Результат интеллектуальной деятельности: БУРОВОЙ РАСТВОР

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин.

Из уровня техники известен глинистый буровой раствор, включающий воду и глинопорошок. Структурно-реологические показатели глинистого раствора зависят от сорта (марки) глинопорошка. При этом уменьшение в составе раствора глинистой фазы приводит к повышению технико-экономических показателей бурения, таких как механическая скорость, проходка на долото и др. (см. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М.: Недра, 1972, с. 329-330).

Наиболее близким техническим решением является состав, включающий воду и глинопорошок. В качестве дополнительного загустителя и структурообразователя состав содержит биополимер, позволяющий снизить содержание глинопорошка. Однако биополимер имеет низкую загущающую способность, подвержен биодеструкции и без ввода бактерицидов раствор теряет свои свойства и показатели. Существенный недостаток известного бурового раствора, включающего биополимер и бактерициды, заключается в том, что Бактерициды относятся к классу ядохимикатов (Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М.: Недра, 1972, с. 186).

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании бурового раствора, лишенного указанных недостатков.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение загущающих свойств глинистого раствора, т.е. улучшение его структурно-реологических показателей.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что состав бурового раствора, включающий воду, глинопорошок, в качестве дополнительного загустителя и структурообразователя содержит редкосшитый акриловый полимер Карбопол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбополы (редкосшитые акриловые полимеры - РАП) - производные акриловой кислоты. В США и Европе карбополы принято называть карбомерами. Все РАП получают на основе акриловой кислоты. Главное отличие между полимерами различных марок заключается в соотношении количеств сополимеров и количестве поперечных сшивок. Небольшое изменение их числа позволяет получать большое количество различных РАП со специфическими свойствами без существенного изменения их молекулярной структуры. Полимеры представляют собой эфир гомополимеров акриловой кислоты, поперечно сшитых аллилсахарозой, аллилпентаэритритом или дивинилгликолем. Теоретически рассчитанная молекулярная масса этих полимеров находится в пределах от 700000 до 3-4 миллиардов, однако методы определения реальной молекулярной массы РАП отсутствуют. Формула РАП может быть представлена в следующем виде:

По внешнему виду РАП представляют собой белые хлопьевидные гигроскопичные порошки слабокислой реакции, набухающие в воде после диспергирования и образующие стабильные гели.

В предлагаемом буровом растворе может быть использован бентонитовый глинопорошок марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ и ПКГН, который выпускается, например, в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок». При проведении исследований свойств раствора предлагаемого состава использовался глинопорошок марки ПБМБ.

Результаты проведенных исследований представлены в Таблице, в которой предусмотрены следующие обозначения и сокращения: T - вязкость раствора (с - секунды), СНC - статическое напряжение сдвига, η_пл - пластическая вязкость (мПа·с); τ₀ - динамическое напряжение сдвига (Па), гл. - глинистый раствор.

В результате проведенных исследований было выявлено, что раствор, включающий 3% гл.; 0,1% биоксан; 96,9% вода (п. 2 Таблицы), подвержен биодеструкции и через 5 суток наблюдалось загнивание раствора с ухудшением всех технологических показателей. В качестве загустителя и структурообразователя в раствор был введен редкосшитый акриловый полимер Карбопол. Согласно проведенным экспериментальным исследованиям оптимальное количество реагента Карбопол, при содержании глинопорошка 1-3%, составляет 0,05-0,2% (Таблица, пп. 5-10). Из Таблицы следует, что при содержании глинопорошка ниже 1%, а Карбопола ниже 0,05% загущение бурового раствора (Таблица, п. 4) не достигается, а при содержании глинопорошка более 3%, а Карбопола более 0,2% происходит увеличение структурно-реологических показателей глинистого раствора до неприемлемо высоких значений (Таблица, п. 11).

Предлагаемый буровой раствор можно приготовить следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют Карбопол.