RU2348670C1 - Безглинистый буровой раствор - Google Patents
Безглинистый буровой раствор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2348670C1 RU2348670C1 RU2007129739/03A RU2007129739A RU2348670C1 RU 2348670 C1 RU2348670 C1 RU 2348670C1 RU 2007129739/03 A RU2007129739/03 A RU 2007129739/03A RU 2007129739 A RU2007129739 A RU 2007129739A RU 2348670 C1 RU2348670 C1 RU 2348670C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- properties
- bbbr
- drilling
- saraksan
- kmk
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 17
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 claims description 14
- GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 9H-xanthene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3OC2=C1 GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 8
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 claims description 8
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 claims description 7
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 8
- 150000004676 glycans Polymers 0.000 description 7
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 6
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 6
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 6
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 3
- 241000589636 Xanthomonas campestris Species 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N anhydrous diethylene glycol Natural products OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- -1 diethylene glycol ethers Chemical group 0.000 description 2
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 description 2
- 235000004252 protein component Nutrition 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 208000037304 Biotin-thiamine-responsive basal ganglia disease Diseases 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical group [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical group OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002444 Exopolysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 208000025744 biotin-responsive basal ganglia disease Diseases 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 150000004717 pyruvic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical class O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005624 silicic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- GBPOWOIWSYUZMH-UHFFFAOYSA-N sodium;trihydroxy(methyl)silane Chemical compound [Na+].C[Si](O)(O)O GBPOWOIWSYUZMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к безглинистым буровым растворам (БГБР), используемым для бурения скважин, в том числе наклонно-направленных и горизонтальных, а также боковых стволов в условиях низких пластовых давлений. Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности бурения скважин с низким пластовым давлением за счет использования БГБР пониженной плотности с улучшенными структурно-механическими свойствами, а также реологическими показателями, обеспечивающими повышенную удерживающую и транспортирующую его способность при одновременном сохранении фильтрационных свойств и повышении экологической безопасности применения. Безглинистый буровой раствор содержит, мас.%: Сараксан-Т 0,3-0,8, Полицелл КМК-БУР2 1,1-2,1, ОП-10 0,5-1,2, ГКЖ-11Н 1,0-2,9, воду - остальное. 1 табл.
Description
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к безглинистым буровым растворам (БГБР), используемым для бурения скважин, в том числе наклонно направленных и горизонтальных, а также боковых стволов в условиях низких пластовых давлений.
Анализ существующего уровня техники показал следующее:
- известен БГБР, рецептура которого имеет следующее соотношение ингредиентов, мас.%:
| Бактерицид ЛПЭ-11 | 0,2-0,25 |
| Сода кальцинированная | 0-0,35 |
| Крахмал ФИТО-РК | 1,5-3,5 |
| Биополимер «Робус» | 0,4-0,75 |
| Феррохромлигносульфонат ФХЛС | 1,0-2,0 |
| Вода | остальное. |
(см. патент РФ №2278890 от 09.03.2005 г. по кл. С09К 8/08, опубл. в Бюл. №35, 2006 г.).
Недостатком указанного БГБР является недостаточная эффективность бурения скважин. Это обусловлено следующими причинами: указанный БГБР имеет повышенные значения фильтрационных показателей, что связано со свойствами применяемого крахмала ФИТО-РК, который не полностью растворяется в холодной воде (всего 80-85%) и характеризуется повышенной влажностью (10,5%), неравномерным помолом и низкой набухаемостью. Это связано с тем, что ФИТО-РК производится экструзионным способом, при котором происходит частичное расщепление полисахаридных звеньев. Этот крахмал не способен образовывать тонкую однородную корку на фильтрующей поверхности. В этой связи проникновение фильтрата БГБР с содержащимися в нем водорастворимыми ингредиентами в пласт, взаимодействие их с пластовыми флюидами и минералами породы пласта приводит к кольматации порового пространства продуктами реакций и снижению в результате этого коллекторских свойств продуктивного пласта. Кроме того, рыхлая толстая фильтрационная корка, образующаяся при фильтрации БГБР, является одной из причин возникновения осложнений, связанных с уменьшением диаметра ствола, чрезмерным вращающим моментом, затяжками и прихватом бурильной колонны под действием перепада давления.
