Результат интеллектуальной деятельности: Термостойкий поликатионный буровой раствор

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород в терригенных и солевых отложениях в условиях воздействия высоких температур.

Известен термостойкий катионный буровой раствор (Патент Российской Федерации №2602262, кл. C09K 8/24 (2006.01), опубл. 10.11.2016). Катионный буровой раствор включает, мас.%: глинопорошок 3-5; полидадмах 1,75-3,50; катионный полимер Росфлок КФ 0,5-2; поливинилпирролидон 0,3-3,0; воду остальное. Известный состав обладает повышеннными крепящими свойствами и сохраняет устойчивость (целостность) стенок ствола скважины при одновременном увеличении ингибирующих свойств раствора. Однако состав имеет низкую термостойкость (до 200°С), включает много компонентов и сложен в приготовлении.

Известен катионный буровой раствор (Патент Российской Федерации №2614838, кл. C09K 8/24 (2006.01), опубл. 29.03.2017). Катионный буровой раствор включает, мас.%: глинопорошок 3-5; полидадмах 1,05-2,10; крахмал или декстрин 0,5-3,0; в качестве дополнительного структурообразователя катионный полимер Росфлок КФ 0,5-2; воду - остальное. Раствор обладает повышеннными крепящими свойствами и сохраняет устойчивость (целостность) стенок ствола скважины. Однако низкая термостойкость известного раствора (до 110-115°С) ограничивает его применение в условиях воздействия высоких температур.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является катионно-ингибирующий буровой раствор, включающий воду, глинопорошок, стабилизатор - понизитель фильтрации, ингибитор глин ВПК-402 (Патент Российской Федерации №2492208, кл. C09K 8/24 (2006.01), опубл. 10.09.2013). Известный раствор содержит, мас.%: глинопорошок 5-8; полиэлектролит ВПК-402 7-15; воду остальное. Раствор обладает высокими ингибирующими свойствами, что позволяет снизить наработку раствора при проходке интервалов набухающих глин. Однако недостатком известного состава является низкая устойчивость к температурной агрессии (до 130°С). Показатель фильтрации после воздействия высоких температур возрастает, что неприемлемо при бурении в сложных геолого-технических условиях бурения.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании раствора для бурения продуктивных пластов неустойчивых глинистых пород, который может быть использован в условиях воздействия температуры до 240°С.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение термоустойчивости раствора до 240°С и более и обеспечение стабильных значений показателей фильтрации после воздействия высоких температур.

Данный технический результат достигается за счет того, что термостойкий поликатионный буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и полиэлектролит, в качестве полиэлектролита раствор содержит сополимер Силфок 2540C. Дополнительно раствор содержит катионный полимер Flodrill DB 45CR при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Коммерческое название предлагаемого раствора КУИН.

В качестве сополимера в растворе используют Силфок 2540С (ТУ 2227-001-92802291-2013), который получают сополимеризацией из смеси мономеров - хлорида диаллилдиметиламмония и малеинового ангидрида в соотношении от 99:1 до 92:8.

Структурная формула сополимера Силфок 2540

Силфок 2540 представляет с собой вязкую жидкость с концентрацией основного вещества от 25% до 45% в зависимости от молекулярной массы. У Силфок 2540 молекулярная масса хорошо контролируется в отличие от полидадмахов (ВПК-402). Молекулярная масса сополимера в реагенте Силфок 2540 - величина постоянная в отличие от ВПК-402, в котором содержание полимеров с различной молекулярной массой колеблется в широких пределах, а за молекулярную массу принимают среднее значение, которая составляет примерно 3*10⁵. Такой разброс величин молекулярных масс в составе ВПК-402 связан с процессом полимеризации, что создает определенные трудности при химической обработке буровых растворов. Для стабилизации молекулярной массы в реакционную смесь добавляют мономер малеинового ангидрида, который позволяет контролировать процесс сополимеризации.

Стабилизатор Силфок 2540С является эффективным термосолестойким понизителем показателя фильтрации буровых растворов. В переводе на сухое вещество Силфока в растворе содержится от 1,75-2,45.

Flodrill DB 45CR представляет собой полимер на основе дадмаха, обладающий высокой степенью катионности и сильноразветвленной цепочкой. Этот полимер производится с помощью технологического процесса обратного суспензирования и может поставляться в виде частичного или полного измельчения с целью повышения интенсивности растворения (FLODRILL™, Новые буровые реагенты, SNF BALTREAGENT ООО, http://docplayer.ru/33659056-Flodrill-novye-burovye-reagenty.html, опубл. 2013 г.).

Изобретение поясняется с помощью таблицы, в которой отражены фильтрационные показатели бурового раствора, стабилизированного сополимером Flodrill DB 45CR до и после термостатирования. В качестве глинопорошка использовали немодифицированный глинопорошок марки ПБМВ, который выпускается в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок».

В таблице приняты следующие сокращения: ПФ - показатели фильтрации при комнатной температуре (25°С и 0,7 МПа), ПФ* - при температуре в условиях забоя (220°С и 3,5 МПа); ГР - глинистый раствор.

Из таблицы следует, что при содержании Flodrill DB 45CR менее 1% показатель фильтрации после термостатирования в обычных условиях и в условиях, имитирующих забойные, ухудшается (Таблица, п. 3). Увеличение содержания Flodrill DB 45CR более 2% неэффективно по экономическим соображениям (Таблица, п. 7), так как приводит к перерасходу реагента без существенного улучшения фильтрационных показателей раствора после термостатирования.

Увеличение плотности термостойкого поликатионного бурового раствора КУИН производится добавками барита или другого утяжелителя. При необходимости для улучшения свойств дополнительно вводят смазывающие добавки, многоатомные спирты, пеногасители, кольматанты и другие известные реагенты общеулучшающего действия.

Предлагаемый буровой раствор готовят следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют Силфок 2540С и далее при интенсивном перемешивании вводят Flodrill DB 45CR и при необходимости другие реагенты.