RU2567580C1

RU2567580C1 - Cation-inhibiting drilling mud

Info

Publication number: RU2567580C1
Application number: RU2014134377/03A
Authority: RU
Inventors: Андрей Атласович Хуббатов; Азамат Миталимович Гайдаров; Азат Давронович Норов; Миталим Магомед-Расулович Гайдаров; Нина Викторовна Алексеева; Вячеслав Георгиевич Васильев; Рамиль Салахутдинович Илалов; Анна Николаевна Башмакова; Виктор Викторович Никитин; Игорь Генрихович Поляков
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2015-11-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: drilling mud includes the following components, wt %: gel powder 5-8; PolyDADMAC 5-6; Bioxan biopolymer 0.05-0.2; water - the remaining share.

EFFECT: improved structural properties of the mud with simultaneous reduced flow rate of PolyDADMAC diallyldimethylammonium chloride.

1 tbl

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровым растворам на водной основе, и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пластов.The invention relates to the oil and gas industry, namely to water-based drilling fluids, and can find application in the drilling of oil and gas wells, mainly when drilling unstable clay formations.

Из уровня техники известен буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород (патент RU 2184756 Cl, C09K 7/02, 10.07.2002), содержащий бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер и воду, в котором в качестве полимера содержится Праестол марок 2510, или 2515, или 2530, или 2540, при соотношении компонентов, мас. %:The prior art drilling fluid for drilling permafrost (patent RU 2184756 Cl, C09K 7/02, 07/10/2002) containing bentonite clay powder, a water-soluble polymer and water, in which the polymer contains Praestol grades 2510, or 2515, or 2530 , or 2540, with a ratio of components, wt. %:

Бентонитовый глинопорошокBentonite Clay Powder 55 Праестол марки:Praestol brand: 2510, 25152510, 2515 0,01-0,050.01-0.05 2530, 25402530, 2540 0,005-0,010.005-0.01 ВодаWater ОстальноеRest

Недостаток известного состава бурового раствора заключается в низкой ингибирующей способности по отношению к глинам.A disadvantage of the known mud composition is its low clay inhibitory capacity.

Наиболее близким к предлагаемому раствору является буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и понизитель фильтрации полиэлектролит ВПК-402 (патент RU 2492208 С2, С09К 8/24, 10.09.2013) при следующем соотношении компонентов, мас. %:Closest to the proposed solution is a drilling fluid comprising water, clay powder and a filter reducing agent polyelectrolyte VPK-402 (patent RU 2492208 C2, C09K 8/24, 09/10/2013) in the following ratio of components, wt. %:

ГлинопорошокClay powder 5-85-8 ВПК-402VPK-402 7-157-15 ВодаWater ОстальноеRest

К недостаткам известного состава относятся низкие структурные свойства раствора, а именно статическое напряжение сдвига (СНС) и динамическое напряжение сдвига (ДНС) при высоком перерасходе ВПК-402. Статическое напряжение сдвига не позволяет выбуренной породе (шламу) выпадать из раствора, например, при остановке бурения. Динамическое напряжение сдвига - параметр, отвечающий за качество выноса выбуренной породы.The disadvantages of the known composition include the low structural properties of the solution, namely the static shear stress (SSS) and dynamic shear stress (CSN) at a high overspending VPK-402. The static shear stress does not allow the cuttings (sludge) to fall out of the solution, for example, when drilling is stopped. Dynamic shear stress - a parameter responsible for the quality of the removal of cuttings.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в устранении указанного недостатка, а именно в повышении структурных свойств раствора и снижении расхода ВПК-402.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to eliminate this drawback, namely, to increase the structural properties of the solution and reduce the consumption of VPK-402.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что в буровом растворе, включающем воду, глинопорошок, в качестве дополнительного структурообразователя используют биополимер Биоксан при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result of the invention is achieved due to the fact that in a drilling fluid, including water, clay powder, Bioxan biopolymer is used as an additional structurant in the following ratio of components, wt. %:

ГлинопорошокClay powder 5-85-8 ПолидадмахPolydadmach 5-65-6 Биополимер БиоксанBiopolymer Bioxan 0,05-0,20.05-0.2 ВодаWater ОстальноеRest

Для приготовления предлагаемого раствора возможно использование глинопорошка различных марок. Оптимальная концентрация глинопорошка зависит от его марки. В предлагаемом буровом растворе может использоваться бентонитовый глинопорошок любой из марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ, который выпускается в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок», за исключением модифицированного анионными полимерами. С ухудшением марки глинопорошка концентрация его увеличивается, а с повышением качества концентрация уменьшается. Марка, т.е. сорт, глинопорошка в предлагаемом составе не оказывает существенного влияния на технологические показатели раствора, а характеризует его расход.For the preparation of the proposed solution, it is possible to use clay powder of various grades. The optimum concentration of clay powder depends on its brand. In the proposed drilling fluid can be used bentonite clay powder of any of the grades PBMA, PBMB, PBMV, PBMG, which is produced in accordance with TU 2164-004-0013836-2006 "Clay powder", except modified with anionic polymers. With a deterioration in the grade of clay powder, its concentration increases, and with an increase in quality, the concentration decreases. Brand, i.e. grade, clay powder in the proposed composition does not significantly affect the technological parameters of the solution, but characterizes its consumption.

Полимер хлорида диаллилдиметиламмония - Полидадмах синтезируют из диметиламина и аллилхлорида. Продукт представляет собой органическое вещество с высокой плотностью катионного заряда, который нейтрализует положительно заряженные коллоидные частицы. Реагент может изготавливаться в виде растворов (FLOQUATTM FL 35%-ной концентрации) или порошков (FLOQUATTM TS от 1,05 до 2,10% на сухое вещество).Diallyldimethylammonium chloride polymer - Polydadmax is synthesized from dimethylamine and allyl chloride. The product is an organic substance with a high cationic charge density that neutralizes positively charged colloidal particles. The reagent can be prepared in the form of solutions (FLOQUATTM FL 35% concentration) or powders (FLOQUATTM TS from 1.05 to 2.10% per dry matter).

Порошкообразные Полидадмахи имеют насыпную плотность от 0,4 до 0,6. Приблизительная вязкость вещества составляет 15, 50 или 250 сП в зависимости от серии продуктов. Максимальная рабочая концентрация вещества - 50 г/л. Диапазон температур хранения порошкообразных Полидадмахов FLOQUATTM TS составляет 0-35°C. Время полного растворения в воде при 25°C - 30 дней.Powdered Polydadmahs have a bulk density of 0.4 to 0.6. The approximate viscosity of the substance is 15, 50 or 250 cP depending on the series of products. The maximum working concentration of the substance is 50 g / l. The storage temperature range of the powdered PolyOdahm FLOQUATTM TS is 0-35 ° C. The time of complete dissolution in water at 25 ° C is 30 days.

В качестве биополимера предлагается применять высокомолекулярный базовый загущающий биополимер Биоксан с высокими реологическими характеристиками. Биоксан обладает высокой загущающей способностью при низких концентрациях. Биополимер Биоксан представляет собой сыпучий порошок от белого до серого цвета. Водные растворы при включении Биоксана в состав раствора проявляют тиксотропные и псевдопластичные свойства.It is proposed to use a high molecular weight base thickening biopolymer Bioxan with high rheological characteristics as a biopolymer. Bioxan has a high thickening ability at low concentrations. Biopolymer Bioxan is a loose powder from white to gray. Aqueous solutions, when Bioxan is included in the composition of the solution, exhibit thixotropic and pseudoplastic properties.