Известный БГБР имеет низкие структурно-механические свойства, что обусловлено недостаточной прочностью геля (см. показатель Gel10/10 в примере №12 акта испытаний), образуемого биополимером «Робус» как полисахаридным реагентом растительного происхождения, имеющим существенные отличия в строении макромолекул от полисахаридов микробного происхождения, в частности биополимеров ксантанового типа, продуцируемых штаммом Xanthomonas campestris в питательной среде.
Указанный БГБР имеет недостаточные показатели реологических свойств для придания ему необходимой транспортирующей и удерживающей способности. Приведенный в примере №3 табл.2 описания к патенту коэффициент нелинейности приготовленного раствора (n=0,41) не соответствует его реальному расчетному значению, равному 0,78, в соответствии с показателями ηпл=15 мПа·с и τо=30 дПа (при частотах вращения 300 и 600 мин-1), из которых рассчитывается n (см. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей): пер. с англ. - М.: Недра, 1985. - С.190-196.). Поэтому БГБР с повышенным значением n, равным 0,78, не обладает свойствами псевдопластичности в необходимой степени (n<0,5) и не может способствовать эффективному проведению работ по бурению скважин. Вероятно, недостаточные реологические показатели обусловлены физико-химическими свойствами биополимера Робус и крахмала ФИТО-РК, а также разжижающим действием кальцинированной соды (Na2CO3), применяемой в составе БГБР для регулирования рН среды.
Недостатком данного БГБР является использование в составе хромсодержащего реагента - ФХЛС, что не способствует снижению экологической безопасности применения БГБР,
- в качестве прототипа взят БГБР, рецептура которого имеет следующее соотношение ингредиентов, мас.%:
| Биополимер ксантанового типа | 0,05-0,2 |
| Модифицированный крахмал | 1,15-2,0 |
| Гидроксид щелочного металла | 0,045-0,16 |
| Водорастворимая соль кремниевой кислоты | 0,23-1,2 |
| Поверхностно-активное вещество ПАВ МИГ | 0,3-1,0 |
| Вода | остальное, |
(см. патент РФ №2186819 от 23.05.2001 г. по кл. С09К 7/02, опубл. в Бюл. №22, 2002 г.).
Недостатком указанного БГБР является недостаточная эффективность бурения скважин. Это обусловлено следующими причинами: из-за повышенной плотности БГБР (более 1000 кг/м3) в скважинах с низкими пластовыми давлениями может происходить его поглощение, что ограничивает применение данного БГБР при бурении скважин с различным коэффициентом аномальности пластового давления. Недостаточно низкая плотность обусловлена невысоким содержанием ПАВ МИГ, с одной стороны, а также наличием в его составе соли кремниевой кислоты (Na2SiO3), снижающей эффект воздухововлечения, с другой стороны.
Несмотря на то, что указанный БГБР имеет низкие значения показателя фильтрационных свойств, что является положительным качеством данного раствора, он характеризуется пониженными структурно-механическими свойствами (см. показатель Gel10/10 в примере №4 табл.2 описания к патенту). Это обусловлено низкой прочностью геля, образуемого биополимером марки Rhodopol 23P, взятого в недостаточном количестве (0,1 мас.%), а также сниженной прочностью комплексных высокомолекулярных соединений (ВМС), образующихся при взаимодействии биополимера марки Rhodopol 23P и модифицированного крахмала, оказывающих значительное влияние на прочность гелевой структуры.
Данный БГБР имеет недостаточные реологические показатели для обеспечения высокой удерживающей и транспортирующей способности, что определяется коэффициентом нелинейности n, характеризующим псевдопластические свойства. Приведенный в примере №4, табл.2 описания к патенту коэффициент нелинейности приготовленного раствора (n=0,48) не соответствует его реальному расчетному значению, равному 0,57, в соответствии с показателями ηпл=22,5 мПа·с и τо=115 дПа (при частотах вращения 300 и 600 мин-1), из которых рассчитывается n (см. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей): пер. с англ. - М.: Недра, 1985. - С.190-196.). Поэтому БГБР с повышенным значением n, равным 0,57, не обладает свойствами псевдопластичности в необходимой степени (n<0,5) и не может способствовать качественному проведению работ по бурению скважин. Вероятно, недостаточные реологические показатели БГБР обусловлены низким содержанием биополимера марки Rhodopol 23P в рецептуре, что не обеспечивает проявление псевдопластичности. Два из ингредиентов, входящих в рецептуру раствора (Na2SiO3 и NaOH), относятся ко второму классу опасности, что осложняет задачу утилизации отработанного раствора и не способствует снижению его экологической безопасности.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения, сводится к следующему: повышается эффективность бурения скважин с низким пластовым давлением за счет использования БГБР пониженной плотности с улучшенными структурно-механическими свойствами, а также реологическими показателями, обеспечивающими повышенную удерживающую и транспортирующую его способность при одновременном сохранении фильтрационных свойств и повышении экологической безопасности применения.
