RU2846474C1 - Hydrogel flushing system for drilling and primary opening of low-permeable reservoirs - Google Patents
Hydrogel flushing system for drilling and primary opening of low-permeable reservoirsInfo
- Publication number
- RU2846474C1 RU2846474C1 RU2025101955A RU2025101955A RU2846474C1 RU 2846474 C1 RU2846474 C1 RU 2846474C1 RU 2025101955 A RU2025101955 A RU 2025101955A RU 2025101955 A RU2025101955 A RU 2025101955A RU 2846474 C1 RU2846474 C1 RU 2846474C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogel
- drilling
- agent
- flushing system
- bischofite
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к гидрогелевым промывочным системам для бурения нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the oil and gas production industry, namely to hydrogel flushing systems for drilling oil and gas wells.
Гидрогелевые промывочные системы конденсационного типа используют для вскрытия низкопроницаемых продуктивных пластов, обеспечения возможности управления реологическими и фильтрационными характеристиками при бурении хемогенных и содержащих активные глины пород. Промывочные системы с конденсированной твердой фазой готовятся на водной основе. Дисперсная фаза в них получается в результате взаимодействия находящихся в растворе ионов магния со щелочью NaOH или Са(ОН)2.Химическая реакция приводит к образованию микроскопических частиц гидроксида магния Mg(OH)2. Раствор приобретает гелеобразную консистенцию и после химической обработки превращается в седиментационно устойчивую систему, сохраняя свои структурно-механические свойства при повышенной минерализации, обеспечивая высокую устойчивость стенок скважины.Hydrogel flushing systems of condensation type are used for opening low-permeability productive formations, providing the possibility of managing rheological and filtration characteristics when drilling chemogenic rocks and rocks containing active clays. Flushing systems with a condensed solid phase are prepared on a water basis. The dispersed phase in them is obtained as a result of the interaction of magnesium ions in solution with alkali NaOH or Ca(OH) 2 . The chemical reaction leads to the formation of microscopic particles of magnesium hydroxide Mg(OH) 2 . The solution acquires a gel-like consistency and after chemical treatment turns into a sedimentation-resistant system, preserving its structural and mechanical properties with increased mineralization, ensuring high stability of the well walls.
Аналогом заявляемой промывочной системе является гидрогелевая промывочная система (патент RU 2561630 С2, опубл. 27.08.2015), включающая в качестве структурообразователя бишофит и гидроксид натрия в количестве 0,1-0,6 мас. %, в качестве стабилизатора гидрогелевой структуры полианионную целлюлозу низкой степени вязкости, в качестве стабилизатора биополимер ксантанового типа в виде полисахарида на основе ксантана, воду.An analogue of the claimed flushing system is a hydrogel flushing system (patent RU 2561630 C2, published 27.08.2015), which includes bischofite and sodium hydroxide in an amount of 0.1-0.6 wt. % as a structure-forming agent, low-viscosity polyanionic cellulose as a hydrogel structure stabilizer, a xanthan-type biopolymer in the form of a xanthan-based polysaccharide, and water as a stabilizer.
Недостатком известной промывочной системы является невысокая ингибирующая способность вследствие небольшой концентрации используемых высокомолекулярных компонентов.The disadvantage of the known flushing system is its low inhibiting capacity due to the low concentration of the high-molecular components used.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является разработка устойчивой гидрогелевой промывочной системы конденсационного типа с управляемыми реологическими характеристиками в диапазоне плотности 1500-1750 кг/м3, предназначенной для ингибирования гидратации глин при вскрытии низкопроницаемых коллекторов и качественного крепления обсадных колонн скважин.The technical task, which the declared technical solution is aimed at solving, is the development of a stable hydrogel flushing system of the condensation type with controlled rheological characteristics in the density range of 1500-1750 kg/ m3 , designed to inhibit the hydration of clays when opening low-permeability reservoirs and high-quality fastening of well casing strings.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, является повышение ингибирующей способности гидрогелевой буровой системы, а также исключение контракционного эффекта в процессе цементирования обсадных колонн скважин.The technical result, which the claimed technical solution is aimed at achieving, is an increase in the inhibiting capacity of the hydrogel drilling system, as well as the elimination of the contraction effect in the process of cementing well casing strings.
