[go: up one dir, main page]

RU2351628C1 - Biopolymer drilling agent - Google Patents

Biopolymer drilling agent Download PDF

Info

Publication number
RU2351628C1
RU2351628C1 RU2007129740/03A RU2007129740A RU2351628C1 RU 2351628 C1 RU2351628 C1 RU 2351628C1 RU 2007129740/03 A RU2007129740/03 A RU 2007129740/03A RU 2007129740 A RU2007129740 A RU 2007129740A RU 2351628 C1 RU2351628 C1 RU 2351628C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bpbr
drilling
properties
bpda
calcium chloride
Prior art date
Application number
RU2007129740/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рамиз Алиджавад Оглы Гасумов (RU)
Рамиз Алиджавад оглы Гасумов
Алла Алексеевна Перейма (RU)
Алла Алексеевна Перейма
Виктория Евгеньевна Черкасова (RU)
Виктория Евгеньевна Черкасова
Ильгам Юсиф оглы Шихалиев (RU)
Ильгам Юсиф оглы Шихалиев
Наталья Юрьевна Игнатенко (RU)
Наталья Юрьевна Игнатенко
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром" (ОАО "СевКавНИПИгаз" ОАО "Газпром")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром" (ОАО "СевКавНИПИгаз" ОАО "Газпром") filed Critical Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром" (ОАО "СевКавНИПИгаз" ОАО "Газпром")
Priority to RU2007129740/03A priority Critical patent/RU2351628C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2351628C1 publication Critical patent/RU2351628C1/en

Links

Landscapes

  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention refers to oil and gas industry, particularly to bipolymer drilling agents (BPDA) used at drilling wells, horizontal and control directional ones including, and also for well recovery by drilling second wells under conditions of abnormal low reservoir pressure. Biopolymer drilling agent contains, wt %: Saraksan-T 0.2-0.5; Polycell KMK-BUR2 1.2-1.6; neonol 0.6-0.8; calcium chloride 15-27; water - the rest.
EFFECT: increased efficiency of well drilling due to implementation of BPDA with upgraded structural-rheological properties facilitating increased retention and transporting capability of BPDA at simultaneous maintaining of its filtration properties and frost resistance, also reduction of time for BPDA preparing.
1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к биополимерным буровым растворам (БПБР), используемым при бурении скважин, в том числе горизонтальных, наклонно-направленных, а также для восстановления скважин бурением вторых стволов в условиях аномально низких пластовых давлений.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to biopolymer drilling fluids (BPBR) used in drilling wells, including horizontal, directional, as well as for the restoration of wells by drilling second trunks under conditions of abnormally low reservoir pressure.

Анализ существующего уровня техники показал следующее:Analysis of the current level of technology showed the following:

- известен БПБР, рецептура которого имеет следующее соотношение ингредиентов, мас.%:- known BPBR, the formulation of which has the following ratio of ingredients, wt.%:

Полимерный понизитель фильтрацииPolymer Filtration Reducer 0,1-1,00.1-1.0 Биополимер ксантанового типаXanthan Biopolymer 0,2-0,50.2-0.5 Этилендиамиды жирных кислотFatty Acid Ethylene Diamides 0,05-3,00.05-3.0 УЩР или ГКРUSR or GKR 3,0-6,03.0-6.0 Хлорид кальцияCalcium chloride 3,0-40,03.0-40.0 ВодаWater остальное,rest,

(см. патент РФ №2289603 от 13.04.2005 г. по кл. С09К 8/10, опубл. в Бюл. №35, 2006 г.).(see RF patent No. 2289603 dated April 13, 2005 according to class C09K 8/10, published in Bull. No. 35, 2006).

Недостатком указанного БПБР является недостаточная эффективность бурения скважин. Это обусловлено следующими причинами: указанный БПБР имеет высокие значения фильтрационных свойств. Это способствует проникновению его фильтрата с содержащимися в нем водорастворимыми ингредиентами в пласт, взаимодействию их с пластовой водой и минералами породы пласта, что приводит к кольматации порового пространства коллектора продуктами реакций и уменьшению в результате этого его фильтрационно-емкостных свойств. Кроме того, образующаяся при фильтрации БПБР рыхлая толстая фильтрационная корка является определяющим фактором возникновения осложнений, связанных с уменьшением диаметра ствола, чрезмерным вращающим моментом, затяжками и прихватом бурильной колонны под действием перепада давления. Указанный БПБР имеет недостаточные показатели структурно-реологических свойств для придания ему необходимой транспортирующей и удерживающей способности (коэффициент нелинейности n>1 - расчетное значение для примера №7, табл.1 описания к патенту). Высокое значение коэффициента нелинейности, обусловленное значениями показателей как пластической вязкости, так и динамического напряжения сдвига, свидетельствует о несоответствии свойств БПБР свойствам, присущим псевдопластичным жидкостям. По реологическим параметрам и значению n>1 данный БПБР относится к дилатантным системам, для которых вязкость повышается с увеличением скорости сдвига, в связи с чем эффективного бурения скважин обеспечить не может. Недостатком данного БПБР является его многокомпонентность, что усложняет способ приготовления, увеличивает затраты времени на приготовление, а также на дополнительную обработку раствора в процессе бурения для поддержания необходимых параметров. При высокой морозостойкости за счет содержания в растворе до 40 мас.% хлорида кальция использование в качестве поверхностно-активного вещества этилендиамидов жирных кислот не обеспечивает получение раствора пониженной плотности, так как это поверхностно-активное вещество не придает ему свойства воздухововлечения;The disadvantage of this BPBR is the lack of efficiency in well drilling. This is due to the following reasons: the specified BPBR has high values of filtration properties. This facilitates the penetration of its filtrate with the water-soluble ingredients contained in it into the formation, their interaction with formation water and formation rock minerals, which leads to the colmatation of the pore space of the reservoir by reaction products and, as a result, its filtration-capacitive properties. In addition, a loose thick filter cake formed during BPBR filtration is a determining factor in the occurrence of complications associated with a decrease in bore diameter, excessive torque, puffs, and sticking of the drill string under the influence of pressure drop. The specified BPBR has insufficient structural and rheological properties to give it the necessary transporting and holding capacity (non-linearity coefficient n> 1 — calculated value for example No. 7, table 1 of the patent description). The high value of the non-linearity coefficient, due to the values of both plastic viscosity and dynamic shear stress, indicates a mismatch between the properties of BPBR and the properties inherent in pseudoplastic fluids. By rheological parameters and a value of n> 1, this BPBR refers to dilatant systems for which viscosity increases with an increase in shear rate, and therefore cannot provide effective drilling of wells. The disadvantage of this BPBR is its multicomponent nature, which complicates the method of preparation, increases the time required for preparation, as well as for additional processing of the solution during drilling to maintain the necessary parameters. At high frost resistance, due to the content in the solution of up to 40 wt.% Calcium chloride, the use of fatty acid ethylene diamides as a surfactant does not provide a solution of reduced density, since this surfactant does not impart air-drawing properties to it;

