Результат интеллектуальной деятельности: ПОЛИМЕРГЛИНИСТЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности, к буровым растворам и может найти применение при бурении неустойчивых глинистых пород.

Известен буровой раствор (патент РФ №2445336, опубл. 20.03.2012), включающий водный раствор многоатомного спирта, биополимер, соль-электролит, анионную эмульсию (например, РОСФЛОК ПВ), бактерицид, дисперсный мел

Недостатком известного состава является низкая ингибирующая способность по отношению к глинам.

Известен буровой раствор (патент РФ 2208035, опубл. 10.07.2003), включающий синтетическую жирную кислоту, гидроксид натрия, утяжелитель и структурообразователь, в качестве которого используют атактический полипропилен и парафин.

Недостатком известного раствора является использование в качестве углеводородной основы пожароопасного дизельного топлива?

Известен буровой раствор (патент РФ 2492208, опубл. 10.09.2013), включающий воду, глинопорошок и понизитель фильтрации полиэлектролит ВПК-402.

Недостаток известного состава состоит в низких ингибирующих свойствах раствора.

Известен буровой раствор (патент РФ 2184756, опубл. 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.

Недостаток известного состава бурового раствора заключается в низкой ингибирующей способности по отношению к глинам.

Известен буровой раствор для бурения в обваливающихся породах (патент РФ №2163248, опубл. 20.02.2001), принятый за прототип, включающий глину, полигликоль, реагент-стабилизатор, жидкое калиевое стекло (K₂SiO₃), хлористый калий и воду.

Недостатками указанного раствора являются высокие значения показателя фильтрации в динамических условиях и низкая гидрофобизирующая способность фильтрата бурового раствора.

Технический результат изобретения является разработка бурового раствора на водной основе для бурения в неустойчивых глинистых породах, обладающего высокими ингибирующими свойствами и низкими значениями показателя фильтрации.

Технический результат достигается тем, что дополнительно содержит бентонитовую глину, поливинилпирролидон PVP, пеногаситель, глицерин и формиат натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

Заявляемый полимерглинистый буровой раствор включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:

- бентонитовая глина 5%;

- поливинилпирролидон PVP 6,3-10%, выпускается по ГОСТ 12.1.044-89;

- формиат натрия 5,3-9,2%;

- жидкое калиевое стекло 3%, выпускается по ГОСТ 18958-71;

- глицерин 5%;

- пеногаситель 0,1%;

- вода остальное.

В случае необходимости утяжеление раствора может производиться баритовым концентратом в количестве, обеспечивающем заданную плотность бурового раствора.

В предлагаемом буровом растворе может использоваться бентонитовый глинопорошок марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ, который выпускается в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок». Марка глинопорошка не оказывает существенного влияния на технологические показатели раствора, а характеризует его расход.

Жидкое стекло производится в соответствии с ГОСТ 18958-71, выпускается. Калиевое жидкое стекло, помимо крепящих и ингибирующих свойств, позволяет снизить показатель фильтрации, т.е. оказывает стабилизирующее действие.

Полидон - воднополимерная система на основе высокомолекулярного поливинилпирролидона (PVP), вязкая, прозрачная, бесцветная или слабоокрашенная жидкость, производится в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 "Полидон", выпускается заводом.

В качестве пеногасителя применяется октанол, также может использоваться пеногаситель для глинистых буровых растворов Пента 463А, универсальный пеногаситель для буровых растворов Пента 465, которые выпускаются.

Устойчивость глины обеспечивает использование в составе бурового раствора полиакрилатов натрия или калия при их сочетании с глицерином или с формиатом натрия. Предварительная деполимеризация жидкого стекла путем растворения в нем глицерина способствует повышению ингибирующей способности к глинистым породам. Поливинилпирролидон (PVP) проявляет склонность к комплексообразованию и связывает низкомолекулярные соединения. Введение в состав бурового раствора на водной основе поливинилпироллидона (PVP) способствует снижению активности дисперсионной среды раствора, сдерживанию роста порового давления в породах, слагающих стенки скважины, и тем самым повышает устойчивость ствола, при бурении в глинистых породах.

Предлагаемый буровой раствор можно приготовить следующим образом. Заданное количество воды перемешивают с глинопорошком в течение от 1,5 до 2 ч, обеспечивая диспергирование, затем добавляют формиат натрия, после его полного растворения вводят PVP. Необходимые фильтрационные показатели достигаются обработкой раствора жидким стеклом, в котором предварительно растворяют глицерин.

Таблице 1 отражаются результаты исследований по влиянию предлагаемого бурового раствора на устойчивость глин в сравнении с известными растворами. Проводилась оценка ингибирующей способности раствора по количеству впитанной воды в образцы глин: чем меньше количество впитанной воды в образце, тем выше ингибирующая способность раствора и наоборот. Для проведения исследований использовали образцы сухой глины, изготовленные из бентонитового глинопорошка путем прессования под нагрузкой 6 МПа для получения таблеток с исходной массой 12,0 г.

Экспериментальным путем были получены результаты исследования бурового раствора, которые приведены в Таблице. При содержании формиата натрия не более 3% по табл. 1 и PVP не более 5% по табл. 1 образцы глин набухают и диспергируют. При содержании формиата натрия 5,3-9,2% и PVP 6,3-10% образцы глин сохраняют устойчивость и не разрушаются (табл. 1). Увеличение содержания формиата натрия более 9,2% приводит к разрушению образца глины (табл. 1).

В Таблице 2 приведены результаты исследований по влиянию содержания в растворе формиата натрия и PVP на показатель фильтрации. При содержании формиата натрия 5,3-9,2% и PVP 6,3-10% обеспечивается минимальное значение показателя фильтрации (табл. 2).