Указанный технический результат достигается за счет создания гидрогелевой промывочной системы плотностью 1500-1750 кг/м3 для бурения и первичного вскрытия низкопроницаемых коллекторов, включающей в себя структурообразователь, понизитель фильтрации, стабилизатор, разжижитель, утяжелитель и воду, при этом в качестве структурообразователя используют бишофит и гидроксид натрия, в качестве понизителя фильтрации - крахмал «ПолиКР-Р», в качестве стабилизатора - ксантановую камедь «Биоксан», в качестве разжижителя - феррохромлигносульфонат ФХЛС, а утяжелителя - барит при следующем соотношении компонентов, мас. %:The specified technical result is achieved by creating a hydrogel flushing system with a density of 1500-1750 kg/ m3 for drilling and primary opening of low-permeability reservoirs, which includes a structure-forming agent, a filtration reducer, a stabilizer, a thinner, a weighting agent and water, wherein bischofite and sodium hydroxide are used as a structure-forming agent, "PolyKR-R" starch is used as a filtration reducer, "Bioxan" xanthan gum is used as a stabilizer, ferrochrome lignosulfonate FHLS is used as a thinner, and barite is used as a weighting agent with the following ratio of components, wt. %:
Для приготовления промывочной системы был выбран гель гидроксида магния, плотность которого варьируется в широком диапазоне в зависимости от содержания бишофита. Оптимальным с точки зрения получения структурированного геля, совместимого с полимерами, было установлено содержание NaOH, необходимое для нейтрализации бишофита наполовину.For the preparation of the flushing system, a magnesium hydroxide gel was selected, the density of which varies widely depending on the bischofite content. The optimal NaOH content from the point of view of obtaining a structured gel compatible with polymers was found to be the one required to neutralize bischofite by half.
Для повышения устойчивости гелевой структуры были экспериментально подобраны органические полимеры. В их присутствии формируется структурная сетка геля, состоящая из конденсированных микрочастиц гидроксида магния и высокомолекулярных соединений. Течение такого гидрогеля описывается псевдопластической реологической моделью, которая обеспечивает оптимальные выносящие и удерживающие свойства в процессе бурения скважины.To increase the stability of the gel structure, organic polymers were experimentally selected. In their presence, a structural gel network is formed, consisting of condensed microparticles of magnesium hydroxide and high-molecular compounds. The flow of such a hydrogel is described by a pseudoplastic rheological model, which provides optimal carrying and holding properties during well drilling.
В заявленной гидрогелевой промывочной системе в качестве структурообразователя выступает гель гидроксида магния, который получается путем взаимодействия бишофита MgCl2⋅6H2O (ГОСТ 7759-73) и гидроксида натрия NaOH (ГОСТ 4328-77) при мольном соотношении 2:1, обеспечивающем стабильную тиксотропную структуру. Гидрогель гидроксида магния обладает ингибирующей способностью по отношению к глинам. Частицы выбуренной глинистой породы в среде гидрогеля лишены липкости, что минимизирует опасность образования сальников. В составе гидрогеля находится изоморфный оксид магния, повышающий прочность сцепления цементного камня с породой.In the declared hydrogel flushing system, magnesium hydroxide gel acts as a structure-forming agent, which is obtained by the interaction of bischofite MgCl 2 ⋅6H 2 O (GOST 7759-73) and sodium hydroxide NaOH (GOST 4328-77) at a molar ratio of 2:1, providing a stable thixotropic structure. Magnesium hydroxide hydrogel has an inhibitory ability with respect to clays. Particles of drilled clay rock in the hydrogel medium are devoid of stickiness, which minimizes the risk of formation of seals. The hydrogel contains isomorphic magnesium oxide, which increases the adhesion strength of cement stone to the rock.