- в качестве прототипа взят БПБР, рецептура которого имеет следующее соотношение ингредиентов, мас.%:- as a prototype taken BPBR, the formulation of which has the following ratio of ingredients, wt.%:

Биополимер ксантанового типаXanthan Biopolymer 0,20.2 Полианнионная целлюлозаPolyanionic cellulose 0,250.25 Модифицированный крахмалModified Starch 2,02.0 Гидроксид щелочного металлаAlkali metal hydroxide 0,080.08 Водорастворимая соль кремниевой кислотыWater Soluble Silicic Acid Salt 1,21,2 ПАВ МИГMIG SAW 0,50.5 Хлорид кальцияCalcium chloride 30,030,0 ВодаWater 65,7765.77

(см. патент РФ №2186819 от 23.05.2001 г. по кл. С09К 7/02, опубл. в Бюл. №22, 2002 г.).(see RF patent No. 2186819 of 05.23.2001, class C09K 7/02, published in Bull. No. 22, 2002).

Недостатком указанного БПБР является недостаточная эффективность бурения скважин. Это обусловлено следующими причинами: несмотря на то, что указанный БПБР с содержанием хлорида кальция 30 мас.% имеет низкие значения показателя фильтрационных свойств и необходимую морозостойкость, его рецептура не может считаться технологически целесообразной и экономически выгодной, так как для обеспечения стабильности этих показателей БПБР содержит семь ингредиентов кроме воды. Это усложняет способ приготовления, увеличивает затраты времени на приготовление, а также на дополнительную обработку БПБР в процессе бурения для поддержания необходимых параметров. Недостатком является повышенная плотность БПБР, что обусловлено, помимо содержания больших количеств солей, свойствами применяемого ПАВ МИГ и содержанием в составе водорастворимой соли кремниевой кислоты, отрицательно влияющей на воздухововлечение. Повышенная плотность БПБР ограничивает область его применения при бурении скважин в условиях аномально низких пластовых давлений. Кроме того, являясь морозостойким, данный БПБР имеет недостаточные показатели структурно-реологических свойств для обеспечения высокой удерживающей и транспортирующей способности, что определяется коэффициентом нелинейности n, характеризующим псевдопластические свойства. Приведенный в примере №9, табл.2 описания к патенту коэффициент нелинейности n приготовленного раствора, равный 0,40, не соответствуют его реальному расчетному значению, равному 0,51 - в соответствии с показателями ηпл и τо, 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.190-193). Поэтому БПБР с повышенным значением n, равным 0,51, не обладает свойствами псевдопластичности в необходимой степени (n<0,5) и не может способствовать качественному проведению работ по бурению скважин. Вероятно, недостаточные структурно-реологические свойства обусловлены низким содержанием биополимера ксантанового типа в рецептуре в сравнении с другими полимерными ингредиентами, что не обеспечивает проявление псевдопластичности. Два из ингредиентов, входящих в рецептуру раствора, относятся ко второму классу опасности (водорастворимая соль кремниевой кислоты и гидроксид щелочного металла), что осложняет задачу утилизации отработанного раствора и не способствует снижению его экологической безопасности.The disadvantage of this BPBR is the lack of efficiency in well drilling. This is due to the following reasons: despite the fact that the specified BPBR with a calcium chloride content of 30 wt.% Has low values of the filtration properties and the necessary frost resistance, its formulation cannot be considered technologically feasible and cost-effective, since to ensure the stability of these indicators BPBR seven ingredients besides water. This complicates the method of preparation, increases the time required for preparation, as well as for additional processing of BPBR during drilling to maintain the necessary parameters. The disadvantage is the increased density of BPBR, which is due, in addition to the content of large amounts of salts, the properties of the applied MIG surfactant and the content of the water-soluble salt of silicic acid, which negatively affects air intake. The increased density of BPBR limits its area of application when drilling wells under conditions of abnormally low reservoir pressures. In addition, being frost-resistant, this BPBR has insufficient structural and rheological properties to provide high holding and transporting ability, which is determined by the non-linearity coefficient n characterizing the pseudoplastic properties. The nonlinearity coefficient n of the prepared solution, equal to 0.40 given in Example No. 9, Table 2 of the patent specification, does not correspond to its actual calculated value equal to 0.51 - in accordance with the indices η pl and τ о , from which n ( see Gray J.R., Darley G.S.G. Composition and properties of drilling agents (flushing fluids): transl. from English - M .: Nedra, 1985. - P.190-193). Therefore, the BPBR with an increased n value of 0.51 does not possess the necessary properties of pseudoplasticity (n <0.5) and cannot contribute to the quality of drilling operations. Possibly, the insufficient structural and rheological properties are due to the low content of the xanthan type biopolymer in the formulation in comparison with other polymer ingredients, which does not provide a manifestation of pseudoplasticity. Two of the ingredients included in the solution formulation belong to the second hazard class (water-soluble salt of silicic acid and alkali metal hydroxide), which complicates the task of disposing of the spent solution and does not contribute to reducing its environmental safety.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения, сводится к следующему: повышается эффективность бурения скважин за счет использования БПБР с улучшенными структурно-реологическими свойствами, обеспечивающими повышенную удерживающую и транспортирующую его способность, при одновременном сохранении фильтрационных свойств и морозостойкости, а также упрощения способа, снижения затрат времени на приготовление БПБР в результате уменьшения исходных ингредиентов с увеличением экологической безопасности их применения.The technical result that can be obtained by implementing the present invention is as follows: the efficiency of well drilling is increased through the use of BPBR with improved structural and rheological properties, providing enhanced holding and transporting ability, while maintaining filtration properties and frost resistance, as well as simplification a way to reduce the time spent on the preparation of BPBR by reducing the initial ingredients with an increase in environmental without pasnosti their applications.

