Лігносульфонатно-кальцієва бурова промивальна рідина

Реферат: Лігносульфонатно-кальцієва бурова промивальна рідина містить глинопорошок, мінералізатор, стабілізатор та воду. Додатково містить гідроксид кальцію Са(ОН) 2, Лабрикол, Премікс В, Премікс D, нафту, крейду, як мінералізатор - хлорид кальцію (СаСl2), як стабілізатор - КССБ-МТ та РБЕ. UA 104201 U (12) UA 104201 U UA 104201 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до будівництва нафтових і газових свердловин, а саме до малоглинистих мінералізованих бурових промивальних рідин, які використовують під час будівництва свердловин. Відомий склад інгібованої (хлоркальцієвої) БПР для зміцнення стінок свердловин, наприклад, під час буріння в аргілітових відкладах, схильних до осипання та обвалювання [Мислюк М.А. Буріння свердловин. Довідник: у 5 т. Т. II. / М.А. Мислюк., І.Й. Рибчич., Р.С. Яремійчук. - К.: "Інтерпрес ЛТД", 2002. - 303 с], який містить, мас. %: глина 8,0-20,0 КССБ 5,0-7,0 карбоксиметилцелюлоза 1,0-2,0 (КМЦ) або крохмаль СаСl2 1,0-2,0 Са(ОН)2 0,3-0,5 NaOH 0,3-0,5 піногасник 0,3-0,5 вода решта. Недоліком його є схильність до біологічної деструкції (використання крохмального реагенту без антиферментатора для зменшення фільтрації може призвести до дестабілізації основних показників), а також велика кількість глини (8,0-20,0 мас %), що значно знижує ефективність буріння. Найбільш близьким до лігносульфонатно-кальцієвої бурової промивальної рідини (ЛКБПР), що заявляється, є буровий розчин (авторське свідоцтво СРСР № 1303607 А1 SU, С 09 К 7/02, опубл. 15.04.1987 р. Бюл. № 14), який містить, мас. %: глина 10,0-30,0 органічний стабілізатор 0,5-2,0 мінералізатор 0,10-20,0 Олігомер СБ 0,081-0,325 вода решта. Недоліком його є вірогідність спінення та велика кількість глини, що значно знижує ефективність буріння, погіршує колекторські властивості пластів. Для підтримання параметрів даного бурового розчину в заданих межах необхідне постійне додавання реагентів понижувачів в'язкості та піногасника. В основу корисної моделі поставлена задача створення ЛКБПР, з підвищеною стійкістю до біологічної деструкції, покращеними інгібуючими, фільтраційними, триботехнічними та антиспінюючими властивостями завдяки додаванню інгібітора, антиферментатора, піногасника та змащувальної домішки. Поставлена задача вирішується тим, що ЛКБПР, що містить глинопорошок, мінералізатор, стабілізатор та воду, додатково містить, гідроксид кальцію (Са(ОН) 2), Лабрикол, Премікс В, Премікс D, нафту, крейду, як мінералізатор - хлорид кальцію (СаСl2), як стабілізатор - КССБ-МТ та РБЕ, мас. %: глинопорошок ПБА-18 3,0-4,0 "Normal" гідроксид кальцію (Са(ОН)2) 0,5-0,6 Премікс В 0,05-0,08 Премікс D 0,2-0,25 нафта 8,0-10,0 крейда 8,0-9,0 Лабрикол 2,0-2,5 КССБ-МТ 1,0-2,0 РБЕ 3,0-3,5 хлорид кальцію (СаСl2) 40,0-44,0 вода решта. Сукупність суттєвих ознак корисної моделі дозволяє вирішити поставлене завдання. Регулювання фільтраційних та структурно-механічних і реологічних показників ЛКБПР відбувається за рахунок додавання до складу КССБ-МТ - продукту поліконденсації лігносульфонатів технічних з формаліном та карбамідом у кислому середовищі, який виготовляють згідно з ТУ У 24.6-32374539-003 та РБЕ - продукту екструзійної обробки крохмаловмісних матеріалів без спеціального вилучення з них крохмалю, який виготовляють згідно з ТУ У 15.6.30903651-003. 