Бурова промивальна рідина

Реферат: Бурова промивальна рідина, що містить глинопорошок, хлорид кальцію (СаСl2), стабілізатор, понижувач в'язкості та воду, причому додатково містить піногасник рідкий Пентакс, антиферментатор - фенілгідразонові похідні четвертинних солей 1-алкіл (арил)-3,4диметилхінолінію, гідроксид кальцію (Са(ОН)2), гідроксид натрію (NaOH), змащувальну домішку СБР, а як стабілізатор і понижувач в'язкості - реагент Лігнопол-С UA 85978 U (54) БУРОВА ПРОМИВАЛЬНА РІДИНА UA 85978 U UA 85978 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до будівництва нафтових і газових свердловин, а саме до бурових промивальних рідин (БПР), 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 БПР є її схильність до біологічної деструкції, використання крохмального реагенту для зменшення фільтрації, що може призвести до дестабілізації основних показників БПР, а також велика кількість глини (8,0-20,0 мас %), що значно знижує ефективність буріння. Найбільш близьким до бурової промивальної рідини, що заявляється, є буровий розчин (А. с 5 СРСР № 1239141 А1, МПК С 09 К 7/02, опубл.23.06.1986 р. Бюл. № 23), який містить, мас. %: глина 5,0-20,0 КМЦ-600 або 0,2-1,5 КССБ-4 5,0-6,0 СМАД-1 1,5-2,0 хлористий кальцій 0,2-0,5 НТФ 0,3-0,7 вода решта. Недоліком цього бурового розчину є спінення, біологічна деструкція та велика кількість глини, що значно знижує ефективність буріння, погіршує колекторські властивості пластів. Для підтримання параметрів бурової промивальної рідини в заданих межах необхідно постійно додавати реагенти, які понижують в'язкість та піногасник. В основу корисної моделі поставлено задачу створення бурової промивальної рідини з підвищеними інгібуючими властивостями, стійкої до біологічної деструкції (за рахунок додавання антиферментатора), зменшення витрати твердих часток, збереження фільтраційних, покращення змащувальних та деаеруючих характеристик. Поставлена задача вирішується тим, що бурова промивальна рідина, яка містить глинопорошок, хлорид кальцію (СаСl2), стабілізатор, понижувач в'язкості та воду, додатково містить піногасник рідкий Пентакс, антиферментатор - фенілгідразонові похідні четвертинних солей 1-алкіл (арил)-3,4-диметилхінолінію, гідроксид кальцію (Са(ОН) 2), гідроксид натрію (NaOH), змащувальну домішку СБР, а як стабілізатор і понижувач в'язкості - реагент Лігнопол-С при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: реагент Лігнопол-С 2,0-2,5 піногасник рідкий Пентакс 0,2-0,35 антиферментатор фенілгідразонові похідні 0,05-0,12 четвертинних солей 1-алкіл (арил)-3,4-диметилхінолінію гідроксид кальцію (Са(ОН)2) 0,75-1,5 змащувальна домішка СБР 1,0-2,5 глинопорошок 6,0-7,0 гідроксид натрію (NaOH) 0,15-0,3 хлорид кальцію (СаСl2) 0,75-1,5 вода решта. Попередження біологічної деструкції досягають за рахунок додавання до складу БПР антиферментатора - фенілгідразонові похідні четвертинних солей 1-алкіл (арил)-3,4диметилхінолінію, який виготовляють згідно з патентом на корисну модель № 46134, який має широкий спектр антимікробної та протигрибкової дії. Зростання бактерій в бурових промивальних рідинах часто призводить до серйозних економічних наслідків. Майже всі полімерні речовини природного походження під дією різних чинників схильні до біологічної деструкції, що, в свою чергу призводить до зміни фізико-хімічних властивостей реагентів. 