Технический результат достигается с помощью известного БПБР, включающего биополимер ксантанового типа, модифицированный крахмал, поверхностно-активное вещество, хлорид кальция и воду, отличающегося тем, что он в качестве биополимера ксантанового типа содержит Сараксан-Т, в качестве модифицированного крахмала - Полицелл КМК-БУР2, а в качестве поверхностно-активного вещества - неонол при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:The technical result is achieved using the known BPBR, including a xanthan type biopolymer, modified starch, a surfactant, calcium chloride and water, characterized in that it contains Saraxan-T as a xanthan type biopolymer, and Policell KMK-BUR2 as a modified starch. and as a surfactant - neonol in the following ratio of ingredients, wt.%:

Сараксан-ТSaraksan-T 0,2-0,50.2-0.5 Полицелл КМК-БУР2Polycell KMK-BUR2 1,2-1,61.2-1.6 НеонолNeonol 0,6-0,80.6-0.8 Хлорид кальцияCalcium chloride 15-2715-27 ВодаWater остальное.rest.

Заявляемый БПБР соответствует условию «новизны».The inventive BPBR meets the condition of "novelty."

Для приготовления БПБР 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-БУР2 - карбоксиметиллированный крахмал по ТУ 2262-016-32957739-01, неонол по ТУ 2483-077-05766801-98, хлорид кальция по ГОСТ 450-77.For the preparation of BPBR, Saraksan-T is used according to TU 2458-006-00480709-07, the production method is described in the patent of the Russian Federation No. 2252533 dated 04/19/2004, according to class. А61К 47/36, С12Р 19/06, Polycell KMK-BUR2 - carboxymethyl starch according to TU 2262-016-32957739-01, neonol according to TU 2483-077-05766801-98, calcium chloride according to GOST 450-77.

Сараксан-Т представляет собой легко сыпучий 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 (CaCl3, КН2РО4, MgSO4, Fe2(SO4)3), белок формальдегидного комплекса.Saraksan-T is an easily loose powder of white or yellowish-cream color, belonging to hazard class 4. According to the active substance, it belongs to the xanthan type polysaccharides, it contains residues of glucose, mannose, glucuronic and pyruvic acids. Due to the introduction of a stabilizer (formalin) it is resistant to microbiological effects. In addition, Saraksan-T contains up to 75% of xanthan exopolysaccharide produced by the Xanthomonas campestris strain in the nutrient medium, up to 15% moisture, protein components, mineral background of the nutrient residue (CaCl 3 , KH 2 PO 4 , MgSO 4 , Fe 2 ( SO 4 ) 3 ), a protein of the formaldehyde complex.

