RU2382807C1

RU2382807C1 - Method of preparing drilling fluid using polysaccharides

Info

Publication number: RU2382807C1
Application number: RU2008135511/03A
Authority: RU
Inventors: Миталим Магомед-Расулович Гайдаров (RU); Миталим Магомед-Расулович Гайдаров; Евгений Анатольевич Рогов (RU); Евгений Анатольевич Рогов
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2010-02-27

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to methods of preparing drilling fluid and can be used when drilling oil and gas wells. The method of preparing drilling fluid involves mixing an aqueous mixture of mud powder, addition of a filtrate agent from polysaccharide classes - CMC or starch. The obtained mixture is subjected to mechanical activation using a disintegrator with two discs rotating about an axis in opposite directions, fitted with beater pins. The discs rotate at a rate of 10000-12000 rpm.

EFFECT: reduced consumption of filtrate agent from polysaccharide classes - carboxamethyl cellulose - CMC and starch.

1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам приготовления буровых растворов и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин.The invention relates to methods for preparing drilling fluids and may find application in the drilling of oil and gas wells.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ приготовления бурового раствора, заключающийся в перемешивании водной смеси глинопорошка с добавкой химического реагента, в качестве которого используется понизитель фильтрации из класса полисахаридов - карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) или крахмал, являющиеся полисахаридами (см. Технология применения порошкообразных материалов для буровых растворов, сер. «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» М., 1990, с.1-5).The closest technical solution to the proposed one is a method of preparing a drilling fluid, which consists in mixing an aqueous mixture of clay powder with the addition of a chemical reagent, which is used as a filter reducing agent from the class of polysaccharides - carboxymethyl cellulose (CMC) or starch, which are polysaccharides (see Technology of using powder materials for drilling fluids, ser. "Construction of oil and gas wells on land and at sea" M., 1990, S. 1-5).

Недостатком известного способа является большой расход понизителя фильтрации из класса полисахаридов - КМЦ и крахмала при его приготовлении.The disadvantage of this method is the high consumption of filter reducer from the class of polysaccharides - CMC and starch in its preparation.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение указанного недостатка, а именно снижение расхода понизителя фильтрации из класса полисахаридов - КМЦ и крахмала.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to eliminate this drawback, namely, reducing the consumption of filter reducing agent from the class of polysaccharides - CMC and starch.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе приготовления бурового раствора, заключающемся в перемешивании водной смеси глинопорошка, добавлении в нее понизителя фильтрации из класса полисахаридов - карбоксиметилцеллюлозы или крахмала, полученную смесь подвергают воздействию механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг осей в противоположных направлениях двумя дисками, оснащенными пальцами - билами, при этом скорость вращения дисков устанавливают равной 10000-12000 об/мин.The technical result of the invention is achieved due to the fact that in the method of preparing the drilling fluid, which consists in mixing an aqueous mixture of clay powder, adding a filter reducing agent from the polysaccharide class — carboxymethyl cellulose or starch to it, the resulting mixture is subjected to mechanochemical activation by means of a disintegrator with opposite rotating axes directions of two disks equipped with fingers - beats, while the speed of rotation of the disks is set equal to 10000-12000 rpm

Сущность предлагаемого изобретения поясняется на чертежом, где показан выбор скорости вращения дисков с пальцами - билами дезинтегратора для различных вариантов реализации способа приготовления бурового раствора. При этом на чертежом приняты следующие обозначения: 1 - функция изменения показателя фильтрации бурового раствора, обработанного 2% крахмальным реагентом, в зависимости от интенсивности воздействия на него дезинтегратора; 2 - функция изменения показателя фильтрации бурового раствора, обработанного 0,4% КМЦ, в зависимости от интенсивности воздействия на него дезинтегратора.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows the selection of the speed of rotation of the disks with the fingers - bits of the disintegrator for various embodiments of the method of preparing the drilling fluid. At the same time, the following notation is used in the drawing: 1 - the function of changing the filtration rate of a drilling fluid treated with 2% starchy reagent, depending on the intensity of exposure to the disintegrator; 2 - the function of changing the rate of filtration of the drilling fluid treated with 0.4% CMC, depending on the intensity of exposure to the disintegrator.