Технический результат достигается с помощью известного БГБР, включающего биополимер ксантанового типа, модифицированный крахмал, неионогенное поверхностно-активное вещество, щелочной реагент, кремнийсодержащий реагент и воду, отличающийся тем, что он в качестве биополимера ксантанового типа содержит Сараксан-Т, в качестве модифицированного крахмала - Полицелл КМК-БУР 2, в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества - ОП-10, а в качестве щелочного и кремнийсодержащего реагента - ГКЖ-11Н при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Сараксан-Т | 0,3-0,8 |
| Полицелл КМК-БУР 2 | 1,1-2,1 |
| ОП-10 | 0,5-1,2 |
| ГКЖ-11Н | 1,0-2,9 |
| Вода | остальное. |
Заявляемый БГБР соответствует условию «новизны».
Для приготовления БГБР используют Сараксан-Т по ТУ 2458-006-00480709-07, способ получения описан в патенте РФ №2252033 от 19.04.2004 г. по кл. А61К 47/36, С12Р 19/06, Полицелл КМК-БУР 2 - карбоксиметиллированный крахмал по ТУ 2262-016-32957739-01, ОП-10 по ГОСТ 8433-81, ГКЖ-11Н по ТУ 2229-276-05763441-99.
Сараксан-Т представляет собой легкосыпучий порошок белого или желтовато-кремового цвета, относящийся к 4 классу опасности. По действующему веществу относится к полисахаридам ксантанового типа, содержит остатки глюкозы, маннозы, глюкуроновой и пировиноградной кислот. Вследствие введения стабилизатора (формалина) устойчив к микробиологическому воздействию. Кроме того Сараксан-Т содержит до 75% экзополисахарида ксантана, продуцируемого штаммом Xanthomonas campestris в питательной среде, до 15% влаги, остатки белковых компонентов, минеральный фон остатка питательной среды (CaCl2, КН2PO4, MgSO4, Fe2(SO4)3), белок формальдегидного комплекса.
Совместное применение используемых ингредиентов способствует получению БГБР, обладающего улучшенными структурно-механическими свойствами и реологическими показателями, что обеспечивает эффективное бурение скважин, в том числе горизонтальных и наклонно-направленных, а также боковых стволов в условиях низких пластовых давлений. Это обусловливается следующими процессами. ОП-10, представляющий собой смесь моно- и диалкилфенолов, содержащих в среднем 9-10 углеродных атомов в алкильной цепи и 10-12 групп окиси этилена на моль продукта, характеризуется высоким воздухововлекающим эффектом. Это в совокупности со способностью белковой составляющей Сараксан-Т к воздухововлечению способствует получению БГБР пониженной плотности, что расширяет диапазон его применения при бурении скважин с низкими пластовыми давлениями. Протеины (белки) формальдегидного комплекса Сараксан-Т, являясь ПАВ, обладают некоторыми особыми свойствами, отличающими их от синтетических ПАВ. Формирование равновесного адсорбционного слоя объясняется диффузией глобулярных молекул к межфазной поверхности и развертыванием на ней полипептидной цепи, препятствующей истечению жидкости из аэрированной системы. Реализация коллоидно-физических свойств применяемой комбинации ПАВ - неионогенного ОП-10 и гидрофобного ГКЖ-11Н, представляющего собой водный щелочной раствор метилсиликоната натрия, позволяет получить БГБР, включающий пузырьки воздуха микроскопических размеров, которые в отличие от пен имеют немономолекулярную оболочку с гидрофильной поверхностью, а защищены двухслойной оболочкой ПАВ с гидрофобной поверхностью и прослойкой, загущенной полисахаридами (Сараксан-Т и Полицелл КМК-БУР 2) воды.
Сараксан-Т, синтезируемый Xanthomonas campestris, сочетает структурные элементы, химические и реологические свойства кислого разветвленного полисахарида, что в совокупности с полисахаридной цепью Полицелл КМК-БУР 2, имеющего основные (щелочные) свойства, обусловливает химическое взаимодейсвие этих ингредиентов с быстрым образованием в процессе приготовления ВМС сложной структуры, модифицированных моно- и диэтиленгликолевыми эфирами алкилфенолов ОП-10. Этим обусловлены улучшенные структурно-механические свойства БГБР, определяемые прочностью геля после перемешивания раствора через 10 с и 10 мин (показатель Gel10/10 в табл. акта испытаний).
