RU2186083C2

RU2186083C2 - Composition reagent for drilling muds

Info

Publication number: RU2186083C2
Application number: RU2000118633/03A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Крылов; В.Ф. Штоль; Н.Г. Кашкаров; Е.А. Коновалов; В.А. Бондарь; Н.Н. Верховска; Н.Н. Верховская; Т.А. Грошева
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз"
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: well drilling, particularly, reagents for regulation of drilling mud properties. SUBSTANCE: composition reagent for drilling muds includes ethyl siliconate and additional carboxymethyloxyethyl cellulose with the following ratio of components, mas.%: carboxymethyloxyethyl cellulose, 50-65; sodium ethyl siliconate, 35-50. EFFECT: reagent with multifunctional properties such as heat resistance, stability to polyvalent filtration-reduction cations, improved lubricating and wear-resistant properties. 5 tbl

Description

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к реагентам, используемым для регулирования свойств буровых растворов. The invention relates to the field of well drilling, in particular to the reagents used to control the properties of drilling fluids.

Известным реагентом является оксиэтилированная карбоксиметилоксиэтицеллюлоза - КМОЭЦ /Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. - М.: Недра, 1972. С. 170/. Недостатком этого реагента является невысокая термостойкость в условиях агрессии поливалентными катионами, неудовлетворительные смазочные и противоизносные свойства, неспособность снижать фильтрацию пресных глинистых систем. A known reagent is ethoxylated carboxymethyloxyethyl cellulose - KMOEC / Kister E.G. Chemical treatment of drilling fluids. - M .: Nedra, 1972.P. 170 /. The disadvantage of this reagent is the low heat resistance in the conditions of aggression by polyvalent cations, unsatisfactory lubricating and antiwear properties, and the inability to reduce the filtration of fresh clay systems.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому реагенту является реагент, содержащий отработанное подсолнечное масло (83,3-77,8%)и водные растворы алкилсиликонат натрия - ГКЖ-11У или ГКЖ-10У (16,7-22,2%) (Патент РФ 2076132, кл. С 09 К 7/06, 1997). Известный реагент улучшает смазочные и противоизносные свойства бурового раствора, уменьшает поверхностное натяжение, но не обладает способностью снижать его фильтрацию. Для стабилизации растворов с этим реагентом необходимо дополнительное применение реагентов понизителей фильтрации. The closest in technical essence to the proposed reagent is a reagent containing waste sunflower oil (83.3-77.8%) and aqueous solutions of sodium alkyl siliconate - GKZh-11U or GKZh-10U (16.7-22.2%) (Patent RF 2076132, class C 09 K 7/06, 1997). The known reagent improves the lubricating and antiwear properties of the drilling fluid, reduces surface tension, but does not have the ability to reduce its filtration. To stabilize solutions with this reagent, additional use of reagents of filtration reducers is necessary.

Задача, стоящая при создании изобретения, - повышение качества бурения скважин в пресных условиях, а также в условиях термо- и солевой агрессии. The challenge facing the invention is to improve the quality of well drilling in fresh conditions, as well as in conditions of thermal and salt aggression.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, - создание композиционного реагента для буровых растворов, обладающего многофункциональными свойствами (термостойкого, стойкого к поливалентным катионам понизителя фильтрации, в то же время улучшающего его смазочные и пртивоизносные свойства). Комбинация реагентов также упрощает технологию приготовления буровых растворов. The technical result achieved by this invention is the creation of a composite reagent for drilling fluids with multifunctional properties (heat-resistant, polyvalent cations resistant filtration reducer, while at the same time improving its lubricating and anti-wear properties). The combination of reagents also simplifies the technology of preparation of drilling fluids.

Поставленная задача и технический результат достигаются созданием композиционного реагента для буровых растворов, включающего этилсиликонат натрия-ГКЖ-10 и карбоксиметил - оксиэтилцеллюлозу КМОЭЦ при следующем соотношении компонентов, мас.%: КМОЭЦ 50-65,ГКЖ-10 30-50. The task and technical result are achieved by creating a composite reagent for drilling fluids, including sodium ethyl siliconate-GKZH-10 and carboxymethyl - hydroxyethyl cellulose KMOEC in the following ratio of components, wt.%: KMOEC 50-65, GKZH-10 30-50.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав реагента отличается от известного наличием алкисиликоната в другом соотношении, а также наличием дополнительного компонента - КМОЭЦ. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed composition of the reagent differs from the known one by the presence of alkyl siliconate in a different ratio, as well as by the presence of an additional component - KMOEC. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Из таблицы 1 очевидно, что водные смеси КМОЭЦ и ГКЖ-10 имеют реологические показатели (η,τo,n), а также значение вязкости условной и водородного показателя, отличные в несколько раз от показателей индивидуальных компонентов, что подтверждает предположение о том, что между обоими компонентами происходит межмолекулярное взаимодействие за счет хемосорбционных или водородных сил, что может обусловить наличие новых качеств у комбинированного реагента. Водные растворы комбинированного реагента более вязки, псевдопластичны. From table 1 it is obvious that the aqueous mixtures of KMOEC and GKZh-10 have rheological indices (η, τo, n), as well as the viscosity of the conditional and hydrogen indices, several times different from the indices of the individual components, which confirms the assumption that between with both components, intermolecular interaction occurs due to chemisorption or hydrogen forces, which may lead to the presence of new qualities in the combined reagent. Aqueous solutions of the combined reagent are more viscous, pseudoplastic.