Изобретение поясняется таблицей, в которой приведены результаты исследований по влиянию биополимера Биоксан на технологические показатели буровых растворов с содержанием Полидадмаха. В таблице приняты следующие сокращения: гл. - глинопорошок; БП - биополимер; Ф - показатель фильтрации (см³); η_пл - пластическая вязкость (мПа·с); τ₀ - динамическое напряжение сдвига (Па); СНС - статическое напряжение сдвига (Па).The invention is illustrated in the table, which shows the results of studies on the effect of Bioxan biopolymer on the technological parameters of drilling fluids containing Polydadmaha. The following abbreviations are adopted in the table: Ch. - clay powder; BP - biopolymer; F is the filtration rate (cm ³ ); η _PL - plastic viscosity (MPa · s); τ ₀ - dynamic shear stress (Pa); СНС - static shear stress (Pa).

Экспериментальные исследования были проведены на базе глинопорошка марки ПМБВ, в качестве Полидадмаха использовался товарный продукт ВПК-402, который выпускается в виде 35%-ной концентрации. Причем оптимальное количество реагентов составляет: ВПК-402 5-6%, в качестве полимера использовался Биоксан в количестве 0,05-0,2% (таблица, п. 4-7). При содержании ВПК-402 ниже 5%, а биополимера ниже 0,05% незначительно повышаются структурно-реологические показатели (таблица, п. 3). При проведении экспериментальных исследований было замечено, что при содержании ВПК-402 выше 6%, а Биоксана выше 0,2% структурно-реологические показатели неприемлемо высоки (таблица, п. 8).Experimental studies were carried out on the basis of PMBV brand clay powder; commercial product VPK-402, which is produced in the form of a 35% concentration, was used as the Polydadmach. Moreover, the optimal amount of reagents is: VPK-402 5-6%, Bioxan in the amount of 0.05-0.2% was used as the polymer (table, items 4-7). When the VPK-402 content is below 5%, and the biopolymer below 0.05%, structural and rheological indices slightly increase (table, p. 3). When conducting experimental studies, it was noted that when the VPK-402 content is above 6%, and Bioxan above 0.2%, the structural and rheological parameters are unacceptably high (table, p. 8).

Из таблицы следует, что введение биополимера Биоксана в состав бурового раствора приводит к увеличению пластической вязкости раствора, динамического напряжения сдвига и статического напряжения сдвига. При снижении показателя фильтрации. Минимально допустимое содержание биополимера Биоксана 0,05%. Увеличение содержания биополимера Биоксана более 0,2% неэффективно (табл., п. 8), так как приводит к перерасходу реагента.From the table it follows that the introduction of Bioxan biopolymer into the composition of the drilling fluid leads to an increase in the plastic viscosity of the fluid, dynamic shear stress and static shear stress. With a decrease in the filtration rate. The minimum allowable content of Bioxan biopolymer is 0.05%. An increase in the content of the Bioxan biopolymer of more than 0.2% is ineffective (tab., P. 8), since it leads to an excess consumption of the reagent.

Таким образом, из таблицы следует, что использование Полидадмаха и биополимера Биоксана в указанных количествах позволяет снизить показатель фильтрации и сохранить устойчивость глинистых пород.Thus, from the table it follows that the use of Polydadmach and Bioxan biopolymer in the indicated amounts allows to reduce the filtration rate and maintain the stability of clay rocks.

Предлагаемый буровой раствор может быть приготовлен следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют Полидадмах, а затем биополимер Биоксан. При необходимости раствор может утяжеляться баритовым утяжелителем.The proposed drilling fluid can be prepared as follows. First, water is mixed with clay powder before it is dissolved, then Polydadmach is added to the clay suspension, and then Bioxan biopolymer. If necessary, the solution may be weighted with a barite weighting agent.

Claims

A drilling fluid comprising water, clay powder and a polymer of diallyldimethylammonium chloride (Polydadmax), characterized in that the additional solution contains a bioxan biopolymer in the following ratio of components, wt. %:
Clay powder 5-8 Polydadmach 5-6 Biopolymer Bioxan 0.05-0.2 Water rest