1 UA 104201 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Покращення триботехнічних властивостей досягають за рахунок додавання до складу ЛКБПР Лабриколу та нафти. Лабрикол виготовляють на основі продуктів рослинного походження з додаванням сульфатного мила Виробляють Лабрикол згідно з ТУ У 24.632028975-001. Зменшення піноутворення відбувається за рахунок додавання до складу ЛКБПР Преміксу D, який виготовляють згідно з ТУ У 20.5-38991834-002. Премікс D ефективно використовують у процесах, які супроводжуються надмірним або середнім піноутворенням. Він також попереджає надлишкове піноутворення при попередньому додаванні у рецептуру бурової промивальної рідини. Піна, що утворюється при взаємодії рідини із солями-електролітами (як із тими, що знаходяться в частках вибуреної породи або пластових водах, так і з тими, що потрапляють під час інгібування промивальних рідші) складається із газових бульбашок, розділених тонкими плівками рідини, блокованих колоїдними частинками. Завданням Премікс D є зниження стійкості плівки, змінюючи її природу. Додавання Преміксу D призводить до деаерації бурової промивальної рідини, що у свою чергу забезпечує стабільність основних показників. Гідроксид кальцію (Са(ОН)2) є інгібітором гідратації і набухання глин. Він є продуктом випалювання карбонатних порід або суміші цього продукту з мінеральними добавками. Виготовляють Гідроксид кальцію (Са(ОН)2) згідно з ДСТУ Б В.2.7-90. Глинопорошок ПБА-18 "Normal" є продуктом переробки природних бентонітових глин. Виготовляють його згідно з ТУ У 14.2-00223941-007 і використовують для утворення у воді структурної дисперсійної системи з мінімальним вмістом твердої фази. Хлорид кальцію (СаСl2) одержують під час виробництва кальцинованої соди, випускають згідно з ГОСТ 450 і застосовують як інгібітор гідратації і набухання глинистих порід. Крейда є різновидом слабозцементованої мажучої тонкозернистої карбонатної осадової породи, яка складається в основному з карбонату кальцію природного походження або її 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. Виготовляють Премікс В згідно з ТУ У 20.5-38991834-002. Лігносульфонатно-кальцієву бурову промивальну рідину готують наступним чином. Сухі компоненти суміші подають у запропонованому співвідношенні до спеціалізованого вузла змішування з наступним перемішуванням до отримання однорідної суміші. ЛКБПР готують у такій послідовності. Проводять гідратацію глинопорошку. Потім у суспензію з вмістом глинопорошку від 3,0 до 4,0 мас. % одночасно додають Премікс В та Премікс D, перемішують. Після перемішування додають КССБ-МТ і знову перемішують з одночасним додаванням першої порції РБЕ (для часткової стабілізації перед засолюванням). Після перемішування додають гідроксид кальцію (Са(ОН)2) та хлорид кальцію (СаСl2). Для стабілізації після інгібування додають решту РБЕ з перемішуванням та одночасним додаванням змащувальних домішок: Лабриколу та нафти. Обважнення ЛКБПР виконують крейдою з наступним додаванням води і перемішуванням до гомогенного стану. Результати досліджень запропонованої бурової промивальної рідини та її властивостей, порівняно з прототипом, наведено у таблиці. Вміст РБЕ від 3,0 до 3,5 мас % забезпечує стабілізуючі властивості