних матеріалів без спеціального вилучення з нього крохмалю. ЕКР виготовляють згідно з ТУ У 00383403.001. 1 UA 104200 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Покращення триботехнічних властивостей досягають за рахунок додавання до складу ББПР СБР та нафти. СБР виготовляють на основі продуктів рослинного походження з додаванням талового масла згідно з ТУ У 24.6-32860217-001. Зменшення піноутворення досягають додаванням до складу ББПР Преміксу D. Виготовляють Премікс D згідно з ТУ У 20.5-38991834-002. Ефективно використовують у процесах, які супроводжуються надмірним або середнім утворенням піни, попереджає надлишкове утворення піни при попередньому додаванні в рецептуру ББПР. Додавання Преміксу D призводить до деаерації ББПР і забезпечує стабільність основних показників. Гідроксид натрію (NaOH) є регулятором лужності ББПР. Його виготовляють згідно з ГОСТ 2263. Хлорид калію (КСl) є інгібітором внутрішньо-кристалічного набухання глинистих порід, схильних до осипів та обвалів. Цей продукт одержують в результаті переробки калійних руд галургічним і флотаційним методами. Виготовляють згідно з ГОСТ 4568. Хлорид натрію (NaCl) одержують подрібненням природної кам'яної солі, випарюванням ропи солених озер і морської води, виготовляють згідно з ДСТУ 3583 і застосовують, в основному, для насичення водної фази ББПР з метою попередження набухання порід. Крейда є різновидом слабозцементованої мажучої тонкозернистої карбонатної осадової породи, яка складається, в основному, з карбонату кальцію природного походження або яку одержують штучним шляхом. Якість її визначають за результатами перевірки на відповідність фізико-хімічних показників вимогам ГОСТ 17498 або ГОСТ 12085. Премікс В призначений для попередження бактеріального розкладу органічних компонентів промивальних рідин. Премікс В виготовляють згідно з ТУ У 20.5-38991834-002. Біополімерну бурову промивальну рідину готують наступним чином. Сухі компоненти суміші додають у запропонованих співвідношеннях з наступним перемішуванням до отримання однорідної суміші. ББПР готують у такій послідовності. В одній ємкості розчиняють ксантанову смолу з одночасним додаванням половини кількості Преміксу В від заявленої у складі ББПР. Після розчинення додають Премікс D і знову перемішують. У другій ємкості проводять гідроліз ЕКР, додаючи гідроксид натрію (NaOH). Після гідролізу у другу ємкість додають решту Преміксу В. Потім суміші першої та другої ємкостей змішують і додають хлорид калію (КСl). Після перемішування додають хлорид натрію (NaCl) з одночасним додаванням змащувальних домішок СБР та нафти. Обважнення ББПР виконують крейдою та додають воду з одночасним перемішуванням до отримання гомогенної суміші. Результати досліджень запропонованої ББПР та її властивостей порівняно з прототипом наведено у таблиці. Вміст ЕКР від 5,0 до 6,0 мас % забезпечує стабілізуючі властивості на достатньому технологічному рівні, зменшення його концентрації менше 6,0 мас. % не дозволяє в комбінації із ксантановою смолою забезпечити необхідний рівень стабілізації ББПР. Збільшення ЕКР у розчині більше 6,0 мас. % призводить до перевитрати, оскільки сукупний вміст ЕКР та ксантанової смоли відповідно 5,0-6,0 та 0,4-0,5 мас. % забезпечує комплексне регулювання фільтраційних та структурно-реологічних показників. Кількість Преміксу D 0,20 мас. % слід вважати нижньою межею, так як, при використанні меншої кількості, в даній системі, не повною мірою забезпечується попередження аерації ББПР, а кількість Преміксу D, більша, ніж 0,30 мас. %, призводить до нераціонального використання реагенту. Тому оптимальна концентрація Преміксу D становить 0,20-0,30 %. Концентрацію змащувальних домішок СБР 2,0 мас. % та нафти 8,0 мас. % слід вважати нижньою межею, так як підвищення показника коефіцієнта тертя кірки (КТК) може призвести до ускладнень у свердловині. Збільшувати концентрацію змащувальної домішки СБР вище 3,0 мас % та нафти вище 9,0 мас % економічно недоцільно, оскільки змащувальні домішки забезпечують якісне регулювання триботехнічних характеристик. Для гідролізу ЕКР та регулювання водневого показника (рН) ББПР вибрано гідроксид натрію (NaOH) у межах 1,0-1,25 мас. %. Концентрацію антиферментатора Преміксу В для забезпечення стійкості біополімерної бурової промивальної рідини до бактеріального забруднення використовують в межах від 0,1 до 0,15 мас %, згідно з ГОСТ 9.085-78 "Біостійкість бурового розчину" (кількість мікроорганізмів у 5 буровій промивальній рідині не повинна перевищувати 10 кл/мл (клітин у 1 мл). Концентрацію інгібіторів підібрано моделюванням в лабораторних умовах (виходячи з досліджень впливу інгібіторів на набухання глинопорошку) в мінімальній кількості 10 мас. % хлориду калію (КСl) і 20,0 мас. % хлориду натрію (NaCl), а максимальні добавки інгібіторів вибрані виходячи з розчинності мінералізаторів. 2 UA 104200 U 5 10 15 20 25 Вміст крейди від 8,0 до 50,0 мас. % достатній для кольматування привибійної зони та обважнення біополімерної бурової промивальної рідини. Приклад приготування запропонованої біополімерної бурової промивальної рідини (дослід 5, таблиця) У 200 мл води, яку наливають у першу ємкість, розчиняють 2,25 г ксантанової смоли з одночасним додаванням 0,325 г Преміксу В. Після розчинення додають 1,25 г Преміксу D і перемішують протягом 15 хв. У 200 мл води, яку наливають у другу ємкість, проводять гідроліз 27,5 г ЕКР дією 6,0 г гідроксиду натрію (NaOH). До цього розчину додають 3,25 г Премікс В і перемішують протягом 25 хвилин. Суміші першої та другої ємкостей змішують і додають 52,5 г хлориду калію (КСl). Після перемішування додають 105 г хлориду натрію (NaCl) і перемішують протягом 20 хвилин. До отриманої суміші додають змащувальні домішки: 12,5 г СБР та 42,5 г нафти і перемішують протягом 10 хв. Суміш обважнюють крейдою в кількості 40 г, після перемішування протягом 5 хв. додають воду. Вода необхідна для досягнення рівня 500 мл. Отриману суміш перемішують протягом трьох годин з перервами у 15 хв. через кожні 0,5 години до отримання гомогенної ББПР. Параметри бурової промивальної рідини стали: густина - 1190 3 3 кг/м , умовна в'язкість - 64 с, показник фільтрації -