Малоглиниста інгібована бурова промивальна рідина

Реферат: UA 109905 U UA 109905 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до будівництва нафтових і газових свердловин, а саме до малоглинистих інгібованих 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 (КМЦ) або крохмаль 1,0-2,0; СаСl2 1,0-2,0; Са(ОН)2 0,3-0,5; NaOH 0,30,5; піногасник 0,3-0,5; вода - решта. Однак, для цієї БПР характерна схильність до біологічної деструкції через використання крохмального реагенту без антиферментатора для зменшення фільтрації, що може призвести до дестабілізації основних показників, а також велика кількість глини (8,0-20,0 мас. %), що значно знижує ефективність буріння. Найбільш близькою по технічній суті та за результатом, що досягається, до запропонованої (тобто прототипом) є бурова промивальна рідина (патент України № 85978 U, МПК Е21В 33/138, опубл.10.12.2013 p., бюл. № 23), яка містить, мас. %: реагент Лігнопол-С 2,0-2,5; піногасник рідкий Пентакс 0,2-0,35; антиферментатор - фенілгідразонові похідні четвертинних солей 1алкіл (арил)-3,4-диметилхінолінію 0,05-0,12; гідроксид кальцію - Са(ОН)2 0,75-1,5; змащувальну домішку СБР 1,0-2,5; глинопорошок 6,0-7,0; гідроксид натрію - NaOH 0,15-0,3; хлорид кальцію СаСl2 0,75-1,5 і воду - решта. Однак, вона має послаблені інгібуючі властивості (інгібування здійснюється тільки за рахунок хлориду та гідроксиду кальцію), низьку термостійкість, а також недостатню стійкість до біологічної деструкції через неспроможність продукувати антиферментатор у великих промислових кількостях. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом додавання до БПР нових компонентів та їх певного співвідношення створити малоглинисту інгібовану бурову промивальну рідину (МІБПР), стійку до термодеструкції, з підвищеними інгібуючими та покращеними закріплюючоблокуючими властивостями, зменшення витрат твердих часток (особливо при потребі збільшення густини БПР за рахунок мінералізатора). Поставлена задача вирішується тим, що бурова промивальна рідина, що містить: регулятор фільтрації типу Лігнопол-С, Са(ОН)2, змащувальну домішку, піногасник, антиферментатор, глинопорошок та воду, додатково містить АКС-4Т, РВ-СМ, Азмол СА 15-Б, КСl, ГКЖ 11Н-Б, КІ, Hibtrol, як піногасник - Премікс D, як антиферментатор - М-І Cide, як глинопорошок - суміш глинопорошків (ПБА-18 "Normal" + ПП-4=1:1), як змащувальну домішку - Лабрикол і воду, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глинопорошок (ПБА -18 "Normal" + ПП-4=1:1) 4,0-5,0 АзсолСА15-Б 1,5-3,0 РВ-СМ 1,5-2,0 АКС-4Т 1,0-1,5 Hibtrol 0,2-1,8 КСl 3,0-10,0 Лігнопол-С (Метапол-М) 2,0-3,0 MI-Cide 0,02-0,1 Премікс D 0,1-0,2 Са(ОН)2 0,2-0,3 Лабрикол 2,0-3,0 KI 0,5-11,0 ГКЖ11Н-Б 0,1-0,2 вода решта. Сукупність суттєвих ознак корисної моделі дозволяє вирішити поставлену задачу. Регулювання фільтраційних та структурно-механічних і реологічних показників МІБПР відбувається за рахунок додавання до складу Метаполу марки М та реагенту Лігнопол-С. Метапол-М - лігносульфонатна порошкоподібна суміш, що виготовляють згідно з ТУ У 24.124709453-005:2005. Регулює показник фільтрації та інші технологічні параметри, за рахунок синергетичної взаємодії з іншими реагентами сприяє уповільненню розміцнення стінок свердловини, тим самим забезпечуючи їх цілісність. Реагент Лігнопол-С, який є солестійкою порошкоподібною сумішшю, виготовляють згідно з ТУ У 24.6-32374539-004:2007. Регулює показник фільтрації та інші технологічні параметри, при взаємодії з іншими реагентами уповільнює розміцнення стінок стовбура свердловини, тим самим забезпечує цілісність стінок стовбура. 