Кроме того, данное изобретение поясняется Таблицей, в которой приведены данные о фильтрационных свойствах приготовляемого бурового раствора с использованием дезинтегратора.In addition, the present invention is illustrated in the Table, which shows data on the filtration properties of the prepared drilling fluid using a disintegrator.

Используемый в данном изобретении дезинтегратор представляет собой аппарат ударного действия, в котором два вращающихся навстречу диска оснащены пальцами-билами (см. В.И.Молчанов, О.Г.Селезнева, Е.Н.Жирнов. Активация минералов при измельчении. М., 1988, с.159-160). Пальцы-билы одного диска при вращении проходят между пальцами-билами другого диска. Измельчение - активация - проводится посредством многократных ударов, частота которых зависит от частоты вращения дисков с пальцами-билами. При этом, чем больше число ударов, придаваемых частицам вещества, и, следовательно, меньше интервал между следующими друг за другом ударами, тем сильнее активация материалов, которые подвергаются дезинтеграторной обработке.The disintegrator used in this invention is a percussion apparatus in which two disks rotating towards each other are equipped with beaters (see V.I. Molchanov, O.G. Selezneva, E.N. Zhirnov. Activation of minerals during grinding. M., 1988, p. 159-160). Fingers of one disc during rotation pass between the fingers of another disc. Grinding - activation - is carried out through repeated strokes, the frequency of which depends on the frequency of rotation of the disks with the fingers-bills. Moreover, the greater the number of shocks given to the particles of a substance, and, consequently, the smaller the interval between successive shocks, the stronger the activation of materials that are subjected to disintegrating treatment.

Данный способ реализуется следующим образом. Сначала производят перемешивание водной смеси глинопорошка. Затем в водную смесь глинопорошка добавляют понизитель фильтрации - КМЦ и крахмал. Приготовленную смесь подвергают воздействию механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг осей в противоположных направлениях двумя дисками, оснащенными пальцами-билами. Диски выполнены таким образом, что при их вращении пальцы-билы первого диска расположены между пальцами-билами второго диска, при этом скорость вращения дисков устанавливают равной 10000-12000 об/мин.This method is implemented as follows. First, mixing the aqueous mixture of clay powder. Then, a filtration reducer, CMC and starch, is added to the aqueous mixture of clay powder. The prepared mixture is subjected to mechanochemical activation by means of a disintegrator with two disks equipped with beater fingers rotating around the axes in opposite directions. The disks are designed in such a way that when they rotate, the fingers of the first disk are located between the fingers of the second disk, while the rotation speed of the disks is set to 10000-12000 rpm

Для оценки степени влияния дезинтеграторной обработки на стабилизирующие свойства понизителей фильтрации - КМЦ и крахмала - использовали следующую методику. Вначале готовили с помощью лабораторной мешалки буровой раствор с 15% содержанием нефтеабадского глинопорошка с коэффициентом коллоидальности 0,18. Затем, с целью снятия эффекта снижения фильтрации, за счет активации глинистой фазы буровой раствор подвергался дезинтеграторной обработке в режиме, характеризующемся скоростью вращения дисков с пальцами-билами, равной 12000 об/мин, в продолжении заданного промежутка времени, когда уже снижения показателя фильтрации не происходило. Только после этого в буровой раствор вводили понизитель фильтрации и перемешивали на лабораторной мешалке в течение 2 ч, затем замерялся показатель фильтрации, который принимался за исходный. Подготовленный таким образом химически обработанный буровой раствор подвергали обработке в дезинтеграторе при различной интенсивности воздействия, т.е. при различных значениях скорости вращения дисков с пальцами-билами.To assess the degree of influence of the disintegrating treatment on the stabilizing properties of filtration reducing agents - CMC and starch - the following methodology was used. First, a drilling fluid with a 15% content of Nefteabad clay powder with a colloidal coefficient of 0.18 was prepared using a laboratory mixer. Then, in order to remove the effect of reduced filtration, due to the activation of the clay phase, the drilling fluid was disintegrated in a mode characterized by a rotational speed of the disks with beater fingers, equal to 12,000 rpm, for a predetermined period of time when there was no decrease in the filtration rate . Only after that, a filtration reducer was introduced into the drilling fluid and mixed on a laboratory mixer for 2 hours, then the filtration rate was measured, which was taken as the initial one. The chemically treated drilling fluid prepared in this way was subjected to processing in a disintegrator at various exposure intensities, i.e. at various values of the speed of rotation of the disks with the fingers-bills.