В качестве стабилизатора, обеспечивающего необходимые реологические характеристики в заявленной гидрогелевой промывочной системе плотностью 1500-1750 кг/м3 используется ксантановая камедь марки «Биоксан» (ТУ 2458-025-97457491-2010).Bioxan brand xanthan gum (TU 2458-025-97457491-2010) is used as a stabilizer that provides the necessary rheological characteristics in the declared hydrogel flushing system with a density of 1500-1750 kg/ m3 .
В качестве понизителя фильтрации в гидрогелевой промывочной системе используется крахмал с повышенной загущающей способностью «ПолиКР-К» (ТУ 2262-035-97457491-2010).Starch with increased thickening capacity “PolyKR-K” (TU 2262-035-97457491-2010) is used as a filtration reducer in the hydrogel flushing system.
В качестве разжижителей для обеспечения оптимальных реологических характеристик в гидрогелевой промывочной системе используется феррохромлигносульфонат ФХЛС (ТУ 2454-028-97457491-2010).Ferrochrome lignosulfonate FHLs (TU 2454-028-97457491-2010) is used as a thinner to ensure optimal rheological characteristics in the hydrogel flushing system.
В качестве утяжелителей в гидрогелевой промывочной системе используется барит марки КБ-3 (ГОСТ 4682-84). Утяжелители необходимы для формирования фильтрационной корки и снижения степени проникновения фильтрата в коллектор.Barite grade KB-3 (GOST 4682-84) is used as weighting agents in the hydrogel flushing system. Weighting agents are necessary for the formation of a filter cake and reducing the degree of filtrate penetration into the collector.
В лабораторных условиях определяли следующие свойства заявляемой и известной по прототипу гидрогелевых промывочных систем: плотность, пластическую вязкость, динамическое напряжение сдвига, статическое напряжение сдвига, вязкость при низкой скорости сдвига, показатель фильтрации LTLP, показатель продольного набухания спрессованных образцов породы при контакте с раствором.The following properties of the claimed and known prototype hydrogel flushing systems were determined in laboratory conditions: density, plastic viscosity, dynamic shear stress, static shear stress, viscosity at low shear rate, LTLP filtration index, longitudinal swelling index of pressed rock samples upon contact with solution.
Плотность гидрогелевой промывочной системы определяли с использованием рычажных весов производства OFITE (США).The density of the hydrogel flushing system was determined using a beam scale manufactured by OFITE (USA).
Структурно-механические и реологические свойства гидрогелевой промывочной системы (пластическую вязкость, динамическое напряжение сдвига, статическое напряжение сдвига) определяли с помощью ротационного вискозиметра модели 900 производства OFITE (США) по ГОСТ 33697-2015.The structural-mechanical and rheological properties of the hydrogel flushing system (plastic viscosity, dynamic shear stress, static shear stress) were determined using a rotational viscometer model 900 manufactured by OFITE (USA) according to GOST 33697-2015.
Вязкость при низкой скорости сдвига (ВНСС) (0,3 об/мин) определяли на вискозиметре Брукфильда, параметры измеряли через 1,2,3 мин, шпиндель №66.Low shear rate viscosity (LSRV) (0.3 rpm) was determined using a Brookfield viscometer, parameters were measured after 1, 2, 3 min, spindle No. 66.
Показатель фильтрации LTLP определяли при Δр=0,7 МПа и t=25°С с использованием фильтр-пресса низкого давления и низкой температуры, производства OFITE (США).The LTLP filtration index was determined at Δp=0.7 MPa and t=25°C using a low-pressure, low-temperature filter press manufactured by OFITE (USA).