1 UA 85978 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Суттєво важливою функцією антиферментатора у нашому випадку є попередження біологічної деструкції БПР. Зменшення піноутворення досягають за рахунок додавання до складу БПР піногасника рідкого Пентакс, який виготовляють згідно з ТУ У 24.6-32028975-005. Піна, що утворюється при взаємодії БПР із солями-електролітами (з тими, що знаходяться в частках вибуреної породи або пластових водах, і тими, що утворились під час інгібування промивальних рідин), складається із газових бульбашок, розділених тонкими плівками рідини, блокованих колоїдними частинками. Суттєвою функцією піногасника рідкого Пентакса є здатність знижувати стійкість плівки, змінюючи тим самим її природу. В результаті його деаеруюча дія сприяє збереженню густини та структурно-реологічних характеристик БПР. Реагент Лігнопол-С є солестійкою порошкоподібною сумішшю, виготовляється згідно з ТУ У 24.6-32374539-004:2007. Регулює показник фільтрації та інші технологічні параметри. При взаємодії з іншими реагентами уповільнює розуміцнення стінок стовбура свердловини, тим самим забезпечує цілісність стінок стовбура. Змащувальну домішку СБР виготовляють на основі продуктів рослинного походження згідно з ТУ У 24.6-32860217-001. Змащувальна домішка СБР покращує антиприхватні властивості БПР, знижує ймовірність виникнення прихватів під час буріння. Глинопорошок 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. Гідроксид натрію (NaOH) - регулятор лужності БПР виготовляють згідно з ГОСТ 2263. Гідроксид кальцію (Са(ОН)2) - інгібітор гідратації і набухання глин, продукт випалювання карбонатних порід або суміш цього продукту з мінеральними добавками. Виготовляють згідно з ДСТУ Б В.2.7-90. Хлорид кальцію - СаСl2 - застосовується як інгібітор гідратації та набухання глинистих порід виготовляють згідно з ГОСТ 450. Бурову промивальну рідину готують наступним чином. Сухі компоненти суміші подають у запропонованому співвідношенні у спеціалізований вузол змішування з наступним перемішуванням до отримання однорідної суміші. Першочерговою є гідратація глинопорошку з одночасним введенням антиферментатора - фенілгідразонові похідні четвертинних солей 1-алкіл (арил)-3,4-диметилхінолінію, після чого у суспензію додають піногасник рідкий Пентакс. Наступним кроком є лужний гідроліз змащувальної домішки СБР внаслідок реакції з гідроксидом кальцію (Са(ОН) 2), додавання гідроксиду натрію (NaOH), стабілізація і регулювання структурно-реологічних показників реагентом Лігнополом-С та додавання хлориду кальцію (СаСl2). Кількість піногасника рідкого Пентаксу 0,2 мас. % слід вважати нижньою межею, тому що при використанні меншої кількості в даній системі не повною мірою забезпечується деаеруюча дія, а кількість піногасника рідкого Пентаксу більша ніж 0,35 мас. % призводить до нераціонального використання реагенту, тому оптимальна концентрація піногасника рідкого Пентаксу становить 0,2-0,35 мас. %. Концентрацію реагенту Лігнопол-С 2 мас. % слід вважати нижньою межею, тому що 3 підвищення показник фільтрації вище 5,5 см за 30 хв. в окремих випадках може призвести до порушення цілісності стінок свердловини. Збільшувати концентрацію реагенту Лігнопол-С вище 3 2,5 мас % економічно недоцільно, тому що показник фільтрації вже дорівнює 2,5 см за 30 хв. та підвищуються структурно-реологічні показники. Концентрацію гідроксиду натрію (NaOH) та гідроксиду кальцію (Са(ОН)2) підібрано виходячи з кількісного складу змащувальної домішки СБР. Вміст глинопорошку (за ТУ У 14.2-00223941-007) від 7,0 до 8,0 мас. % достатній для кіркоутворення в цій системі. Подальше збільшення вмісту твердої фази негативно впливає на структурно-реологічні показники і швидкість буріння. Кількість хлориду кальцію (СаСl2) менше 0,75 % послаблює інгібуючі характеристики, а додавання більше 1,5 % призводить до збільшення витрат реагентів-стабілізаторів. Вміст хлориду кальцію в кількості від 0,5 % до 1,5 % є оптимальним для забезпечення блокування переходу активної вибуреної породи у БПР. Кількість антиферментатора - фенілгідразонові