на достатньому технологічному рівні. Зменшення його концентрації менше 3,0 мас. % не дозволяє, в комбінації із реагентом КССБ-МТ, забезпечити необхідний рівень стабілізації промивальної рідини. Збільшення його у цьому розчині більше 3,5 мас. % сприятиме надлишковій витраті даного продукту. Сукупний вміст РБЕ та ККСБ-МТ відповідно 3,0-3,5 та 1,0-2,0 мас. % забезпечує комплексне регулювання фільтраційних та структурно-механічних показників. Кількість Премікс D 0,20 мас. % слід вважати нижньою межею, тому що при використанні меншої кількості в даній системі не повною мірою забезпечується попередження аерації ЛКБПР. Кількість Премікс D, більша ніж 0,25 мас. % призводить до нераціонального використання реагенту, тому оптимальна концентрація Премікса D становить 0,20-0,25 %. Вміст глинопорошку ПБА-18 "Normal" (за ТУ У 14.2-00223941-007) від 3,0 до 4,0 мас. % достатній для кіркоутворення в ЛКБПР. Збільшення вмісту твердої фази негативно впливає на густину ЛКБПР та швидкість буріння. Концентрацію змащувальних домішок Лабрикол 2,0 мас. % та нафти 8,0 мас. % слід вважати нижньою межею, тому що підвищення показника коефіцієнта тертя кірки (КТК) вище 0,10, в окремих випадках, може призвести до ускладнень у свердловині. Збільшувати концентрацію змащувальної домішки Лабрикол вище 2,5 мас % та нафти вище 10,0 мас % економічно недоцільно, тому що це призведе до перевитрат змащувальної домішки. 2 UA 104201 U 5 10 15 20 25 Для регулювання водневого показника (рН) ЛКБПР концентрацію гідроксиду кальцію (Са(ОН)2) (згідно з лабораторними дослідженнями) вибрано у межах 0,5-0,6 мас. %. Концентрації антиферментатора Премікс В, для забезпечення стійкості ЛКБПР до бактеріального забруднення, використовують в межах від 0,05 до 0,08 мас. %, згідно з ГОСТ 9.085-78 "Біостійкість бурового розчину". Кількість мікроорганізмів у буровій промивальній рідині 5 не повинна перевищувати 10 кл/мл (клітин у 1 мл). Вміст хлориду кальцію (СаСl2) у кількості від 40 до 44 мас. % є оптимальним для забезпечення блокування переходу активної вибуреної породи у ЛКБПР (та часткового регулювання густини мінералізатором). Вміст крейди від 8,0 до 9,0 мас. % достатній для кольматування привибійної зони та обважнення ЛКБПР згідно з рецептурою. Приклад приготування запропонованої лігносульфонатно-кальцієвої бурової промивальної рідини (дослід 2): У 300 мл води проводять гідратацію 15,0 г глинопорошку ПБА-18 "Normal" з перемішуванням. Під час перемішування одночасно додаємо 0,25 г Премікс В та 1,0 г Премікс D, перемішуємо протягом 7 хв., додаємо 5,0 г КССБ-МТ і перемішуємо протягом 5 хв. Під час перемішування додаємо 7,5 г РБЕ (часткова стабілізація перед засолюванням) і перемішуємо протягом 20 хв. Після перемішування додаємо 2,5 г гідроксиду кальцію (Са(ОН)2) та 200 г хлориду кальцію (СаСl2). Стабілізацію після інгібування здійснюємо додаванням 7,5 г РБЕ з перемішуванням 15 хв. із наступним додаванням одночасно змащувальних домішок: 40 г нафти та 10 г Лабриколу. Обважнення ЛКБПР виконуємо крейдою в кількості 40 г, після перемішування протягом 5 хв. додаємо воду, яка необхідна для досягнення рівня 500 мл. Потім виконуємо перемішування протягом трьох годин з перервами на 15 хв. через кожні 0,5 години. Параметри 3 бурової промивальної рідини стали: густина - 1280 кг/м , умовна в'язкість - 88 с, показник 3 фільтрації - 3,0 см /30 хв, СНЗ1/10 - 13/29 дПа, КТК - 0,10. Моделювання, приготування та регулювання параметрів лігносульфонатно-кальцієвої бурової промивальної рідини проводили в лабораторних умовах із застосуванням стандартного обладнання і методик.