Буровий розчин

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - снижение прихватоопасности при одновременном снижении плотности Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к буровым растворам. Цель изобретения - снижение прихватоопасности при одновременном снижении плотности раствора. Раствор включает ингредиенты при следующем их соотношении, мас.%: Карбоксиметилцеллюлоза 0.5-1,5 Акриловый полимер 0,1-1,0 Феррохромлигносульфонат (ФХЛС) 0,8-7,0 Цемент 0,01-1,20 Вода Остальное Приготавливают раствор путем смешения ингредиентов. П р и м е р . К 870 г воды добавили при перемешивании 5 г КМЦ-600 после растворения реагента добавили 100 г водного рас27-93 Уг г бурового раствора (БР). Последний содержит ингредиенты при следующем их соотношении, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 0,5-1,5; акриловый полимер - 0,1-1,0; феррохромлигносульфонат - 0,8-7,0; цемент 0,01-1,20; вода - остальное. В качестве акрилового полимера могут быть использованы полиакриламид, гипан, метан, реагент М-14, в качестве цемента - портландцемент, строительный, гипсоглиноземистый и другие виды цемента независимо от их назначения. Приготавливают БР путем смешения его ингредиентов. Снижение прихватоопасности БР достигается за счет снижения коэффициента сжимаемости фильтрационной корки. 4 табл. твора М-14,3% концентрации, после этого при перемешивании ввели 0,1 г цемента, а затем 20 г ФХЛС, довели массу системы водой до 1000 г и перемешивали в течение 20 мин до получения однородной системы. Технологические свойства различных рецептур бурового раствора указаны в табл.1. В табл.2-4 приведены результаты испытаний раствора. Прихватоопасность раствора оценивали по коэффициенту сжимаемости фильтрационной корки. Испытания проводились следующим образом На приборах ВМ-6 формировали фильтрационную корку исследуемого раствора при давлении 0,25 Па в течение 24 ч. Давление создавали установкой на поршень прибора дополнительного груза. После формирования in С оо ю 00 корки остаток раствора из приборов сливали. Извлекали из одного прибора фильтрационную корку, измеряли ее вес на лабораторных весах и объем корки путем погружения ее в медный цилиндр с дизельным топливом. По результатам измерений вычисляли плотность Pi и толщину h корки по формулам: Vi S 10 где Gi и Vi - вес и объем сформированной корки; S - площадь фильтра. В камеру второго прибора поверх сфор- ^ мированной корки наливали машинное масло и при давлении 0,25 Па осуществляли уплотнение корки. Об окончании уплотнения судили по завершению отжатия из корки ж и д к о с т и . Замеряли массу и объем 20 уплотненной корки и вычисляли ее плотность Рг и толщину І2 по формулам: V2 ' S ' 25 где G2 и V2 - масса и объем уплотненной корки. Определяли показатели сжимаемости 30 корки К по формуле: K = P 2 :Pi, а также абсолютное уменьшение тол35 щины корки Д ) : После