1 UA 109905 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hibtrol - унікальний полімер целюлози нового покоління, активований іонами алюмінію, призначений для зниження і стабілізації фільтрації, інкапсуляції та інгібування глинистих порід. Продукт компанії М-І Drilling Fluids (США), виготовлений згідно зі стандартом АНІ. Запобігання гідратації вибурених порід, закріплення (блокування) пор і мікротріщин вибурених порід (стабілізації стінок свердловини), покращення змащувальних властивостей БПР, відбувається за рахунок додавання Азмол СА 15-Б, що виготовляється відповідно до запатентованого складу. Покращення триботехнічних властивостей відбувається за рахунок додавання до складу МІБПР Лабриколу, який виготовляють на основі продуктів рослинного походження з додаванням сульфатного мила. Виробляють згідно з ТУ У 24.6-32028975-001. Зменшення піноутворення відбувається за рахунок додавання до складу МІБПР Премікс-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 попереджує 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 рідин, складається із газових бульбашок, розділених тонкими плівками рідини, блокованих колоїдними частинками. Завданням Премікс-D є зниження стійкості плівки, змінюючи її природу. Додавання Премікс-D призводить до деаерації бурової промивальної рідини, що у свою чергу забезпечує стабільність основних показників. Са(ОН)2 - інгібітор гідратації і набухання глин - це продукт випалювання карбонатних порід або суміш цього продукту з мінеральними добавками. Виготовляють згідно з ДСТУ Б В.2.7-90. Глинопорошок (ПБА-18 "Normal"+ПП-4) є сумішшю двох порошків: ПБА-18 "Normal - продукт 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. ПП-6 - продукт переробки палигорськітової глини шляхом висушування і перемелювання, який характеризується невеликою обмінною ємністю, виготовляється відповідно до ТУ У 14.2-00223941-007. КІ (калійний інгібітор) - застосовують як інгібітор гідратації і набухання глинистих порід. Антиферментатор М-І Cide - призначений для попередження бактеріального розкладу органічних компонентів бурових промивальних рідин на водній основі. Реагент є 50 % водним розчином гідроксиетилтріазіну. Продукт компанії М-І Drilling Fluids (США), виготовлений згідно зі стандартом АНІ. АКС-4Т є продуктом модифікації бурого вугілля. Виготовляють відповідно до ТУ У 26.824709453-003 і використовують для підвищення термостійкості бурових промивальних рідин. ГКЖ 11Н-Б - рідина кремнійорганічна гідрофобізуюча. Продукується згідно з ТУ У 24.633444644-008 і використовується для гідрофобізації, внаслідок чого очікується посилення інгібуючого ефекту. РВ-СМ розріджувач високотемпературний солестійкий, виготовляють згідно з ТУ У 24.6-32028975-004. Основне призначення - зниження в'язкості, статичного напруження зсуву (СНЗ) прісних і мінералізованих бурових промивальних рідин. КСl - застосовують як інгібітор внутрішньо-кристалічного набухання глинистих порід, схильних до осипів і обвалів. Виготовляють згідно з ГОСТ 4568. Запропоновану МІБПР готують наступним чином. Сухі компоненти суміші подають у запропонованому співвідношенні до спеціалізованого вузла змішування з наступним перемішуванням до отримання однорідної суміші. МІБПР готують у такій послідовності: проводять гідратацію глинопорошку (ПБА -18 "Normal" + ПП-6=1:1), після