Для оценки ингибирующей активности гидрогелевой промывочной системы по отношению к глинам определяли показатель продольного набухания спрессованных образцов глины при контакте с гидрогелевой промывочной системой с применением тестера линейного набухания глинистых пород в динамических условиях производства ОFIТЕ (США). Для проведения исследований использовали спрессованные образцы (в форме «таблеток») Для проведения эксперимента был выбран Ереванский глинопорошок марки ПБВ ТУ 39-01147001-105-93 (Саригюхский бентонит). Материал высушивали при температуре 105°С в течение 2 часов. Глинопорошок прессовали при давлении 6000-7000 psi на компакторе «OFITE» (30 мин). Масса навески составила 10 г. В качестве контроля использовали дистиллированную воду по ГОСТ 6709. Конечной точкой эксперимента выбрали время 16 часов. Эксперимент выполняли согласно инструкции к установке «Dynamic Linear Swellmeter». Коэффициент снижения набухания (ингибирования) К, рассчитывали по формуле:To evaluate the inhibitory activity of the hydrogel flushing system with respect to clays, the longitudinal swelling index of pressed clay samples was determined upon contact with the hydrogel flushing system using a linear swelling tester for clay rocks under dynamic conditions manufactured by OFITE (USA). Pressed samples (in the form of "tablets") were used for the studies. Yerevan clay powder of the PBV brand TU 39-01147001-105-93 (Sarigyukh bentonite) was selected for the experiment. The material was dried at a temperature of 105 ° C for 2 hours. The clay powder was pressed at a pressure of 6000-7000 psi on an OFITE compactor (30 min). The sample weight was 10 g. Distilled water according to GOST 6709 was used as a control. The end point of the experiment was 16 hours. The experiment was carried out according to the instructions for the Dynamic Linear Swellmeter. The coefficient of swelling reduction (inhibition) K was calculated using the formula:
где h1 - высота линейного расширения образца глинопорошка в контрольном образце (дистиллированной воде),where h 1 is the height of linear expansion of the clay powder sample in the control sample (distilled water),
h2 - высота линейного расширения образца глинопорошка в гидрогелевой промывочной системе.h 2 - the height of linear expansion of the clay powder sample in the hydrogel washing system.
Все составы обладают ингибирующей способностью относительно контроля более 94%. Время 16 часов было выбрано исходя из удобства считывания показаний. Применяемый глинопорошок относится к активным глинам, обладает высокой набухающей способностью, в данном случае прослеживается динамика процесса ингибирования набухания и гидратации.All compositions have an inhibiting capacity relative to the control of more than 94%. The time of 16 hours was chosen based on the convenience of reading the readings. The clay powder used is an active clay, has a high swelling capacity, in this case the dynamics of the process of inhibition of swelling and hydration is traced.
Способ приготовления гидрогелевой промывочной системы заключается в следующем.The method for preparing a hydrogel flushing system is as follows.
В 468,5 г пресной воды добавляют 160 г бишофита MgCl2⋅6H2O, перемешивают лопастной мешалкой в течение 10 минут при скорости вращения лопасти 400-600 об/мин, далее медленно порциями вводят 31 г гидроксида натрия NaOH, перемешивают после окончания ввода в течение 5 минут для формирования структуры геля. Затем постепенно добавляют 0,5 г ксантановой камеди «Биоксан», перемешивают 40 минут, после чего вводят крахмал ПолиКР-К в количестве 7 г, перемешивают 40 минут. Добавляют 2 г феррохромлигносульфоната ФХЛС, перемешивают 20 минут и постепенно, при непрерывном перемешивании, в течении 30 минут, вводят 331 г барита. Перед измерением характеристик гидрогелевую промывочную систему перемешивают в течение 5 минут лопастной мешалкой.160 g of bischofite MgCl 2 ⋅6H 2 O are added to 468.5 g of fresh water, mixed with a paddle stirrer for 10 minutes at a paddle rotation speed of 400-600 rpm, then 31 g of sodium hydroxide NaOH are slowly added in portions, mixed after the end of the addition for 5 minutes to form a gel structure. Then 0.5 g of xanthan gum "Bioxan" are gradually added, mixed for 40 minutes, after which 7 g of PolyKR-K starch is added, mixed for 40 minutes. 2 g of ferrochrome lignosulfonate FHLS are added, mixed for 20 minutes and 331 g of barite is gradually added with continuous stirring over 30 minutes. Before measuring the characteristics, the hydrogel flushing system is stirred for 5 minutes with a paddle stirrer.