Совместное применение в БПБР используемых ингредиентов способствует получению БПБР, обладающего улучшенными структурно-реологическими свойствами, обеспечивает эффективное бурение скважин, в том числе горизонтальных, наклонно-направленных, а также восстановление скважин бурением вторых стволов в условиях аномально низких пластовых давлений. Это обусловливается следующими процессами. Неонол, являющийся оксиэтилированным моноалкилфенолом на основе тримеров полипропилена, характеризуется высоким воздухововлекающим эффектом, что в совокупности со способностью белковой составляющей Сараксан-Т к воздухововлечению способствует получению БПБР пониженной плотности. 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, стабилизирующей полимеркальциевую систему БПБР. Стабилизация полимерсолевой системы БПБР обусловливается наличием сил сцепления между отдельными молекулами адсорбционного слоя, а также подвижностью этих молекул, которая способствует быстрому восстановлению деформаций, возникающих при отрицательных температурах, что обеспечивает морозостойкость раствора. Кроме того, конденсационное влияние катиона Са2+ (хлорида кальция) на экзополисахариды Сараксан-Т обуславливает повышение пластической вязкости БПБР, снижая температуру его замерзания. Следовательно, БПБР обладает повышенной морозостойкостью. Сараксан-Т, синтезируемый Xanthomonas campestris, сочетает структурные элементы, химические и реологические свойства кислого разветвленного полисахарида, что в совокупности с полисахаридной цепью Полицелл КМК-БУР2, имеющего основные (щелочные) свойства, обусловливает химическое взаимодейсвие этих ингредиентов и неонола с образованием высокомолекулярных соединений сложной структуры. Этим определяются улучшенные структурно-реологические свойства БПБР, 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.The combined use of the used ingredients in the BPBR contributes to the production of the BPBR, which has improved structural and rheological properties, provides efficient drilling of wells, including horizontal, directional, and well restoration by drilling of second wells under conditions of abnormally low reservoir pressure. This is due to the following processes. Neonol, which is an ethoxylated monoalkylphenol based on polypropylene trimers, is characterized by a high air-entraining effect, which, together with the ability of the Saraxan-T protein component to air entrainment, contributes to the production of low density BPBR. Proteins (proteins) of the Saraxan-T formaldehyde complex, being surfactants, have some special properties that distinguish them from synthetic surfactants. The formation of the equilibrium adsorption layer is explained by the diffusion of globular molecules to the interfacial surface and the deployment of a polypeptide chain on it, which stabilizes the polycalcium system of the BPBR. The stabilization of the polymer-salt system of the BPBR is determined by the presence of adhesion forces between the individual molecules of the adsorption layer, as well as the mobility of these molecules, which contributes to the rapid recovery of deformations that occur at low temperatures, which ensures the frost resistance of the solution. In addition, the condensation effect of the Ca 2+ cation (calcium chloride) on the exopolysaccharides of Saraksan-T causes an increase in the plastic viscosity of BPBR, lowering its freezing temperature. Therefore, BPBR has increased frost resistance. Saraksan-T synthesized by Xanthomonas campestris combines the structural elements, chemical and rheological properties of the branched acid polysaccharide, which, together with the Policell KMK-BUR2 polysaccharide chain, which has the basic (alkaline) properties, determines the chemical interaction of these ingredients and neonol with the formation of a high molecular weight structure. This determines the improved structural and rheological properties of BPBR, providing its increased holding and transporting ability. The latter are characterized by a nonlinearity coefficient n. The smaller n, the more the solution exhibits pseudoplastic properties. This means that viscosity decreases with increasing relative shear rates and, conversely, viscosity increases with decreasing relative shear rates. A decrease in the constant n allows to improve the rock removal and well cleaning due to the leveling (flattening) of the fluid flow velocity profile in the annulus.

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.The parabolic distribution of velocities in the flow, characteristic of Newtonian fluids (n = 1), contributes to the formation of a swirling effect of suspended particles of drill cuttings and pushes them in the region with lower velocities. The result of this is the recycling of solid particles along the entire fluid stream and, as a consequence, low efficiency of well cleaning. A pseudoplastic fluid with a value of 0 <n <1 has a flatter velocity profile, which reduces the twisting effect, and hence the recirculation of the solid phase and displaces it evenly up the wellbore. Lower values of n provide a flatter velocity profile and contribute to laminar flow and stability of the well.

Значения n рассчитывают на основе двух любых показаний вискозиметра для двух различных скоростей оборотов ротора по формулеThe n values are calculated based on any two viscometer readings for two different rotor speeds according to the formula

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где R1 - показания вискозиметра при Ni об/мин;where R 1 - readings of the viscometer at Ni rpm;

R2 - показания вискозиметра при N2 об/мин.R 2 - viscometer readings at N2 rpm

(см. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей): пер. с англ. - М.: Недра, 1985. - С.190-193).(see Gray J.R., Darley G.S.G. Composition and properties of drilling agents (flushing fluids): transl. from English. - M .: Nedra, 1985. - P.190-193).

Ингредиенты, входящие в рецептуру БПБР в указанном количестве, обепечивают пониженные значения коэффициента нелинейности n (0,37-0,47), что с учетом вышесказанного свидетельствует о его повышенной удерживающей и транспортирующей способности. Сохранение фильтрационных свойств заявляемого БПБР обеспечивается благодаря синергетическому эффекту взаимодействия Сараксана-Т и Полицелл КМК-БУР2, имеющих сходную эмпирическую основу, но различную структуру и кислотно-основные свойства, предопределяющие образование соединений комплексного типа, существенно повышающих вязкость жидкой фазы полимерносолевой системы БПБР и способствующих образованию тонкой фильтрационной корки повышенной прочности. Подтверждение этому можно видеть при сравнении данных по фильтрации БПБР, приведенных в примерах 11 и 12 акта испытаний, где при прочем равном содержании других ингредиентов раствора (неонола и хлорида кальция) отсутствие одного из остальных ингредиентов Сараксан-Т или Полицелл КМК-БУР2 приводит к резкому росту показателя фильтрации. Причем менее значительное снижение фильтрации в примере 12, что обусловлено конденсирующим действием иона Са2+ на Полицелл КМК-БУР2 и повышением за счет этого плотности образующейся фильтрационной корки.The ingredients included in the formulation of BPBR in the specified amount, provide lower values of the coefficient of nonlinearity n (0.37-0.47), which, taking into account the above, indicates its increased holding and transporting ability. Preservation of the filtration properties of the claimed BPBR is ensured due to the synergistic effect of the interaction of Saraksan-T and Polycell KMK-BUR2, which have a similar empirical basis, but different structure and acid-base properties, which determine the formation of complex type compounds that significantly increase the viscosity of the liquid phase of the polymer-salt system of BPBR and contribute to the formation of thin filter cake of increased strength. This can be confirmed by comparing the BPBR filtration data given in Examples 11 and 12 of the test report, where, with other equal contents of the other ingredients of the solution (neonol and calcium chloride), the absence of one of the remaining Saraksan-T or Polycel Cell KMK-BUR2 ingredients leads to a sharp growth rate of filtration. Moreover, a less significant decrease in filtration in Example 12, due to the condensing effect of the Ca 2+ ion on Polycell KMK-BUR2 and due to this increase in the density of the formed filter cake.