Данные проведенной экспериментальной проверки предлагаемого способа показаны в таблице. Из таблицы видно, что для снижения показателя фильтрации раствора до величины 6 см³ требуется 0,85% КМЦ (см. п.3 таблицы) или 3,5% крахмала (см. п.6 таблицы) против 0,6% КМЦ (см. п.14 таблицы) или 2,8% крахмала (см. п.23 таблицы) после дезинтеграторной активации. Аналогично с такой же разницей расхода КМЦ и крахмала получены другие значения показателей фильтрации, приведенные в таблице.The data of the experimental verification of the proposed method are shown in the table. The table shows that to reduce the solution filtration rate to 6 cm ³ , 0.85% of CMC (see clause 3 of the table) or 3.5% of starch (see clause 6 of the table) is required against 0.6% of CMC ( see paragraph 14 of the table) or 2.8% of starch (see paragraph 23 of the table) after disintegration activation. Similarly, with the same difference in the consumption of CMC and starch, other values of the filtration indicators are given in the table.

Таким образом, анализ приведенных в таблице данных показывает, что за счет механохимической активации в дезинтеграторе расход КМЦ снижается на 30-38% (см. пп.8, 11, 14 таблицы), а расход крахмала - на 20-26% (см. пп.17, 20, 23 таблицы). На чертеже отчетливо видно следующее. Вначале с увеличением числа оборотов дисков с пальцами-билами в дезинтеграторе показатель фильтрации снижается и достигает минимального значения при значениях скорости вращения, равных 10000-12000 об/мин. Дальнейшее увеличение скорости вращения (более 12000 об/мин) приводит к росту показателя фильтрации за счет деструкции макромолекул полисахарида, что благоприятно сказывается на состоянии бурового раствора.Thus, the analysis of the data presented in the table shows that due to mechanochemical activation in the disintegrator, the consumption of CMC decreases by 30-38% (see paragraphs 8, 11, 14 of the table), and the consumption of starch by 20-26% (see paragraphs 17, 20, 23 of the table). The drawing clearly shows the following. Initially, with an increase in the number of revolutions of the disks with beater fingers in the disintegrator, the filtration rate decreases and reaches a minimum value at rotation speeds of 10,000-12,000 rpm. A further increase in rotation speed (more than 12000 rpm) leads to an increase in the filtration rate due to the destruction of polysaccharide macromolecules, which favorably affects the state of the drilling fluid.

Таким образом, на фиг.1 показано, что максимальное снижение показателя фильтрации достигается при режиме активации в дезинтеграторе, характеризующемся значениями скорости вращения дисков с пальцами-билами 10000-12000 об/мин, а из таблицы видно, что при этом снижается расход КМЦ на 30-38%, крахмала - на 20-26%.Thus, in Fig. 1, it is shown that the maximum decrease in the filtration rate is achieved with the activation mode in the disintegrator, characterized by the values of the speed of rotation of the disks with the beat fingers of 10000-12000 rpm, and the table shows that this reduces the consumption of CMC by 30 -38%, starch - by 20-26%.

Использование данного изобретения позволяет снизить расход понизителя фильтрации - КМЦ или крахмала.The use of this invention allows to reduce the consumption of filter reducing agent - CMC or starch.

Claims

A method of preparing a drilling fluid, which consists in mixing an aqueous mixture of clay powder, adding a filtration reducer from the polysaccharide class carboxymethyl cellulose or starch to it, characterized in that the resulting mixture is subjected to mechanochemical activation using a disintegrator with two disks equipped with two fingers rotating around the axes in opposite directions -beats, while the speed of rotation of the disks is set equal to 10000-12000 rpm