чого у суспензію з вмістом глинопорошку від 4,0 до 5,0 мас. % одночасно додають М-І Cide та Премікс-D, перемішують. Після перемішування додають АКС-4Т і здійснюють інгібування мінералізаторами - хлористим калієм (КСІ) та калійним інгібітором (КІ). Після перемішування додають гідроксид кальцію (Са(ОН)2) одночасно з Лабриколом, тоді здійснюють підсилення інгібуючого ефекту шляхом додавання Hibtrol. Для стабілізації після інгібування додають Лігнопол-С або МетаполМ, після розчинення дообробляють гідрофобізатором ГКЖ. Паралельно цьому процесу виконують розчинення у воді Азмол СА 15-Б та РВ-СМ. Останнім кроком, після точного встановлення об'єму заготовленої на суспензії БПР, об'єм розчиненого Азмол СА 15-Б доводять до потрібного об'єму і перемішують до гомогенного стану. Результати досліджень запропонованої бурової промивальної рідини та її властивостей порівняно з прототипом наведено у таблиці. Концентрацію реагенту Лігнопол-С (Метапол-М) 2 мас. % слід вважати нижньою межею, 3 тому що підвищення показника фільтрації вище 7,0 см за 30 хв в окремих випадках може 2 UA 109905 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 призвести до порушення цілісності стінок свердловини. Збільшувати концентрацію реагенту Лігнопол-С (Метапол-М) вище 3,0 мас. % економічно недоцільно, тому що досягнуто показник 3 фільтрації - 3,5 см за 30 хв. Кількість Преміксу-D 0,10 мас. % слід вважати нижньою межею, тому що при використанні меншої кількості в даній системі не повною мірою забезпечується попередження аерації БПР. Кількість Преміксу-D більша, ніж 0,2 мас. %, призводить до нераціонального використання реагенту, тому оптимальна концентрація Преміксу-D становить 0,10-0,20 %. Вміст суміші глинопорошків (ПБА-18 "Normal"+ ПП-4) від 4,0 до 5,0 мас. % достатній для коркоутворення та створення на його основі структури. Збільшення вмісту твердої фази негативно впливає на густину МІБПР та швидкість буріння. Концентрацію змащувальної домішки Лабриколу 2,0 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 Лабриколу вище 3,0 мас % економічно недоцільно, тому що це призведе до перевитрат змащувальної домішки. Для регулювання водневого показника (рН) концентрацію гідроксиду кальцію (Са(ОН) 2) (згідно з лабораторними дослідженнями) вибрано у межах 0,2-0,3 мас. %. Концентрацію антиферментатора М-І Cide для забезпечення стійкості БПР до бактеріального забруднення використовують у межах від 0,02 до 0,1 мас. % (згідно з ГОСТ 9.085-78 "Біостійкість бурового розчину"). Кількість мікроорганізмів у буровій промивальній 5 рідині не повинна перевищувати 10 кл/мл (клітин у 1 мл). Вміст АКС-4Т від 1 до 1,5 мас. % при підвищених температурах за рахунок термостійкості здійснює захист інших полімерних складових рецептури. КСl в межах від 3,0 до 7,0 мас. % в поєднанні з Азмол СА 15-Б 1,5-3,0 мас. % забезпечують задовільні інгібуючі властивості бурової промивальної рідини. При потребі вміст КС1 можна збільшити до 8,0 мас. % в даній БПР, що суттєво не впливатиме на основні показники. При використанні добавки Азмол СА 15-Б кількістю від 1,5 до 3 мас. % спостерігається блокування переходу активної вибуреної породи у бурову промивальну рідину. КІ вибрано з урахуванням вищезгаданих реагентів, як неорганічного ініціатора інгібування, в межах від 1,0 до 11 мас. %. ГКЖ 11Н-Б - концентрація від 0,3 до 0,8 мас. % є оптимальною для досягнення очікуваних інгібуючих результатів. Збільшення концентрації ГКЖ 11Н-Б