Заявляемый БГБР имеет реологические показатели, обеспечивающие его повышенную удерживающую и транспортирующую способность. Последние характеризуются коэффициентом нелинейности n. Чем меньше n, тем больше раствор проявляет псевдопластические свойства. Это значит, что вязкость уменьшается с повышением относительных скоростей сдвига и, наоборот, вязкость увеличивается с уменьшением относительных скоростей сдвига. Уменьшение константы n позволяет улучшить вынос породы и очистку скважины за счет выравнивания (уплощения) профиля скоростей течения жидкости в межтрубном пространстве.
Параболическое распределение скоростей в потоке, характерное для ньютоновских жидкостей (n=1), способствует образованию закручивающего эффекта взвешенных частиц выбуренной породы и выталкивает их в области с пониженными скоростями. Результатом этого является рециркуляция твердых частиц вдоль всего жидкостного потока и, как следствие, низкая эффективность очистки скважины. Псевдопластичная жидкость с величиной 0<n<1 имеет более плоский профиль скоростей, что снижает закручивающий эффект, а значит, и рециркуляцию твердой фазы и вытесняет ее равномерно вверх по стволу скважины. Пониженные значения n обеспечивают более плоский профиль скоростей и способствуют ламинарности потока и стабильности работы скважины.
Значения n рассчитывают на основе двух любых показаний вискозиметра для двух различных скоростей оборотов ротора по формуле
где R1 - показания вискозиметра при N1 об/мин;
R2 - показания вискозиметра при N2 об/мин.
(см. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей): пер. с англ. - М.: Недра, 1985. - С.190-193.).
Ингредиенты, входящие в рецептуру БГБР в указанном количестве, обепечивают пониженные значения коэффициента нелинейности n (0,30-0,40), что с учетом вышесказанного свидетельствует о его высокой удерживающей и транспортирующей способности. Необходимые фильтрационные свойства заявляемого БГБР обеспечиваются благодаря синергетическому эффекту взаимодействия Сараксана-Т и Полицелл КМК-БУР 2, имеющих сходную эмпирическую основу, но различную структуру и кислотно-основные свойства, предопределяющие образование сложных полисахаридных соединений комплексного типа, существенно повышающих вязкость жидкой фазы БГБР и способствующих формированию тонкой фильтрационной корки повышенной прочности. Подтверждение этому можно видеть при сравнении данных по фильтрации БГБР, приведенных в примерах №10 и 11 акта испытаний, где при прочем равном содержании других ингредиентов раствора (ОП-10 и ГКЖ-11Н) отсутствие одного из остальных ингредиентов Сараксан-Т или Полицелл КМК-БУР 2 приводит к резкому росту показателя фильтрации. Причем менее значительно снижение фильтрации в примере №10, что обусловлено более высокой вязкостью и прочностью геля данной рецептуры, а следовательно, и повышением за счет этого плотности образующейся фильтрационной корки. В присутствии всех ингредиентов (пример №5) БГБР имеет фильтрацию в пределах допустимых значений, что подтверждает правомерность приведенных выводов.
Заявляемый БГБР по сравнению с прототипом экологически более безопасен, так как не содержит ингредиентов ниже 3 класса опасности. Кроме того, за счет отсутствия твердой фазы в составе БГБР технико-экономические показатели работы долот повышаются.
Содержание в БГБР Сараксан-Т более 0,8 мас.% экономически и технологически нецелесообразно, так как существенного улучшения структурно-механических и реологических свойств при увеличении количества этого ингредиента не происходит.
Содержание в БГБР Полицелл КМК-БУР 2 более 2,1 мас.%, ОП-10 более 1,2 мас.%, а ГКЖ-11Н более 2,9 мас.% приводит к ухудшению псевдопластических свойств (повышается и), что снижает удерживающую и транспортирующую способность БГБР.
Содержание в БГБР Сараксан-Т менее 0,3 мас.%, Полицелл КМК-БУР2 менее 1,1 мас.%, ОП-10 менее 0,5 мас.%, а ГКЖ 11Н менее 1,0 мас.% приводит к повышению фильтрации, а также коэффициента нелинейности n, что свидетельствует об ухудшении псевдопластических свойств БГБР, снижении его транспортирующей и удерживающей способности. Кроме того ухудшаются структурно-механические свойства БГБР, что в совокупности снижает эффективность его применения.