Это позволяет сделать вывод об изобретательском уровне. This allows us to conclude about the inventive step.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава реагента приготовлены 5 составов. Составы 1-3 соответствуют заявляемым пределам компонентов, 4-5 выходят за эти пределы (таблица 2). For experimental verification of the claimed composition of the reagent prepared 5 compositions. Compositions 1-3 correspond to the claimed limits of the components, 4-5 go beyond these limits (table 2).

Процесс приготовления композиционного реагента заключается в следующем: карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза (КМОЭЦ) в сухом виде заливается в заданном соотношении этилсиликонатом натрия (ГКЖ-10), выдерживается в течение 1 ч в покое, высушивается на воздухе и далее добавляется в буровой раствор. При проведении лабораторных исследований использована КМОЭЦ марки 20/98 ЗАО "Полицелл" (г. Владимир) и ГКЖ-10 по ТУ 6-02-696-76 производства Данковского химзавода. Технологические свойства буровых растворов с композиционным реагентом, а также реагентом-прототипом измерены на стандартных приборах. Коэффициент липкости глинистой корки и противоизносные свойства глинистых суспензий оценены на приборе ФСК-2 и машине трения МТ-2 (Уфимский нефтяной институт). The process of preparing a composite reagent is as follows: carboxymethyloxyethyl cellulose (KMOEC) in dry form is poured in a predetermined ratio by sodium ethyl siliconate (GKZh-10), kept for 1 h at rest, dried in air and then added to the drilling fluid. When conducting laboratory tests, KMOEC of grade 20/98 CJSC Polytsell (Vladimir) and GKZh-10 according to TU 6-02-696-76 manufactured by the Dankovsky chemical plant were used. The technological properties of drilling fluids with a composite reagent, as well as a reagent prototype, were measured on standard instruments. Clay cake stickiness and anti-wear properties of clay suspensions were evaluated on a FSK-2 device and an MT-2 friction machine (Ufa Petroleum Institute).

В таблице 3 приводится влияние композиционного реагента на пресные системы. Очевидно преимущество составов 1, 2, 3 в сравнении с прототипом (раствор 2, приготовленным также в лаборатории из аналогичной марки КМОЭЦ и глины). Наблюдается до 4,5 раз снижение фильтрации. В таблице 4 отражено влияние композиционного реагента (состав 3) и раздельно добавленных КМОЭЦ и ГКЖ-10. Очевидно преимущество составов 1, 2, 3 по эффективности снижения фильтрации контрольного глинистого раствора в 4,5 раза в сравнении с реагентом-прототипом, который не снижает фильтрацию контрольного глинистого раствора. Заявляемый состав реагента в этом отношении также превосходит аналог - КМОЭЦ. В таблице 4 отражено влияние композиционного реагента (состав 3) и раздельно добавленных КМОЭЦ и ГКЖ-10 на противоизносные характеристики глинистых суспензий прототипом. Преимущества действия композиционного реагента особенно заметны при температуре опыта 70^oС (снижение износа при больших нагрузках до 5-6 раз).Table 3 shows the effect of the composite reagent on fresh systems. Obviously the advantage of the compositions 1, 2, 3 in comparison with the prototype (solution 2, also prepared in the laboratory from a similar brand of KMOEC and clay). There is up to 4.5 times a decrease in filtration. Table 4 shows the effect of the composite reagent (composition 3) and separately added KMOEC and GKZH-10. Obviously, the advantage of compositions 1, 2, 3 in the efficiency of reducing the filtration of the control clay solution by 4.5 times in comparison with the reagent prototype, which does not reduce the filtration of the control clay solution. The claimed composition of the reagent in this respect also exceeds the analogue - KMOEC. Table 4 shows the effect of the composite reagent (composition 3) and separately added KMOEC and GKZH-10 on the antiwear characteristics of clay suspensions of the prototype. The advantages of the action of the composite reagent are especially noticeable at a test temperature of 70 ^o C (reduced wear at high loads up to 5-6 times).

В таблице 5 прослежено влияние композиционного реагента на соленые глинистые системы (20% глины, 10% NaCl, 10% СаСl₂, 10% MgCl₂). Из таблицы видно, что раствор с композиционным реагентом (состав 1) более термостоек как в статических условиях, так и в динамических условиях на приборе УИВ-2 (увеличение фильтрации с 5,4 до 3,6 раза).Table 5 traces the effect of the composite reagent on saline clay systems (20% clay, 10% NaCl, 10% CaCl ₂ , 10% MgCl ₂ ). The table shows that the solution with the composite reagent (composition 1) is more heat-resistant both in static conditions and in dynamic conditions on a UIV-2 device (increase in filtration from 5.4 to 3.6 times).

Таким образом, предлагаемый реагент снижает фильтрацию, улучшает противоизносные свойства пресных глинистых суспензий. Минерализованные поливалентными катионами глинистые системы более термостабильны. Технология обработки бурового раствора упрощается за счет устранения введения дополнительного реагента. Thus, the proposed reagent reduces filtering, improves the antiwear properties of fresh clay suspensions. Clay systems mineralized by polyvalent cations are more thermostable. The technology of processing the drilling fluid is simplified by eliminating the introduction of additional reagent.

Claims

Composite reagent for drilling fluids, including sodium ethyl siliconate GKZh-10, characterized in that it additionally contains carboxymethyloxyethyl cellulose KMOEC in the following ratio, wt. %:
KMOEC - 50 - 65
GKZH-10 - 35 - 50