Аналогичным образом готовили другие составы заявляемой гидрогелевой промывочной системы с различным соотношением компонентов.Other compositions of the claimed hydrogel flushing system with different ratios of components were prepared in a similar manner.
В таблице 1 приведены сравнительные характеристики гидрогелевой промывочной системы в зависимости от содержания компонентов. В таблице 2 приведены сравнительные характеристики заявленной гидрогелевой промывочной системы с буровым раствором по патенту RU 2561630 С2. В таблице 3 приведены показатели ингибирующих свойств заявленной гидрогелевой промывочной системы.Table 1 shows comparative characteristics of the hydrogel flushing system depending on the content of components. Table 2 shows comparative characteristics of the claimed hydrogel flushing system with drilling mud according to patent RU 2561630 C2. Table 3 shows the indicators of the inhibiting properties of the claimed hydrogel flushing system.
Согласно таблице 1, растворы 1-2 содержат компоненты предлагаемой рецептуры гидрогелевой промывочной системы в различных концентрациях.According to Table 1, solutions 1-2 contain the components of the proposed hydrogel flushing system formulation in various concentrations.
Экспериментальные данные показывают, что заявляемая гидрогелевая промывочная система имеет диапазон значений плотности, который дает возможность использовать ее при бурении скважин с различными пластовыми давлениями, а также низкие значения показателя фильтрации при перепаде давления, что повышает инертность по отношению к глинам.Experimental data show that the claimed hydrogel flushing system has a range of density values, which makes it possible to use it when drilling wells with different formation pressures, as well as low values of the filtration index with a pressure drop, which increases inertness with respect to clays.
Согласно сведениям, приведенным в таблице 2, по сравнению с составом по патенту RU 2561630 С2, заявленная гидрогелевая промывочная система имеет диапазон значений плотности, в котором буровые растворы сохраняют оптимальные реологические, фильтрационные и ингибирующие свойства, в совокупности, позволяющие достигать заявленный технический результат.According to the information provided in Table 2, in comparison with the composition according to patent RU 2561630 C2, the claimed hydrogel flushing system has a range of density values in which drilling fluids retain optimal rheological, filtration and inhibiting properties, which together make it possible to achieve the claimed technical result.
Согласно таблице 3, заявляемые составы обладают ингибирующей способностью в динамических условиях относительно контрольного образца более 94%. Степень ингибирования у растворов высокой плотностью 100% определяли по разности степени набухания глинопорошка в контрольном и в исследуемых составах через 16 часов выдерживания.According to Table 3, the claimed compositions have an inhibiting capacity under dynamic conditions relative to the control sample of more than 94%. The degree of inhibition in solutions with a high density of 100% was determined by the difference in the degree of swelling of the clay powder in the control and in the studied compositions after 16 hours of aging.