Упрощается способ приготовления и снижаются затраты времени на приготовление БПБР в результате того, что рецептура включает всего четыре исходных ингредиента, кроме воды. Снижаются затраты времени на приготовление БПБР для бурения скважин, а ввиду его ферментативной устойчивости (содержание больших количеств хлорида кальция и формальдегидная обработка Сараксан-Т), стабильности фильтрационных свойств сокращается число дополнительных обработок раствора для поддержания необходимых параметров в процессе бурения. Заявляемый БПБР экологически более безопасен, так как включает ингредиенты 4 класса опасности кроме неонола, относящегося к 3 классу. Кроме того, за счет отсутствия твердой фазы в составе БПБР технико-экономические показатели работы долот повышаются.The preparation method is simplified and the time required to prepare the BPBR is reduced as a result of the fact that the formulation includes only four starting ingredients, except water. The time required to prepare the BPBR for drilling wells is reduced, and due to its enzymatic stability (the content of large amounts of calcium chloride and the formaldehyde treatment of Saraksan-T), the stability of the filtration properties, the number of additional treatments of the solution is reduced to maintain the necessary parameters during drilling. The inventive BPBR is environmentally safer, since it includes ingredients of hazard class 4 except for neonol belonging to class 3. In addition, due to the lack of a solid phase in the BPBR, the technical and economic performance indicators of the bits increase.

Содержание в БПБР Сараксан-Т более 0,5 мас.%, неонола более 0,8 мас.% экономически и технологически нецелесообразно, так как существенного улучшения структурно-реологических свойств при увеличении количества этих ингредиентов не происходит.The content of Saraksan-T in BPBR is more than 0.5 wt.%, Neonol more than 0.8 wt.% Is economically and technologically impractical, since there is no significant improvement in structural and rheological properties with an increase in the number of these ingredients.

Содержание в БПБР Сараксан-Т менее 0,2 мас.%, неонола менее 0,6 мас.%, Полицелл КМК-БУР2 менее 1,2 мас.% приводит к повышению фильтрации, а содержание Полицелл КМК-БУР2 более 1,6 мас.% приводит к повышению коэффициента нелинейности n, что свидетельствует об ухудшении псевдопластических свойств, снижении его транспортирующей и удерживающей способности БПБР.The content of Saraksan-T in BPRB is less than 0.2 wt.%, Neonol is less than 0.6 wt.%, Polycell KMK-BUR2 is less than 1.2 wt.% Leads to increased filtration, and the content of Policell KMK-BUR2 is more than 1.6 wt. .% leads to an increase in the coefficient of nonlinearity n, which indicates a deterioration of the pseudoplastic properties, a decrease in its transporting and holding ability of the BPR.

Содержание хлорида кальция в БПБР менее 15 мас.% отрицательно влияет на антифильтрационные показатели и снижает морозостойкость раствора, а более 27 мас.% приводит к повышению его плотности и ухудшению псевдопластических свойств: повышению значения коэффициента нелинейности n.The content of calcium chloride in BPBR of less than 15 wt.% Negatively affects the antifiltration parameters and reduces the frost resistance of the solution, and more than 27 wt.% Leads to an increase in its density and deterioration of pseudoplastic properties: an increase in the nonlinearity coefficient n.

Таким образом, согласно вышеуказанному предлагаемым БПБР обеспечивается достижение заявляемого технического результата.Thus, according to the above, the proposed BPBR ensures the achievement of the claimed technical result.

Не выявлены по имеющимся источникам известности технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого изобретения по заявляемому техническому результату.Not identified by available sources of fame, technical solutions having features that match the distinctive features of the invention according to the claimed technical result.

Заявляемый БПБР соответствует условию «изобретательского уровня».The inventive BPBR meets the condition of "inventive step".

Более подробно сущность заявляемого изобретения описывается следующими примерами.In more detail, the essence of the claimed invention is described by the following examples.

Пример (промысловый).Example (fishing).

Газовая скважина с аномально низкими пластовыми давлениями находится в простаивающем фонде (обводнение пласта). При проведении капитального ремонта этой скважины установлено нарушение эксплуатационной колонны, сужение ее диаметра. Для восстановления скважины проводят бурение второго ствола.A gas well with abnormally low reservoir pressures is located in an idle reservoir (flooding). During the overhaul of this well, a violation of the production string and a narrowing of its diameter were found. To restore the well, the second well is drilled.

Исходные данныеInitial data

КондукторConductor 245 мм245 mm Глубина спуска кондуктораConductor descent depth 387 м387 m Эксплуатационная колоннаProduction tower 168 мм168 mm Глубина спуска эксплуатационной колонныDepth of production casing 1100 м1100 m Интервал перфорации эксплуатационной колонныProduction casing perforation interval 986-1014 м986-1014 m Высота подъема цементного раствора заCement mortar lift per кондуктором и эксплуатационной колоннойconductor and production casing 29 м от устья29 m from the mouth Пластовое давлениеReservoir pressure 1,2 МПа.1.2 MPa.

Устье скважины оборудовано фонтанной арматурой АФК6-100×210 ХЛ и колонной головкой ОКК 1-245×168-210 ХЛ.The wellhead is equipped with AFK6-100 × 210 HL fountain fittings and an OKK 1-245 × 168-210 HL column head.