приготовления буровых растворов в них вводили 30% по массе шлама триасовых глин, содержащих значительную часть высококоллоидной перлитовой фракции. После ввода глинистого шлама раствор перемешивался электромешалкой в течение 4 ч при комнатной температуре или в течение 45 6 ч при 40°С. В последнем случае раствор при перемешивании помещали в водяную баню. После окончания перемешивания раствора его оставляли в покое при комнатной температуре на 16 ч. После этого сливали верхнюю 50 отстоявшуюся часть раствора, замеряли его параметры и исследовали на сжимаемость фильтрационные корки раствора. В табл.2 приведены параметры растворов на сжимаемость их фильтрационных ко- 55 рок для случая, когда глинистый шлам после его ввода в раствор перемешивался в течение 4 ч при комнатной температуре. В табл.3 -тежепарсіметрьі для случая, когда глинистый шлам перемешивали в течение 6 ч при 40°С. В табл.4 приведены параметры описываемого раствора и свойства его корки, приготовленного с использованием разных цементов. По результатам лабораторных исследований получены следующие выводы: - количество перешедшего в раствор шлама триасовых глин зависит от времени и температуры перемешивания, а также от вязкости раствора, которая зависит от количества полимера в растворе; - описываемый раствор имеет водоотдачу ниже, чем известный при одинаковом количестве полимеров в растворах. С увеличением времени измерения водоотдачи разница в показателе водоотдачи для эти> растворов возрастает. Так если водоотдача за 30 мин для описываемого раствора на 2,5-14 см меньше, чем для известного (табл.2 и 3), то водоотдача за 24 ч для данного раствора на 21,5 см меньше по сравнению в известным раствором; - показатель уплотнения корки для данного во всех случаях ниже, чем для известного, при этом разница в этом показателе увеличивается с увеличением количества полимеров в растворе, а соответственно, с ростом в растворе глинистого шлама (табл.2 и 3); - если для описываемого абсолютная величина уменьшения толщины корки в результате ее уплотнения составляет 0,1-0,2 мм, то для известного раствора толщина корки при уплотнении уменьшилась на величину от 1,1 до 3,8 мм (табл.2 и 3). Это объясняется двумя факторами: меньшим коэффициентом сжимаемости корки и меньшей толщиной корки, - тип цемента практически не оказывает влияния на свойства раствора и показатель сжимаемости корки (табл.4). Указанные достоинства раствора предопределяют возможность использования его в промысловой практике. Формула изобретения Буровой раствор, содержащий карбоксиметилцеллюлозу, акриловый полимер, минеральную добавку и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения его прихватоопэсности при одновременном снижении плотности раствора, он дополнительно содержит феррохромлигносульфонат, а в качестве минеральной добавки - цемент, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбоксиметилцеллюлоза 0,5-1,5 Акриловый полимер 0,1-1,0 Феррохромлигносульфонат 0,8-7,0 Цемент 0,01-1,20 Вода Остальное Таблица 1 Технологические свойства бурового раствора hfeNs п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Состав раствора, мае. % Свода - остальное) Параметры раствора КМ Ц Акриловый полимер цемент Плотность, Условная Водоотда- СтатичеФХЛС г/см 3 вязкость, с ча, с м 3 ское нанаимено- количест- наимено- количестнаимено- количество во вание во вание вание пряжение сдвига за 1/10 мин., КМЦ-700 '• КМЦ-500 '' КМЦ-700 КМЦ-500 КМЦ-600 ШЦ-500 к КМЦ-500 КМЦ-700 ШЦ-600 0,5 1,0 0,5 1,0 1,0 , 0,5 0,5 0,5 1,0 1.5 0,6 0,6 0,5 1,0 0,8 ПАА 0,1 0,1 •' 0,15 1.4 2,3 1,4 11 Гипан 0,1 0,1 0,5 1,0 1,6 0,8 1.6 3.0 'г 0,1 1 1 г ' '' 11 11 Метас Метас М-14 0,15 0.5 0,8 1,0 0.6 0,1 0.8 2,3 2,5 2,6 7,0 3,0 1,5 2,1 32 ПТЦ/г.с/ ПТЦ/х.с/ ПТЦ/Х.С/ ОПТЦ ПТЦ/г.с/ НЦ-1 НЦ-500 '• 0,5 1,2 0,5 1,2 0.05 0,01 1,2 1,0 0,01 1,2 1,2 гсц гсц 0,01 " 0.01 нц-зоо Примечание: 1. Марки цементов: ПТЦ/r с/ - портландцемент для горячих скважин; ПТЦ/х.с/ - портландцемент для холодных скважин; ОПТЦ- облегченный портландцемент; НЦ-1 - расширяющийся цемент; ПЦ - строительный цемент; ГСЦ - гипсоглиноземистый цемент, 2. Н/т- нетекучий 1,2 1,01 1,02 1,01 1,02 1,00 1,00 1,02 1,03 1,01 1,02 1,03 1,01 1,02 1,02 1,01 19 21 18 20 60 18 18 21 55 25 30 н/т 22 22 н/т 3 Па 0/0 1 4 0,7/0,9 1,5 1,5 3,5 1,0 1,0 0,3/0,5 4,8/6,3 0.9/1,8 1,0 0,5 0,5 1,5 1,0 1,0 1,0 0/0 0/0 0/0 3.3/5.4 1,5/2,7 0,5/1,6 7,8/10,2 0.3/0,6 0,9/2,1 10,3/15.6 со to СО СО со Таблица2 Показатели уплотнения фильтрационной корки растворов после введения в них шлама триасовых глин Состав раствора, мае. % (вода остальное) п/п КМЦ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0,5 0,5 1,0 1,0 1.5 1.5 0,5 0,5 1,0 1,0 1.5 1,5 ПАА 0,1 0,1 0,15 0.15 0,3 0,3 0,1 0,1 0,15 0,15 0,3 0,3 ФХЛС 1.4 2,3 2,0 1,4 2,3 , 2.0 Цемент НЦ-1 Хлорид калия 0,5 _ 1,2 1,2 0,5 1,2 22 22 _ 22 22 22 22 1,2 Параметры раствора после ввода шлама плотусловВодоотдача, см ность, ная вязза за г/см 3 кость, с 0,5 ч. 24 ч. 1,18 16 90 26 4 1,03 19 12 41 7 1,23 46 1,04 0,5 20 2,5 1.32 72 5 34 1,22 125 0,5 2 23 19 133 1,17 1,02 21 18 5 1,21 36 9 56 1 4 1,03 19 1,29 61 7 48 1,20 102 0,5 3 Параметры фильтрационной корки Pi Р2 Рг:Р1 А!. 1,23 1,17 1,36 1,28 1.60 1,71 1,21 1,10 1,28 1,10 1,65 1,78 1,45 1.35 1,64 1,46 1,97 1,92 1,48 1,31 1,56 1,26 2,00 1,96 1,18 1.16 1,21 1,14 1.23 1,12 1,22 1,19 1,22 1,15 1,21 1,10 1.3 0,1 2,0 0,0 3.5 0,2 1,5 0.3 1,1 0,0 3,8 0.0 мм Примечание. 1. После ввода шлама триасовых глин в количестве 30% раствор перемешивали электромешалкой в течение 4 ч при комнатной температуре. Параметры раствора и корки замеряли после отстаивания раствора в течение 16 ч. 2, Растворы 1; 3; 5; 7; 9; 11 - прототип. 