Claims (2)
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2024116688A Division RU2838049C1 (en) | 2024-06-17 | Hydrogel flushing system for drilling and primary opening of low-permeability reservoirs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2846474C1 true RU2846474C1 (en) | 2025-09-05 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA29723U (en) * | 2007-09-24 | 2008-01-25 | Дочерняя Компания «Укргаздобыча» Национальной Акционерной Компании «Нефтегаз Украины» | Drilling agent |
| US7384892B2 (en) * | 2004-07-22 | 2008-06-10 | Hercules Incorporated | Water-based drilling fluids |
| RU2561630C2 (en) * | 2013-12-02 | 2015-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СБК-ТЕХНОСЕРВИС" | Biopolymer drilling mud sbk-uni-drill-pro (hard) |
| RU2582197C1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-04-20 | Александр Александрович Третьяк | Drilling mud |
| RU2695201C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-07-22 | Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО" | Drill mud for primary opening of productive formation |
| RU2768340C1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-03-23 | Александр Яковлевич Третьяк | High-cation-inhibited drilling mud |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7384892B2 (en) * | 2004-07-22 | 2008-06-10 | Hercules Incorporated | Water-based drilling fluids |
| UA29723U (en) * | 2007-09-24 | 2008-01-25 | Дочерняя Компания «Укргаздобыча» Национальной Акционерной Компании «Нефтегаз Украины» | Drilling agent |
| RU2561630C2 (en) * | 2013-12-02 | 2015-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СБК-ТЕХНОСЕРВИС" | Biopolymer drilling mud sbk-uni-drill-pro (hard) |
| RU2582197C1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-04-20 | Александр Александрович Третьяк | Drilling mud |
| RU2695201C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-07-22 | Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО" | Drill mud for primary opening of productive formation |
| RU2768340C1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-03-23 | Александр Яковлевич Третьяк | High-cation-inhibited drilling mud |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8720562B2 (en) | Wellbore cementing compositions and methods of making and using same | |
| US4892589A (en) | Composition comprising water-soluble, nonionic hydrophobically modified hydroxyethyl cellulose and water-soluble, nonionic hydroxyethyl cellulose | |
| US4784693A (en) | Cementing composition and aqueous hydraulic cementing solution comprising water-soluble, nonionic hydrophobically modified hydroxyethyl cellulose | |
| US5669456A (en) | Process and water-base fluid utilizing hydrophobically modified cellulose derivatives as filtrate reducers | |
| CN1045787C (en) | Environmentally safe drilling fluid | |
| JP4324720B2 (en) | Ligand modified products | |
| RU2481374C1 (en) | Clayless loaded drilling mud | |
| FR2504545A1 (en) | COMPOSITION CAPABLE OF IMPORTING A COMBINATION OF PSEUDOPLASTICITY AND CONTROL OF FLUID LOSS TO AQUEOUS SYSTEMS AND METHOD OF USE | |
| US5612294A (en) | Scleroglucan based drilling mud | |
| US5106517A (en) | Drilling fluid with browning reaction anionic carbohydrate | |
| RU2846474C1 (en) | Hydrogel flushing system for drilling and primary opening of low-permeable reservoirs | |
| RU2386656C1 (en) | Drilling fluid for well construction in difficult conditions, mainly for drilling extended-reach wells and horizontal wells | |
| RU2309970C1 (en) | Low-density drilling mud (versions) | |
| EP1348751A1 (en) | Aqueous-based oil well drilling fluids containing high amylose starch polymers | |
| RU2838049C1 (en) | Hydrogel flushing system for drilling and primary opening of low-permeability reservoirs | |
| RU2846472C1 (en) | Hydrogel flushing system for drilling and primary opening of low-permeable reservoirs | |
| RU2846470C1 (en) | Hydrogel flushing system for drilling and primary opening of low-permeable reservoirs | |
| CN106366244A (en) | High-temperature-resistant and salt-resistant filtrate loss reducer for drilling fluid and preparation method and application of filtrate loss reducer | |
| RU2483094C2 (en) | Sand-carrying fluid for hydraulic fracturing of formation | |
| RU2427605C1 (en) | Clay-less polysaccharide drilling agent | |
| Obuebite et al. | Performance assessment of a novel bio-based polymer for enhanced oil recovery in high salinity sandstone reservoirs | |
| US11091681B2 (en) | Methods of making and using a superabsorbent polymer fluid | |
| CA2655837A1 (en) | Use of dicarbonyl compounds for increasing the thermal stability of biopolymers in the field of oil and gas exploration | |
| RU2683448C1 (en) | Strengthened mineralized boring solution for the opening of productive plates with abnormally high plastic pressure | |
| NO322842B1 (en) | Water-based well liquid, process for its preparation and use thereof |