Второй ствол газовой скважины с углом отклонения 83° бурят долотом диаметром 139,7 мм с глубины 930 м на длину 73 м. Для бурения второго ствола предлагаемый БПБР в объеме 23 м3 (15 м3 + 8 м3), определяемом по формулеThe second wellbore of a gas well with a deflection angle of 83 ° is drilled with a bit with a diameter of 139.7 mm from a depth of 930 m to a length of 73 m. For drilling the second wellbore, the proposed BPBR in the volume of 23 m 3 (15 m 3 + 8 m 3 ), determined by the formula

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где Vскв - объем скважины за вычетом объема металла бурильных труб, м3;where V well - the volume of the well minus the volume of the metal of the drill pipe, m 3 ;

Vцс - объем циркуляционной системы, м3,V cs - the volume of the circulation system, m 3 ,

готовят по 10 м3 за цикл и перекачивают в насосно-емкостной блок.10 m 3 is prepared per cycle and pumped to the pump-tank unit.

Для приготовления 10 м3 БПБР при соотношении ингредиентов, мас.%:For the preparation of 10 m 3 BPBR with a ratio of ingredients, wt.%:

Сараксан-ТSaraksan-T 0,20.2 Полицелл КМК-БУР 2Polycell KMK-BUR 2 1,61,6 НеонолNeonol 0,60.6 Хлорид кальцияCalcium chloride 15fifteen ВодаWater 82,6,82.6

в гидромешалку, заполненную водой в объеме 5,22 м3 (82,6 мас.%), вводят 948 кг (15 мас.%) хлорида кальция и перемешивают до полного его растворения. После этого при перемешивании в полученный раствор вводят 12,6 кг (0,2 мас.%) Сараксан-Т, перемешивают в течение 1 ч и вводят 101 кг (1,6 мас.%) Полицелл КМК-БУР2. Перемешивают раствор полимеров в течение 1 ч, затем оставляют для набухания полимеров и взаимодействия ингредиентов на 2 ч, после чего добавляют 56,7 л (0,6 мас.%) неонола плотностью 1070 кг/м3 и осуществляют перемешивание еще 0,5 ч до получения однородного состава БПБР.948 kg (15 wt.%) of calcium chloride are introduced into a water mixer filled with water in a volume of 5.22 m 3 (82.6 wt.%) and mixed until it is completely dissolved. After that, with stirring, 12.6 kg (0.2 wt.%) Of Saraxan-T is introduced into the resulting solution, stirred for 1 h and 101 kg (1.6 wt.%) Of Polycell KMK-BUR2 are introduced. The polymer solution is stirred for 1 hour, then left to swell the polymers and the ingredients to react for 2 hours, after which 56.7 l (0.6 wt.%) Of neonol with a density of 1070 kg / m 3 are added and another 0.5 hours are mixed. until a uniform composition of the BPBR is obtained.

БПБР, готовый к применению, перекачивают в насосно-емкостной блок. Таким образом готовят весь объем БПБР для бурения второго ствола скважины.Ready-to-use BPBRs are pumped to a pump and tank unit. Thus, the entire volume of BPBR is prepared for drilling the second wellbore.

БПБР имеет следующие свойства: плотность ρ=632 кг/м3, фильтрация Ф=4,8 см3/30 мин, пластическая вязкость η=16 мПа·с, динамическое напряжение сдвига τо=129 дПа, статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин θ1/10=34/34 дПа, коэффициент нелинейности n=0,45, температура замерзания Тз=-12°С.BPBR has the following properties: a density ρ = 632 kg / m 3, filtration F = 4.8 cm 3/30 min, the plastic viscosity η = 16 mPa · s, the dynamic shear stress τ o = 129 dPa, static shear stress for 1 and 10 min θ 1/10 = 34/34 dPa, nonlinearity coefficient n = 0.45, freezing temperature T s = -12 ° C.

Бурение ведут с механической скоростью около 5 м/ч при производительности бурового насоса УНБ - 600, равной 12 л/с, что при данных структурно-реологических параметрах БПБР обеспечивает ламинарный режим его течения в кольцевом пространстве скважины.Drilling is carried out with a mechanical speed of about 5 m / h with a productivity of the UNB-600 mud pump equal to 12 l / s, which, given the structural and rheological parameters, the BPBR provides a laminar flow regime in the annular space of the well.

В процессе бурения должна обеспечиваться очистка БПБР от выбуренной породы. Для этих целей целесообразно использовать вибросита, а не гидроциклоны (песко- и илоотделители), в которых образовавшаяся при взаимодействии биополимера и КМК с хлоридом кальция структура ВМС может разрушаться, что неизбежно приведет к снижению псевдопластических свойств БПБР (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.In the process of drilling, BPBR should be cleaned of cuttings. For these purposes, it is advisable to use vibrating screens, rather than hydrocyclones (sand and sludge separators), in which the structure of the IUD can be destroyed during the interaction of the biopolymer and CMC with calcium chloride, which will inevitably lead to a decrease in the pseudoplastic properties of BPBR (an increase in n), and therefore , to the deterioration of its holding and transporting abilities, as well as increased filtration. To reduce mud contamination of the drilling fluid, it is required to ensure the quality of vibrating screens by selecting grids with the appropriate mesh size, adjusting their inclination and vibration.

При бурении параметры БПБР поддерживают на уровне регламентированных введением дополнительных количеств Сараксан-Т и Полицелл КМК-БУР2 по мере необходимости. Плотность раствора регулируют хлоридом кальция.During drilling, the BPBR parameters are maintained at the level regulated by the introduction of additional quantities of Saraksan-T and Polycell KMK-BUR2 as necessary. The density of the solution is regulated by calcium chloride.

