Результат интеллектуальной деятельности: Гидрогельмагниевый буровой раствор

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении хемогенных пластов и неустойчивых глинистых пород в условиях воздействия аномально высоких пластовых давлений и температур до 150°С.

Из уровня техники известен эмульсионный буровой раствор, включающий дисперсионную среду, дисперсную фазу и эмульгатор. В качестве дисперсионной среды в нем используют водные растворы хлористых солей натрия, железа, магния, алюминия, в качестве дисперсной фазы - отходы очистки масел, в качестве эмульгатора - отходы производства изопропилового спирта со стадии отстоя спирта-сырца и ректификации эпюрата и дополнительно - каустическую соду при следующем соотношении компонентов (в мас. %): отходы очистки масел - 10-25, указанные отходы производства изопропилового спирта - 20-40, указанные хлористые соли - 5-15, каустическая сода - 0,5-1,5, вода - остальное (см. патент RU 2114889 C1, С09K 7/02, опубл. 10.07.1998). Известный раствор может быть легко приготовлен по упрощенной технологии с повышенным качеством. Однако известный раствор имеет недостаток, заключающийся в невысокой термостойкости раствора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гидрогель магния, включающий воду, жидкий рассол неорганических солей NaCl/MgCl₂, обработанный раствором концентрированной щелочи NaOH. После чего в них вводят традиционные химреагенты и утяжелители, (см. «Буровые растворы, используемые при разбуривании солевых отложений в глубоких скважинах», Обзор по основным направлениям развития отраслей, серия «Бурение», М., ВНИИОЭНГ, 1978, стр. 25-31). Недостаток известного состава заключается в низкой термостойкости, (до 110-120°С).

Задача изобретения состоит в разработке поликатионного гидрогельмагниевого бурового раствора для бурения хемогенных пластов и неустойчивых глинистых пород в условиях воздействия аномально высоких пластовых давлений и температур при удешевлении приготовления бурового раствора и повышения качества.

Технический результат изобретения - повышение термостойкости раствора для бурения хемогенных пластов и неустойчивых глинистых пород в условиях воздействия аномально высоких пластовых давлений и температуры до 150°С.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в состав гидрогельмагниевого бурового раствора, включающего воду, хлористый натрий, хлористый магний, каустическую соду и стабилизатор, в качестве термосолестойкого стабилизатора введен сополимер Силфок-2540С при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

В качестве сополимера используют Силфок-2540С, который получают сополимеризацией из смеси мономеров - хлорида диаллилдиметиламмония и малеинового ангидрида в соотношении от 99:1 до 92:8.

Силфок-2540С представляет с собой вязкую жидкость с концентрацией основного вещества 35%. Стабилизатор Силфок-2540С является эффективным термосолестойким понизителем показателя фильтрации буровых растворов.

Силфок-2540С - синтетический высокомолекулярный катионный водорастворимый сополимер, как разветвленного строения, так и линейно-циклической структуры, представляющий собой многокомпонентный реагент, выпускаемый для обработки буровых растворов, используемых при строительстве скважин в сложных геолого-технических условиях в нефтегазодобывающей промышленности.

Используемый в качестве ингибитора глин, понизителя фильтрации и регулятора вязкости сополимер Силфок-2540С отличается как по составу, так и по эффективности воздействия на буровые растворы и глинистые породы. Он устойчив при температуре до 2500°С к полисолевой, сероводородной, углекислотной и другим агрессиям.

Благодаря уникальному составу полиэлектролит Силфок-2540С по стабилизирующей способности значительно превосходит полидадмахи. Введение этого полиэлектролита в предлагаемый состав приводит к эффективному ингибированию и набуханию глин, а также повышает крепящие свойства бурового раствора и его термостойкость. Буровой раствор, стабилизированный реагентом Силфок-2540С, обладает высокой плотностью и многоразовым использованием.

Для приготовления раствора используется структурообразователь - гидрогель магния, который образуется при взаимодействии хлорида магния с каустической содой. Введение гидрогеля магния позволяет поддерживать значения динамического и статического напряжений сдвиг, а также позволяет получить дополнительный экономический эффект при вскрытии продуктивных пластов.

При необходимости буровой раствор может утяжеляться различными известными в бурении утяжелителями.

Изобретение поясняется с помощью Таблицы, в которой представлены технологические показатели известного и предлагаемого растворов.

Из Таблицы можно видеть, что при содержании в растворе полиэлектролита Силфок-2540С ниже 12 мас. ч. происходит рост показателя фильтрации после термостатирования (табл., п. 3). Увеличение содержания Силфока-2540С свыше 15 мас. ч. неэффективно (табл., п. 6), так как приводит к перерасходу реагента без существенного улучшения показателя фильтрации.

В Таблице приняты следующие сокращения и обозначения:

БРГМ - буровой раствор гидрогель магния, включающий хлорид натрия (NaCl) до насыщения, 20 мас. ч. бишофита (хлорид магния - MgCl₂) и 2 мас. ч. каустической соды (NaOH);

КССБ - конденсированная сульфит-спиртовая барда;

КМЦ - карбоксиметилцеллюлоза;

η_пл - пластическая вязкость (мПа⋅с);

τ₀ - динамическое напряжение сдвига (Па);

CHC_1/10 - статическое напряжение сдвига (дПа) за 1-10 минут;

ПФ* - показатель фильтрации при комнатной температуре 25° и высокой температуре 150°С (см³).

При необходимости для улучшения свойств раствора дополнительно могут быть введены смазывающие добавки, многоатомные спирты, пеногасители, кольматанты и другие реагенты общеулучшающего действия.

Предлагаемый буровой раствор готовят следующим образом. Сначала в воду вводят хлорид натрия, затем добавляют хлорид магния, Силфок-2540С и каустическую соду, далее, при необходимости вводится баритовый утяжелитель.