Таким образом, согласно вышеуказанному предлагаемым БГБР обеспечивается достижение заявляемого технического результата.
Не выявлены по имеющимся источникам известности технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого изобретения по заявляемому техническому результату.
Заявляемый БГБР соответствует условию изобретательского уровня.
Более подробно сущность заявляемого изобретения описывается следующими примерами.
Пример (промысловый)
Наклонно-направленная скважина Ямбургского НГКМ (Харвутинская площадь) строится с целью эксплуатации сеноманских отложений. Используют буровую установку БУ 1600/100 ЭУ с типовой системой очистки бурового раствора.
Исходные данные
| Кондуктор | 245 мм |
| Глубина спуска кондуктора | 550 м |
| Эксплуатационная колонна | 168 мм |
| Глубина спуска эксплуатационной колонны | 1530 м |
| Высота подъема цементного раствора за | |
| кондуктором и эксплуатационной колонной | до устья |
| Пластовое давление | 10,7 МПа. |
Для бурения скважины под эксплуатационную колонну предлагаемый БГБР в объеме 100 м3 (40 м3 + 60 м3), определяемом по формуле
VБПБР=Vскв+Vцс,
где Vскв - объем скважины за вычетом объема металла бурильных труб, м3;
Vцс - объем циркуляционной системы, м3,
готовят по 10 м3 за цикл и перекачивают в насосно-емкостной блок.
Для приготовления 10 м3 БГБР при соотношении ингредиентов, мас.%:
| Сараксан-Т | 0,6 |
| Полицелл КМК-БУР 2 | 1,5 |
| ОП-10 | 0,9 |
| ГКЖ-11Н | 1,9 |
| Вода | 95,1, |
в гидромешалку, заполненную водой в объеме 6,66 м3 (95,1 мас.%) вводят 42 кг (0,6 мас.%) Сараксан-Т и перемешивают в течение 1 ч, после чего вводят 105 кг (1,5 мас.%) Полицелл КМК-БУР 2. Перемешивают до получения однородной дисперсии полимеров, а затем оставляют ее для набухания полимеров и взаимодействия ингредиентов на 2 ч, после чего добавляют 59 л (0,9 мас.%) ОП-10 плотностью 1070 кг/м3 и 111 л (1,9 мас.%) ГКЖ-11Н плотностью 1200 кг/м3. Осуществляют перемешивание еще 0,5 ч до получения однородного состава БГБР.
БГБР, готовый к применению, перекачивают в насосно-емкостной блок. Таким образом готовят весь объем БГБР для бурения скважины под эксплуатационную колонну.
БГБР имеет следующие свойства: плотность ρ=700 кг/м3, фильтрация Ф=3,2 см3/30 мин, пластическая вязкость η=18 мПа·с, динамическое напряжение сдвига τо=282 дПа, прочность геля за 10 с и 10 мин Gel10/10=12/14 lb/100 ft2, статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин θ1/10=72/81 дПа, коэффициент нелинейности n=0,30.
Бурение под эксплуатационную колонну осуществляют роторно-турбинным способом с использованием долота диаметром 215,9 мм со средней механической скоростью 7 м/ч при производительности бурового насоса УНБ-600, равной 0,032 м3/с, что при данных структурно-реологических параметрах БГБР обеспечивает ламинарный режим его течения в кольцевом пространстве скважины.
В процессе бурения должна обеспечиваться очистка БГБР от выбуренной породы. Для этих целей целесообразно использовать вибросита, а не гидроциклоны (песко- и илоотделители), в которых образовавшаяся при взаимодействии Сараксан-Т и Полицелл КМК-БУР 2 структура ВМС может разрушаться, что неизбежно приведет к снижению псевдопластических свойств БГБР (увеличению значений n), а следовательно, к ухудшению его удерживающей и транспортирующей способностей, а также повышению фильтрации. Для уменьшения загрязнения бурового раствора твердой фазой требуется обеспечить качественную работу вибросит путем подбора сеток с соответствующим размером ячеек, регулировки их наклона и вибрации.
При бурении параметры БГБР поддерживают на уровне регламентированных введением дополнительных количеств биополимера и КМК-БУР 2 по мере необходимости. Плотность раствора регулируют доливом ОП-10 и ГКЖ11Н.