3. В опытах 1-6 использовали КМЦ-700, в опытах 7-12 - КМЦ-500. со со °° Та б л ица З Показатели уплотнения фильтрационной корки растворов после введения в них шлама триасовых глин ! № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Состав раствора, мае. % (вода остальное) кмц ПАА ФХЛС Цемент НЦ-1 0,5 0,5 1,0 1.0 1,5 1,5 0,5 0,5 1.0 1,0 1.5 1.5 0,1 0,1 0,15 0,15 0,3 0,3 0,1 0,1 0,15 0,15 0,3 0,3 1.4 2,3 _ 2,0 1.4 2,3 2,0 0,5 1,2 1,2 _ 0,5 1,2 1,2 Параметры раствора после ввода шлама ХлориплотУсловВодоотдача, CM J стый ка- ность, ная вязза за лий г/см 3 кость, с 0,5 ч. 24 ч. 22 1,20 33 14 82 1,04 20 3 10 48 22 1,28 6 36 1,07 22 0,5 2,5 22 1,39 95 3 23 141 1,28 0,5 1,5 22 30 1,19 16 96 4 1,03 20 13 22 1,26 41 7 51 22 1,06 0,5 2 22 77 4 1,35 32 1,24 123 0,5 2,5 Параметры фильтрационной корки Pi Р2 Рг:Р1 ДІ, мм 1,29 1,30 1,58 1,49 1,55 1,66 1,29 1,21 1,61 1,55 1,62 1,74 1,55 1,48 1,91 1,68 2,01 1,89 1,53 1,39 1,93 1,77 2,04 1,90 1,20 1,14 1,22 1,13 1,30 1,14 1.19 1,15 1,20 1,14 1,26 1,10 1,7 0,1 3,3 0,1 3,1 0,2 1,6 0,1 3,6 0,1 3,2 0,0 Примечание: 1. После ввода шлама триасовых глин в количестве 30% раствор перемешивали электромешалкой в течение 6 ч при температуре раствора 40°С. Параметры раствора замеряли после его отстаивания в течение 16 ч. 2. Растворы 1; 3; 5; 7; 9; 11 - прототип. 3. В опытах 1-6 использовали КМЦ-700, в опытах 7-12 - КМЦ-500. 11 1829381 12 Таіл:ца 4 ыаркл цемента на с в е х т в а р--створа у. ; ; .отяоніи ^зльтрацаоано/ коріл. Состав растворов .. ... Ц п/п наї'ме Ц е м е н т ІІАА fflUC чество наименование j ЧЕСТВО Еарапзтш раствора пос~,-ара;лэтры .^льтрационно:: : ' ' добавления в .-.эго . кор: л % пас. цлаііа трласо- \ , • , вых глин плотно-}у слов- водоот-2 : Рт дача, Вязкость см3 с *? 1,1C C.I 2,3 :,£г 24 0,5 I,5f 1.7? 1,14 С,І 1,25 120 0,5 1,77 І 9Є І II 0,0 С,5 1,05 Л З 1,29 1,48 І,15 С,І 1.2 1,08 23 0,5 1,58 1,60 1,14 од 30. 31. " 1..І-,—700 24. 0,3 1 '• КД-500 0, з t-, І і. » і Зі. 33. 1,5 U,ІЗ 0,3 £,0 ОД 1.4 ,и І ,5 0 с І ,0 35. іі-ЗСС Стэслгтлаксі ого завода од: 2,0 зе. ,5 0,3 37. од 1.4 1,0 0,15 2,3 0,5 2,0 0 ,5 - " 38. КІ1-7С0 ГСП 1829381 14 4 II 39. " 1.5 C,3 2.С - " 1,2 1,29 146 0,5 1,75 I,S£ 1,14 4C. Ійїї-500 0,5 С,I 1,4 - " 0,5 I,C4 22 4 1,18 1,34 1,14 0,1 41. " 1,0 0,15 2,3 - " 1.2 I.C7 ^3 0,5 1,52 1,72 1,13 C,I Г СЛ 1,2 І2Б 3,5 I,EC I,CC 1,1С 42, КИІ-5С0 1,5 u.J 2,0 :,25 Пришчашія: I . После ввода шіама TP-IJCDBUX глна раствор пэр-ызшивад» 6 ч C,2 C.O злаі-троілеиалкоГ' в Ер.і тргшэрЕтруре раствора 4С°С. Параметры раствора я корчл заверяли ПОСІЕ отстаивания раствора з ГЗЧЄЇІРЗ 16 ч 2. Лспользуекке пр." лсслэдовак шх цэ енты: ..IL. - 'ортла.'дцзі,тЄ'!т; 3 . Л І - СТрОІІТ 'ЛЬГЕїЗ ЦЭП°ЧТ, ГСП - Г —ОГЛЛНОЗЗМИСТЫЗ 20 25 30 35 40 45 50 Редактор Составитель Л.Бестужева Техред М.Моргентал Корректор М.Андрушенко Заказ 2568/ДСП Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ҐКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 4 «л• ^