Таблиця Склад і властивості створеної лігносульфонатно-кальцієвої бурової промивальної рідини 8 30 35 40 2,0 3,0 3,5 3,5 3,5 3,5 4,0 0,5 0,4 40,0 1,0 6,0 2,0 6,0 0,15 0,04 1,0 0,5 42,0 2,0 8,0 3,0 8,0 0,20 0,05 1,5 0,5 44,0 2,0 8,0 3,0 8,0 0,20 0,06 1,0 0,5 42,0 2,5 10,0 3,5 9,0 0,25 0,06 1,5 0,6 44,0 2,5 10,0 3,5 9,0 0,25 0,07 2,0 0,6 44,0 2,5 10,0 4,0 9,0 0,25 0,08 3,0 0,6 44,0 3,0 12,0 5,0 9,5 0,30 0,10 Склад бурової промивальної рідини за прототипом, мас. % глинопорошок стабілізатор NaCl олігомер СБ вода 20,0 1,0 од 0,416 78,484 1260 8,01 6,5 1280 8,28 3,0 1290 8,28 3,0 1290 8,32 3,0 1300 8,59 3,0 1300 8,63 2,5 1300 8,67 2,5 Властивості бурової 1140 4,0 , ДПа , мПа·с СН3, дПа Т, с КТК К Ф, см3/30 хв. рН кг/м Премікс В Властивості ЛКБПР Антифільтраційні Структурно-механічні і показники реологічні показники Премікс D Крейда Глинопорошок ПБА-18 "Normal" Нафта Лабрикол Хлорид кальцію СаСl2 Склад ЛКБПР, мас. % Неорганічний Змащувальні Тверді неорганічні інгібітор домішки складові Гідроксид кальцію Са(ОН)2 КССБ-МТ Номер досліду 1 2 3 4 5 6 7 Реагент буровий екструзійний (РБЕ) Стабілізатори 0,5 0,15 59 6/14 34 60 0,5 0,10 88 13/29 59 91 0,5 0,10 82 12/26 59 86 0,5 0,09 77 13/27 50 90 0,5 0,09 75 14/26 49 79 0,5 0,09 78 17/28 47 94 0,5 0,09 98 18/37 59 97 промивальної рідини за прототипом 44 43/60 З наведеного прикладу приготування лігносульфонатно-кальцієвої бурової промивальної рідини і даних таблиці видно, що параметри регулюються у технологічно необхідних межах без перевитрати реагентів. Задані значення густини дозволяють застосовувати ЛКБПР в необхідних геологічних умовах. Ефективність запропонованого складу ЛКБПР визначали в лабораторних умовах порівняно із промивальною рідиною за прототипом (дослід 8). За результатами досліджень встановлено, що запропонована лігносульфонатно-кальцієва бурова промивальна рідини має кращі фільтраційні, антиспінюючі показники та є малоглинистою, що здійснює позитивний вплив на породи-колектори. Технічний результат від використання запропонованої лігносульфонатно-кальцієвої бурової промивальної рідини досягається за рахунок підвищення стійкості до біологічної деструкції, покращення інгібуючих, фільтраційних, триботехнічних та антиспінюючих властивостей завдяки додаванню інгібітора, антиферментатора, піногасника та змащувальної домішки. 3 UA 104201 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Лігносульфонатно-кальцієва бурова промивальна рідина, що містить глинопорошок, мінералізатор, стабілізатор та воду, яка відрізняється тим, що додатково містить гідроксид кальцію Са(ОН)2, Лабрикол, Премікс В, Премікс D, нафту, крейду, як мінералізатор - хлорид кальцію (СаСl2), як стабілізатор - КССБ-МТ та РБЕ, мас. %: глинопорошок ПБА-18 "Normal" 3,0-4,0 гідроксид кальцію (Са(ОН)2) 0,5-0,6 Премікс В 0,05-0,08 Премікс D 0,2-0,25 нафта 8,0-10,0 крейда 8,0-9,0 Лабрикол 2,0-2,5 КССБ-МТ 1,0-2,0 РБЕ 3,0-3,5 хлорид кальцію (СаСl2) 40,0-44,0 вода решта. 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