По окончании бурения в интервале 550-1530 м с использованием БГБР в скважину спускается эксплуатационная колонна и производятся операции по ее цементированию.
Вскрытие сеноманских отложений проводится перфорацией с применением БГБР.
Применение БГБР со стабильными структурно-механическими, реологическими, псевдопластическими и фильтрационными свойствами при бурении скважин в условиях низких пластовых давлений позволит повысить технико-экономические показатели бурения.
Пример №1 (лабораторный)
Для приготовления 1000 г БГБР в 971 мл (97,1 мас.%) воды вводят 3 г (0,3 мас.%) Сараксан-Т и перемешивают в течение 0,5 ч, после чего вводят 11 г (1,1 мас.%) Полицелл КМК-БУР 2. Перемешивают до получения однородной дисперсии полимеров, а затем оставляют ее для набухания полимеров и взаимодействия ингредиентов на 2 ч, после чего добавляют 4,7 мл (0,5 мас.%) ОП-10 плотностью 1070 кг/м3 и 8,3 мл (1,0 мас.%) ГКЖ-11Н плотностью 1200 кг/м3. Осуществляют перемешивание еще 0,5 ч до получения однородного состава БГБР.
БГБР имеет следующие свойства: ρ=682 кг/м3, Ф=4,0 см3/30 мин, η=13 мПа·с, τо=144 дПа, Gel10/10=7/8 lb/100 ft2, θ1/10=29/34 дПа, n=0,38.
Пример №2
Готовят 1000 г БГБР, г/мас.%:
Проводят все операции как в примере 1.
БГБР имеет следующие свойства: ρ=760 кг/м3, Ф=3,2 см3/30 мин, η=17 мПа·с, τо=292 дПа, Gel10/10=15/18 lb/100 ft2, θ1/10=96/101 дПа, n=0,30.
Пример №3
Готовят 1000 г БГБР, г/мас.%:
Проводят все операции как в примере 1.
БГБР имеет следующие свойства: ρ=600 кг/м3, Ф=3,0 см3/30 мин, η=19 мПа·с, τо=235 дПа, Gel10/10=10/12 lb/100 ft2, θ1/10=57/72 дПа, n=0,36.
Пример №4
Готовят 1000 г БГБР, г/мас.%:
Проводят все операции как в примере 1.
БГБР имеет следующие свойства: ρ=700 кг/м3, Ф=3,2 см3/30 мин, η=18 мПа·с, τо=282 дПа, Gel10/10=12/14 lb/100 ft2, θ1/10=72/81 дПа, n=0,30.
Пример №5
Готовят 1000 г БГБР, г/мас.%:
Проводят все операции как в примере 1.
БГБР имеет следующие свойства: ρ=784 кг/м3, Ф=3,8 см3/30 мин, η=22 мПа·с, τо=144 дПа, Gel10/10=7/11 lb/100 ft2, θ1/10=43/62 дПа, n=0,40.
Пример №6
Готовят 1000 г БГБР, г/мас.%:
Проводят все операции как в примере 1.
БГБР имеет следующие свойства: ρ=842 кг/м3, Ф=2,0 см3/30 мин, η=28 мПа·с, τо=373 дПа, Gel10/10=20/29 lb/100 ft2, θ1/10=124/168 дПа, n=0,33.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию новизны, изобретательского уровня, промышленной применимости, то есть является патентоспособным.