призведе до перевитрати, а зменшення - до послаблення інгібуючих властивостей. Hibtrol - кількістю від 0,2 до 1,8 мас. % спостерігається блокування переходу активної твердої фази у бурову промивальну рідину, використання більшої кількості призведе до перевитрати. Приклад приготування запропонованої МІБПР (дослід 17, табл.): У 750 мл води проводять гідратацію, попередньо змішавши 40 г глинопорошку (ПБА-18 "Normal"+ ПП-4 1:1) з перемішуванням. Під час перемішування одночасно додають 1 г М-І Cide та 2,0 г Премікс-D, перемішують протягом 7 хв, додають 15 г АКС-4Т і перемішують протягом 5 хв. Під час перемішування здійснюють інгібування додаванням 110 г КІ і 70 г хлористого калію і перемішують протягом 20 хв. Після перемішування додають 3,0 г гідроксиду кальцію Са(ОН)2, добавляючи Лабрикол, після перемішування вводять 18 г Hibtrol. Стабілізацію після інгібування здійснюють додаванням 30 г Метапол-М з перемішуванням 15 хв. із наступним додаванням 1 г ГКЖ 11Н-Б. Після цього здійснюють замір приготовленої суміші і вираховують потрібний об'єм для досягнення загального об'єму в 1000 мл. Необхідну кількість вільної води, в якій розчиняють 30 г Азмол СА 15-Б і 20 г РВ-СМ, змішують із загальним об'ємом, який доводять до гомогенного 3 стану. Параметри бурової промивальної рідини стали: густина - 1190 кг/м , умовна в'язкість - 80 3 с, показник фільтрації- 3,5 см /30 хв., СН31/10-19/42 дПа, КТК - 0,05, рН - 8,49. Моделювання, приготування та регулювання параметрів малоглинистої інгібованої бурової промивальної рідини проводили в лабораторних умовах із застосуванням стандартного обладнання і методик. З наведеного прикладу приготування МІБПР і даних таблиці видно, що параметри регулюються у технологічно необхідних межах без перевитрати реагентів. Задані значення густини дозволяють застосовувати МІБПР в необхідних геологічних умовах. Ефективність запропонованого складу МІБПР визначали в лабораторних умовах порівняно із промивальною рідиною за прототипом (дослід 21, табл.). За результатами досліджень встановлено, що запропонована МІБПР має кращі інгібуючі властивості, володіє термостійкістю та є малоглинистою, що позитивно впливає на породи-колектори. 3 UA 109905 U Технічний результат від використання корисної моделі полягає у створенні малоглинистої інгібованої бурової промивальної рідини (МІБПР), стійкої до термодеструкції, з підвищеними інгібуючими та покращеними закріплюючо-блокуючими властивостями, зменшенні витрат твердих часток (особливо при потребі збільшення густини БПР за рахунок мінералізатора). 5 4 UA 109905 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Малоглиниста інгібована бурова промивальна рідина, що містить регулятор фільтрації типуЛігнопол-С, Са(ОН)2, змащувальну домішку, піногасник, антиферментатор, глинопорошок та воду, яка відрізняється тим, що додатково містить АКС-4Т, РВ-СМ, Азмол СА 15-Б, KСl, ГКЖ 11Н-Б, KI, Hibtrol, як піногасник - Премікс D, як антиферментатор - М-І Cide, як глинопорошок суміш глинопорошків (ПБА-18 "Normal"+ПП-4=1:1), як змащувальну домішку - Лабрикол і воду, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глинопорошок (ПБА -18 4,0-5,0 "Normal"+ПП-4=1:1) Азмол СА 15-Б 1,5-3,0 РВ-СМ 1,5-2,0 АКС-4Т 1,0-1,5 Hibtrol 0,2-1,8 KСl 3,0-10,0 Лігнопол-С (Метапол-М) 2,0-3,0 M-I Cide 0,02-0,1 Премікс D 0,1-0,2 Са(ОН)2 0,2-0,3 Лабрикол 2,0-3,0 KІ 0,5-11,0 ГКЖ 11Н-Б 0,1-0,2 вода решта. 10 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 5