Применение БПБР со стабильными структурно-реологическими, псевдопластическими и фильтрационными свойствами при бурении скважин в условиях аномально низких пластовых давлений позволит повысить технико-экономические показатели бурения и уменьшить вредное влияние на окружающую среду.The use of BPBRs with stable structural-rheological, pseudoplastic and filtration properties when drilling wells under conditions of abnormally low reservoir pressures will increase the technical and economic performance of drilling and reduce the environmental impact.

Пример 1 (лабораторный).Example 1 (laboratory).

Для приготовления 1000 г БПБР в 826 мл (82,6 мас.%) воды растворяют 150 г (15 мас.%) хлорида кальция, затем при перемешивании вводят 2 г (0,2 мас.%) Сараксан-Т и 16 г (1,6%) Полицелл КМК-БУР2. После перемешивания в течение 0,5 ч оставляют для набухания на 2 ч, затем добавляют 5,6 мл неонола (ρ=1070 кг/м3), что составляет (0,6 мас.%), перемешивают еще 0,5 ч до получения однородного состава БПБР.To prepare 1000 g BPBR in 826 ml (82.6 wt.%) Water, dissolve 150 g (15 wt.%) Calcium chloride, then with stirring, 2 g (0.2 wt.%) Saraxan-T and 16 g ( 1.6%) Polycell KMK-BUR2. After stirring for 0.5 h, leave to swell for 2 h, then add 5.6 ml of neonol (ρ = 1070 kg / m 3 ), which is (0.6 wt.%), Stir another 0.5 h to obtaining a uniform composition of BPBR.

БПБР имеет следующие свойства: ρ=632 кг/м3, Ф=4,8 см3/30 мин, η=16 мПа·с, τо=129 дПа, θ1/10=34/34 дПа, n=0,45, Тз= -12°С.BPBR has the following properties: ρ = 632 kg / m 3 O = 4.8 cm 3/30 min, η = 16 mPa · sec, τ o = 129 dPa, θ 1/10 = 34/34 dPa, n = 0 , 45, T s = -12 ° C.

Пример 2Example 2

Готовят 1000 г БПБР, г/ мас.%:Prepare 1000 g BPBR, g / wt.%:

Сараксан-ТSaraksan-T 5/0,55 / 0.5 Полицелл КМК-БУР2Polycell KMK-BUR2 12/1,212 / 1,2 НеонолNeonol 6/ 0,6 (используют 5,6 мл,6 / 0.6 (use 5.6 ml, ρ=1070 кг/м3)ρ = 1070 kg / m 3 ) Хлорид кальцияCalcium chloride 200/20200/20 ВодаWater 777/77,7.777 / 77.7.

Проводят все операции как в примере 1.All operations are carried out as in example 1.

БПБР имеет следующие свойства: ρ=798 кг/м3, Ф=4,5 см3/30 мин, η=22 мПа·с, τ0=254 дПа, θ1/10=91/115 дПа, n=0,37, Тз= -19°C:BPBR has the following properties: ρ = 798 kg / m 3, F = 4.5 cm 3/30 min, η = 22 mPa · sec, τ 0 = 254 dPa, θ 1/10 = 91/115 dPa, n = 0 , 37, T s = -19 ° C:

Пример 3Example 3

Готовят 1000 г БПБР, г/ мас.%:Prepare 1000 g BPBR, g / wt.%:

Сараксан-ТSaraksan-T 3/0,33 / 0.3 Полицелл КМК-БУР2Polycell KMK-BUR2 15/1,515 / 1,5 НеонолNeonol 7/0,7 (используют 6,5 мл,7 / 0.7 (use 6.5 ml, ρ=1070 кг/м3)ρ = 1070 kg / m 3 ) Хлорид кальцияCalcium chloride 160/16160/16 ВодаWater 815/81,5.815 / 81.5.

Проводят все операции как в примере 1.All operations are carried out as in example 1.

БПБР имеет следующие свойства: ρ=784 кг/м3, Ф=4,7 см3/30 мин, η=15 мПа·с, τ0=134 дПа, θ1/10=34/34 дПа, n=0,43, Тз= -13°С.BPBR has the following properties: ρ = 784 kg / m 3, F = 4.7 cm 3/30 min, η = 15 mPa · sec, τ 0 = 134 dPa, θ 1/10 = 34/34 dPa, n = 0 , 43, T s = -13 ° C.

Пример 4Example 4

Готовят 1000 г БПБР, г/ мас.%:Prepare 1000 g BPBR, g / wt.%:

Сараксан-ТSaraksan-T 4/0,44 / 0.4 Полицелл КМК-БУР2Polycell KMK-BUR2 15/1,515 / 1,5 НеонолNeonol 8/0,8 (используют 7,5 мл,8 / 0.8 (use 7.5 ml, ρ=1070 кг/м3)ρ = 1070 kg / m 3 ) Хлорид кальцияCalcium chloride 230/23230/23 ВодаWater 743/74,3.743 / 74.3.

Проводят все операции как в примере 1.All operations are carried out as in example 1.

БПБР имеет следующие свойства: ρ=800 кг/м3, Ф=4,0 см3/30 мин, η=20 мПа·с, τ0=163 дПа, θ1/10=38/53 дПа, n=0,45, Тз= -25°С.BPBR has the following properties: ρ = 800 kg / m 3, F = 4.0 cm 3/30 min, η = 20 mPa · sec, τ 0 = 163 dPa, θ 1/10 = 38/53 dPa, n = 0 , 45, T s = -25 ° C.