| Таблица | |||||||||||||
| АКТ лабораторных испытаний заявляемого и известных безглинистых буровых растворов Испытания проведены в мае 2007 г. |
|||||||||||||
| № п/п | Состав безглинистого бурового раствора, мас.% | Свойства безглинистого бурового раствора | |||||||||||
| Биополимер | Крахмал | ПАВ | ГКЖ-11Н | Щелочная добавка | Вода | ρ, кг/м3 | Ф, см3/30 мин | η, мПа·с | τ0, дПа | Gel10/10, lb/100 ft2 | θ1/10, дПа | n | |
| Заявляемый буровой раствор | |||||||||||||
| 1 | Сараксан-Т 0,3 | Полицелл КМК-БУР 2 1,1 | ОП-10 0,5 | 1,0 | - | 97,1 | 682 | 4,0 | 13 | 144 | 7/8 | 29/34 | 0,38 |
| 2 | 0,8 | 1,2 | 0,6 | 1,4 | - | 96,0 | 760 | 3,2 | 17 | 292 | 15/18 | 96/101 | 0,30 |
| 3 | 0,5 | 2,1 | 1,2 | 2,9 | - | 93,3 | 600 | 3,0 | 19 | 235 | 10/12 | 57/72 | 0,36 |
| 4 | 0,6 | 1,5 | 0,9 | 1,9 | - | 95,1 | 700 | 3,2 | 18 | 282 | 12/14 | 72/81 | 0,30 |
| 5 | 0,4 | 1,3 | 0,6 | 1,9 | - | 95,8 | 784 | 3,8 | 22 | 144 | 7/11 | 43/62 | 0,40 |
| 6 | 0,7 | 1,7 | 0,7 | 2,4 | - | 94,5 | 842 | 2,0 | 28 | 373 | 20/29 | 124/168 | 0,33 |
| 7 | 0,2 | 1,0 | 0,4 | 0,9 | - | 97,5 | 840 | 7,0 | 11 | 77 | 3/4 | 19/19 | 0,50 |
| 8 | 0,4 | 2,2 | 1,3 | 3,0 | - | 93,1 | 830 | 3,4 | 41 | 134 | 23/26 | 144/148 | 0,67 |
| 9 | 0,9 | 1,1 | 0,5 | 1,0 | - | 96,5 | 877 | 2,5 | 25 | 364 | 20/28 | 129/163 | 0,32 |
| 10 | - | 1,3 | 0,6 | 1,9 | - | 96,2 | 620 | 12,5 | 22 | 163 | 4/5 | 24/24 | 0,47 |
| 11 | 0,4 | - | 0,6 | 1,9 | - | 97,1 | 625 | 17,5 | 8 | 115 | 3/4 | 19/24 | 0,32 |
| Аналог | |||||||||||||
| 12 | Робус 0,6 | ФИТО-РК 1,5 | ФХЛС 2 | Бактерицид ЛПЭ-11 0,2 | Na2CO3 0,35 | 95,35 | 920 | 5,5 | 15 | 30 | 6/7 | 38/53 | 0,78 |
| Прототип | |||||||||||||
| 13 | Rhodopol 23P 0,1 | модифицированный крахмал 2,0 | ПАВ МИГ 0,3 | - | NaOH 0,08 Na2SiO3 1,2 | техн. 46,3 пласт. 50,02 | 1098 | 2,0 | 22,5 | 115 | 5/6 | 7/8 | 0,57 |
Примечание:
1. Реологические свойства раствора определяли на реовискозиметре «Fann-35A».
2. Фильтрацию бурового раствора определяли на на фильтр-прессе «Baroid» при ΔР=0,1 МПа.
Claims (1)
- Безглинистый буровой раствор, включающий биополимер ксантанового типа, модифицированный крахмал, неионогенное поверхностно-активное вещество, щелочной реагент, кремнийсодержащий реагент и воду, отличающийся тем, что он в качестве биополимера ксантанового типа содержит Сараксан-Т, в качестве модифицированного крахмала - Полицелл КМК-БУР 2, в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества - ОП-10, а в качестве щелочного и кремнийсодержащего реагента - ГКЖ-11Н при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Сараксан-Т 0,3-0,8 Полицелл КМК-БУР 2 1,1-2,1 ОП-10 0,5-1,2 ГКЖ-11Н 1,0-2,9 Вода остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007129739/03A RU2348670C1 (ru) | 2007-08-02 | 2007-08-02 | Безглинистый буровой раствор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007129739/03A RU2348670C1 (ru) | 2007-08-02 | 2007-08-02 | Безглинистый буровой раствор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2348670C1 true RU2348670C1 (ru) | 2009-03-10 |
Family
ID=40528627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007129739/03A RU2348670C1 (ru) | 2007-08-02 | 2007-08-02 | Безглинистый буровой раствор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2348670C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601635C1 (ru) * | 2015-10-07 | 2016-11-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Буровой раствор на полимерной основе для строительства скважин |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4422947A (en) * | 1980-12-19 | 1983-12-27 | Mayco Wellchem, Inc. | Wellbore fluid |
| RU2179568C1 (ru) * | 2001-03-02 | 2002-02-20 | Дочернее общество с ограниченной ответственностью "Башкирский научно-исследовательский институт нефти" открытого акционерного общества "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" | Безглинистый буровой раствор для вскрытия продуктивных пластов |
| RU2186820C1 (ru) * | 2001-05-23 | 2002-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" | Безглинистый буровой раствор для наклонно-направленных, горизонтальных скважин и вскрытия продуктивных пластов (варианты) |
