Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИОННЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к реагентам, используемым для регулирования свойств буровых растворов.

Известным реагентом является оксиэтилированная карбоксиметилоксиэтицеллюлоза - КМОЭЦ /Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. - М.: Недра, 1972. С. 170/. Недостатком этого реагента является невысокая термостойкость в условиях агрессии поливалентными катионами, неудовлетворительные смазочные и противоизносные свойства, неспособность снижать фильтрацию пресных глинистых систем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому реагенту является реагент, содержащий отработанное подсолнечное масло (83,3-77,8%)и водные растворы алкилсиликонат натрия - ГКЖ-11У или ГКЖ-10У (16,7-22,2%) (Патент РФ 2076132, кл. С 09 К 7/06, 1997). Известный реагент улучшает смазочные и противоизносные свойства бурового раствора, уменьшает поверхностное натяжение, но не обладает способностью снижать его фильтрацию. Для стабилизации растворов с этим реагентом необходимо дополнительное применение реагентов понизителей фильтрации.

Задача, стоящая при создании изобретения, - повышение качества бурения скважин в пресных условиях, а также в условиях термо- и солевой агрессии.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, - создание композиционного реагента для буровых растворов, обладающего многофункциональными свойствами (термостойкого, стойкого к поливалентным катионам понизителя фильтрации, в то же время улучшающего его смазочные и пртивоизносные свойства). Комбинация реагентов также упрощает технологию приготовления буровых растворов.

Поставленная задача и технический результат достигаются созданием композиционного реагента для буровых растворов, включающего этилсиликонат натрия-ГКЖ-10 и карбоксиметил - оксиэтилцеллюлозу КМОЭЦ при следующем соотношении компонентов, мас.%: КМОЭЦ 50-65,ГКЖ-10 30-50.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав реагента отличается от известного наличием алкисиликоната в другом соотношении, а также наличием дополнительного компонента - КМОЭЦ. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Из таблицы 1 очевидно, что водные смеси КМОЭЦ и ГКЖ-10 имеют реологические показатели (η,τo,n), а также значение вязкости условной и водородного показателя, отличные в несколько раз от показателей индивидуальных компонентов, что подтверждает предположение о том, что между обоими компонентами происходит межмолекулярное взаимодействие за счет хемосорбционных или водородных сил, что может обусловить наличие новых качеств у комбинированного реагента. Водные растворы комбинированного реагента более вязки, псевдопластичны.

Это позволяет сделать вывод об изобретательском уровне.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава реагента приготовлены 5 составов. Составы 1-3 соответствуют заявляемым пределам компонентов, 4-5 выходят за эти пределы (таблица 2).

Процесс приготовления композиционного реагента заключается в следующем: карбоксиметилоксиэтилцеллюлоза (КМОЭЦ) в сухом виде заливается в заданном соотношении этилсиликонатом натрия (ГКЖ-10), выдерживается в течение 1 ч в покое, высушивается на воздухе и далее добавляется в буровой раствор. При проведении лабораторных исследований использована КМОЭЦ марки 20/98 ЗАО "Полицелл" (г. Владимир) и ГКЖ-10 по ТУ 6-02-696-76 производства Данковского химзавода. Технологические свойства буровых растворов с композиционным реагентом, а также реагентом-прототипом измерены на стандартных приборах. Коэффициент липкости глинистой корки и противоизносные свойства глинистых суспензий оценены на приборе ФСК-2 и машине трения МТ-2 (Уфимский нефтяной институт).

В таблице 3 приводится влияние композиционного реагента на пресные системы. Очевидно преимущество составов 1, 2, 3 в сравнении с прототипом (раствор 2, приготовленным также в лаборатории из аналогичной марки КМОЭЦ и глины). Наблюдается до 4,5 раз снижение фильтрации. В таблице 4 отражено влияние композиционного реагента (состав 3) и раздельно добавленных КМОЭЦ и ГКЖ-10. Очевидно преимущество составов 1, 2, 3 по эффективности снижения фильтрации контрольного глинистого раствора в 4,5 раза в сравнении с реагентом-прототипом, который не снижает фильтрацию контрольного глинистого раствора. Заявляемый состав реагента в этом отношении также превосходит аналог - КМОЭЦ. В таблице 4 отражено влияние композиционного реагента (состав 3) и раздельно добавленных КМОЭЦ и ГКЖ-10 на противоизносные характеристики глинистых суспензий прототипом. Преимущества действия композиционного реагента особенно заметны при температуре опыта 70^oС (снижение износа при больших нагрузках до 5-6 раз).

В таблице 5 прослежено влияние композиционного реагента на соленые глинистые системы (20% глины, 10% NaCl, 10% СаСl₂, 10% MgCl₂). Из таблицы видно, что раствор с композиционным реагентом (состав 1) более термостоек как в статических условиях, так и в динамических условиях на приборе УИВ-2 (увеличение фильтрации с 5,4 до 3,6 раза).

Таким образом, предлагаемый реагент снижает фильтрацию, улучшает противоизносные свойства пресных глинистых суспензий. Минерализованные поливалентными катионами глинистые системы более термостабильны. Технология обработки бурового раствора упрощается за счет устранения введения дополнительного реагента.