Пример 5Example 5

Готовят 1000 г БПБР, г/ мас.%:Prepare 1000 g BPBR, g / wt.%:

Сараксан-ТSaraksan-T 4/0,44 / 0.4 Полицелл КМК-БУР2Polycell KMK-BUR2 14/1,414 / 1.4 НеонолNeonol 7/0,7 (используют 6,5 мл,7 / 0.7 (use 6.5 ml, ρ=1070 кг/м3)ρ = 1070 kg / m 3 ) Хлорид кальцияCalcium chloride 270/27270/27 ВодаWater 705/70,5.705 / 70.5.

Проводят все операции как в примере 1.All operations are carried out as in example 1.

БПБР имеет следующие свойства: ρ=992 кг/м3, Ф=2,0 см3/30 мин, η=31 мПа·с, τо=230 дПа, θ1/10=77/86 дПа, n=0,47, Тз= -39°С.BPBR has the following properties: ρ = 992 kg / m 3, F = 2.0 cm 3/30 min, η = 31 mPa · sec, τ o = 230 dPa, θ 1/10 = 77/86 dPa, n = 0 , 47, T s = -39 ° C.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию новизны, изобретательского уровня, промышленной применимости, то есть является патентоспособным.Thus, the claimed technical solution meets the condition of novelty, inventive step, industrial applicability, that is, is patentable.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Claims (1)

Биополимерный буровой раствор, включающий биополимер ксантанового типа, модифицированный крахмал, поверхностно-активное вещество, хлорид кальция и воду, отличающийся тем, что он в качестве биополимера ксантанового типа содержит Сараксан-Т, в качестве модифицированного крахмала - Полицелл КМК-БУР2, а в качестве поверхностно-активного вещества - неонол при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Сараксан-Т 0,2-0,5 Полицелл КМК-БУР2 1,2-1,6 Неонол 0,6-0,8 Хлорид кальция 15-27 Вода остальное
A biopolymer drilling fluid comprising a xanthan type biopolymer, modified starch, a surfactant, calcium chloride and water, characterized in that it contains Saraksan-T as a xanthan type biopolymer, Polycell KMK-BUR2 as modified starch, and as surfactant - neonol in the following ratio of ingredients, wt.%:
Saraksan-T 0.2-0.5 Polycell KMK-BUR2 1.2-1.6 Neonol 0.6-0.8 Calcium chloride 15-27 Water rest
RU2007129740/03A 2007-08-02 2007-08-02 Biopolymer drilling agent RU2351628C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007129740/03A RU2351628C1 (en) 2007-08-02 2007-08-02 Biopolymer drilling agent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007129740/03A RU2351628C1 (en) 2007-08-02 2007-08-02 Biopolymer drilling agent

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2351628C1 true RU2351628C1 (en) 2009-04-10

Family

ID=41014899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007129740/03A RU2351628C1 (en) 2007-08-02 2007-08-02 Biopolymer drilling agent

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2351628C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4422947A (en) * 1980-12-19 1983-12-27 Mayco Wellchem, Inc. Wellbore fluid
RU2154084C1 (en) * 1999-11-09 2000-08-10 Открытое акционерное общество "ПермНИПИнефть" Reagent for treatment of drilling mud
RU2186819C1 (en) * 2001-05-23 2002-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" Clayless drilling mud basically designed for boring horizontal holes (versions)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4422947A (en) * 1980-12-19 1983-12-27 Mayco Wellchem, Inc. Wellbore fluid
RU2154084C1 (en) * 1999-11-09 2000-08-10 Открытое акционерное общество "ПермНИПИнефть" Reagent for treatment of drilling mud
RU2186819C1 (en) * 2001-05-23 2002-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" Clayless drilling mud basically designed for boring horizontal holes (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7678742B2 (en) Drill-in fluids and associated methods
US7678743B2 (en) Drill-in fluids and associated methods
US7687438B2 (en) Drill-in fluids and associated methods
US20140158355A1 (en) Crosslinked synthetic polymer gel systems for hydraulic fracturing
FR2716928A1 (en) Method and water-based fluid using hydrophobically modified cellulosic derivatives as a filtrate reductant
EA016413B1 (en) Process for stimulating subterranean formation (embodiments)
EA027700B1 (en) Viscosified fluid loss control agent utilizing chelates
EP2814902B1 (en) Use and methods, using an agent for inhibiting the swelling of clays
EA011181B1 (en) Method for treating subterranean formation
FR2986797A1 (en) NOVEL CLAY INFLATER AGENT, COMPOSITIONS COMPRISING THE SAME, AND METHODS USING THE SAME.
WO2015023296A1 (en) Hydrophobically and hydrophilically modified polysaccharides and methods of using the same for treatment of a subterranean formation
NO20121161A1 (en) Method of treating underground formation
RU2215016C1 (en) Process fluid for boring, completion and major repairs of oil and gas wells under abnormally high formation pressure and elevated temperature conditions
MXPA01011906A (en) Polymer compositions.
US11274243B2 (en) Friction reducers, fracturing fluid compositions and uses thereof
CN1882672A (en) Use of CMC in drilling fluids
CN110621758B (en) Methods and materials for treating subterranean formations using three-phase emulsion-based fracturing fluids
US10072198B2 (en) Self sealing fluids
RU2561630C2 (en) Biopolymer drilling mud sbk-uni-drill-pro (hard)
RU2660810C2 (en) Gel compositions for hydraulic fracturing applications
RU2351628C1 (en) Biopolymer drilling agent
US11535786B2 (en) Methods for wellbore strengthening
RU2252238C1 (en) Foam forming composition for productive stratum perforation
US11472996B2 (en) Methods for wellbore strengthening
RU2348670C1 (en) Clay-free drilling fluid

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 10-2009 FOR TAG: (73)