| RU2186819C1 (ru) * | 2001-05-23 | 2002-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" | Безглинистый буровой раствор преимущественно для бурения горизонтальных скважин (варианты) |
| RU2278890C1 (ru) * | 2005-03-09 | 2006-06-27 | Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" (ОАО "АНК "Башнефть") | Буровой раствор для вскрытия продуктивных пластов с низкими пластовыми давлениями |
-
2007
- 2007-08-02 RU RU2007129739/03A patent/RU2348670C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4422947A (en) * | 1980-12-19 | 1983-12-27 | Mayco Wellchem, Inc. | Wellbore fluid |
| RU2179568C1 (ru) * | 2001-03-02 | 2002-02-20 | Дочернее общество с ограниченной ответственностью "Башкирский научно-исследовательский институт нефти" открытого акционерного общества "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" | Безглинистый буровой раствор для вскрытия продуктивных пластов |
| RU2186820C1 (ru) * | 2001-05-23 | 2002-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" | Безглинистый буровой раствор для наклонно-направленных, горизонтальных скважин и вскрытия продуктивных пластов (варианты) |
| RU2186819C1 (ru) * | 2001-05-23 | 2002-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" | Безглинистый буровой раствор преимущественно для бурения горизонтальных скважин (варианты) |
| RU2278890C1 (ru) * | 2005-03-09 | 2006-06-27 | Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" (ОАО "АНК "Башнефть") | Буровой раствор для вскрытия продуктивных пластов с низкими пластовыми давлениями |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601635C1 (ru) * | 2015-10-07 | 2016-11-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Буровой раствор на полимерной основе для строительства скважин |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0722036B1 (fr) | Procédé et fluide à base d'eau utilisant des guars modifiées hydrophobiquement comme réducteur de filtrat | |
| CN1273561C (zh) | 松脱被卡的钻杆或工具的方法及其所用的解卡液 | |
| US9840652B2 (en) | Water-based drilling fluid with cyclodextrin shale stabilizer | |
| US20040200616A1 (en) | Recyclable foamed fracturing fluids and methods of using the same | |
| RU2344157C2 (ru) | Устойчивая суспензия и способ обработки углеводороднесущих подземных геологических формаций (варианты) | |
| RU2266312C1 (ru) | Полимерный буровой раствор для вскрытия продуктивных пластов | |
| RU2186819C1 (ru) | Безглинистый буровой раствор преимущественно для бурения горизонтальных скважин (варианты) | |
| US7262154B2 (en) | Methods and compositions for breaking viscosified fluids | |
| US5821203A (en) | Foamed drilling fluids, their process for preparation and the corresponding drilling method | |
| RU2215016C1 (ru) | Технологическая жидкость для бурения, заканчивания и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений и повышенных температур | |
| EA003014B1 (ru) | Раствор для бурения или эксплуатации скважины, способ бурения или эксплуатации скважины в подземной формации | |
| RU2481374C1 (ru) | Безглинистый утяжеленный буровой раствор | |
| US5612294A (en) | Scleroglucan based drilling mud | |
| RU2362793C2 (ru) | Буровой раствор | |
| RU2386656C1 (ru) | Буровой раствор для строительства скважин в осложненных условиях, преимущественно для бурения пологих и горизонтальных скважин | |
| RU2348670C1 (ru) | Безглинистый буровой раствор | |
| RU2315076C1 (ru) | Утяжеленный буровой раствор | |
| RU2274651C1 (ru) | Полимерглинистый раствор для бурения скважин в многолетнемерзлых породах | |
| RU2427605C1 (ru) | Безглинистый полисахаридный буровой раствор | |
| RU2386665C1 (ru) | Термостойкий вязкоупругий состав для заканчивания и ремонта скважин | |
| RU2322472C1 (ru) | Технологическая жидкость для глушения нефтегазовых скважин и способ ее приготовления | |
| RU2835336C1 (ru) | Состав для получения бурового раствора на водной основе | |
| RU2839514C1 (ru) | Способ приготовления наноафроно бурового раствора | |
| RU2107708C1 (ru) | Реагент для обработки буровых растворов | |
| RU2255105C1 (ru) | Способ приготовления эмульсионного бурового раствора на основе полисахаридного полимера |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 7-2009 FOR TAG: (73) |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180803 |