похідні четвертинних солей 1-алкіл (арил)3,4-диметилхінолінію вибрано виходячи з аналізу виявлення бактерій у 1/мл БПР. Приклад приготування запропонованої бурової промивальної рідини: У 400 мл води додають 70 г глинопорошку з одночасним введенням 1,2 г антиферментатора - фенілгідразонові похідні четвертинних солей 1-алкіл (арил)-3,4-диметилхінолінію, далі при перемішуванні додають 3,5 г піногасника рідкого Пентакс, 2 г змащувальної домішки СБР, 3 г 2 UA 85978 U 5 10 15 20 25 гідроксиду натрію (NaOH), 15 г гідроксиду кальцію (Са(ОН) 2). Через годину перемішування доливають 500 мл води, перемішують 20 хв. і ще додають 25 г реагенту Лігнопол-С. Через 30 хв. перемішування додають 7,5 г хлориду кальцію (СаСl2), після чого доводять об'єм водою до 3 1000 мл. Через 30 хв. перемішування параметри БПР стали: густина - 1050 кг/м , умовна 3 в'язкість - 78 с, показник фільтрації - 3,5 см за 30 хв., пластична в'язкість - 18 Пас, динамічна напруга зсуву - 64 дПа. Моделювання приготування та регулювання параметрів бурової промивальної рідини проводили в лабораторних умовах із застосуванням стандартного обладнання і методик. Результати досліджень бурової промивальної рідини запропонованого складу та її властивостей порівняно з прототипом наведено у таблиці 1. З наведеного прикладу приготування БПР і даних таблиці 1 видно, що параметри БПР регулюються у технологічно необхідних межах без перевитрати реагентів. Досягнуто високих деаеруючих показників, стійкості до біологічної деструкції. Стабілізаційну активність запропонованого складу БПР визначали в лабораторних умовах порівняно із буровим розчином за прототипом. За результатами досліджень встановлено, що запропонована бурова промивальна рідина має кращі фільтраційні показники. Запропоноване співвідношення реагентів у рецептурі БПР на основі реагенту Лігнопол-С дозволяє отримувати оптимальні технологічні параметри і забезпечує стійкість стовбура свердловини. Регулювання реологічних властивостей проводиться не за рахунок підвищення концентрації колоїдної глинистої складової твердої фази бурового розчину, а за рахунок використання високомолекулярних полімерних реагентів. Використання запропонованої бурової промивальної рідини дозволяє досягти технічного результату: створення бурової промивальної рідини з підвищеними інгібуючими властивостями, стійкої до біологічної деструкції, зменшення витрати твердих часток, збереження фільтраційних, покращення змащувальних та деаеруючих характеристик. Таблиця 1 Склад і властивості бурової промивальної рідини Номер досліду Склад бурової промивальної рідини, мас. % 1 2 3 4 5 6 Прототип Глинопорошок 5,0 6,0 6,0 7,0 7,0 8,0 20 Реагент Лігнопол -С 1,5 2,0 2,5 2,0 2,5 3,0 антиферментатор - фенілгідразонові похідні четвертинних солей 1-алкіл 0,02 0,05 0,07 0,1 0,12 0,2 (арил)-3,4-диметилхінолінію Гідроксид кальцію (Са(ОН)2) 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 Змащувальна домішка СБР 0,75 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Гідроксид натрію (NaOH) 0,1 0,15 0,2 0,2 0,3 0,4 Хлорид кальцію (СаСl2) 1,75 1,5 1,25 1,0 0,75 0,5 0,5 КССБ-4 6,0 Смад-1 2,0 НТФ 0,7 Піногасник рідкий Пентакс 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 Властивості бурової промивальної рідини 3 Густина, кг/м 1050 1050 1050 1040 1040 1040 1140 Умовна в'язкість, с 64 72 86 90 78 142 27 СНЗ за 1 хв. і за 10 хв., дПа 30/34 13/22 76/98 25/38 17/27 142/202 3/5 3 Показник фільтрації, см за 30 хв. 6,5 5,0 5,0 4,5 3,5 3,5 3,8 КТК (коефіцієнт тертя кірки) 0,18 0,10 0,10 0,09 0,08 0,08 36 15 24 15 18 78 Пластична в'язкість, мПас Динамічна напруга зсуву, дПа 42 38 141 50 64 240 КЗК 0,26 Час випробування, (1,5) діб Виявлення аеробних бактерій в 1/мл 1000