СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА
METHOD OF EMULSION DRILLING MUD PREPARATION

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может применяться при бурении нефтяных и газовых скважин.
Известен способ приготовления глинопорошка путем дезинтегрирования (патент РФ №2209824, C09K 7/04, опубл. 2003.08.10), в котором после механической активации дополнительно проводят термическую активацию газообразным теплоносителем путем термического удара при температуре указанного теплоносителя от 150° до 550°С. Указанный способ обеспечивает увеличение выхода бурового раствора из глинопорошка. Недостатком данного способа являются большие энергетические затраты.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ приготовления эмульсионного раствора (Кистер Э.Г. Эмульсионные глинистые растворы. М.: ГОСИНТИ, 1958, стр.40), заключающийся в перемешивании водного раствора глинопорошка с добавлением нефти для улучшения структурно-реологических, фильтрационных и смазывающих характеристик раствора. Недостатком известного способа является низкая эффективность обработки раствора.
Задачей изобретения является разработка способа приготовления эмульсионного бурового раствора, обладающего улучшенными свойствами.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности обработки эмульсионного бурового раствора, а именно улучшение его структурно-реологических, фильтрационных и смазывающих характеристик.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе приготовления эмульсионного бурового раствора, включающем перемешивание водного раствора глинопорошка с последующим введением в него углеводородного компонента до получения эмульсии, полученную эмульсию подвергают механохимической активации с помощью аппарата ударного действия, снабженного вращающимися дисками. Скорость вращения дисков устанавливают от 13500 об/мин до 14500 об/мин. В качестве аппарата ударного действия используют дезинтегратор, у которого диски снабжены пальцами-билами и вращаются вокруг своих осей в противоположных направлениях.
В предлагаемом изобретении используют дезинтегратор, представляющий собой аппарат ударного действия, в котором два вращающихся навстречу друг другу диска оснащены пальцами-билами (Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении. М.: Недра, 1988, стр.159-160). Пальцы-билы одного диска при вращении проходят между пальцами-билами другого диска. Измельчение-активация осуществляется посредством многократных ударов, частота которых зависит от скорости вращения дисков. При этом чем больше число ударов, придаваемых частицам вещества, и, следовательно, меньше интервал между следующими друг за другом ударами, тем сильнее активация материалов, которые подвергаются дезинтеграторной обработке.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Вначале перемешивают водный раствор глинопорошка. Затем в водный раствор глинопорошка добавляют углеводородный компонент до получения эмульсии. После этого полученную эмульсию подвергают механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг своих осей в противоположных направлениях двумя дисками, снабженными пальцами-билами. Диски выполнены таким образом, что при их вращении пальцы-билы первого диска расположены между пальцами-билами второго диска. При этом скорость вращения устанавливают от 13500 об/мин до 14500 об/мин.
Таким же образом готовят составы для лабораторных исследований для оценки степени влияния дезинтеграторной обработки на свойства эмульсионного бурового раствора. Вначале приготавливают с помощью лабораторной мешалки водный раствор с четырехпроцентным содержанием глинопорошка. После этого вводят углеводородный компонент в водный раствор глинопорошка. Затем полученную эмульсию подвергают обработке в дезинтеграторе при различной интенсивности воздействия, т.е. при различных скоростях вращения дисков дезинтегратора, и замеряют показатели свойств полученного бурового раствора.
тр
0
3
Данные проведенной экспериментальной проверки свойств эмульсионного бурового раствора, приготовленного по предлагаемому способу, приведены в таблице, где К - коэффициент трения фильтрационной корки, Ф - показатель фильтрации (см за 30 мин), τ - динамическое напряжение сдвига (Па).
В качестве глинопорошка применяют, в частности, бентонитовый глинопорошок марки ПБМБ. В качестве углеводородного компонента используют нефть (п.п.4, 5, 6 табл.), дизельное топливо (ДТ) (п.п.1, 2, 3 табл.), масла растительного происхождения (п.7 табл.). Как видно из таблицы, дезинтеграторная обработка эмульсионного бурового раствора позволяет улучшить свойства раствора (фильтрация, динамическое напряжение сдвига, коэффициент трения фильтрационной корки). По данным экспериментальной проверки выбирают оптимальный режим дезинтеграторной обработки, который составляет 13500-14500 об/мин. При увеличении скорости вращения дисков дезинтегратора (в табл. - 16000 об/мин) улучшения показателей раствора не отмечается, а энергетические затраты возрастают. При уменьшении скорости вращения дисков (в табл. - 12000 об/мин) эффективность дезинтеграторной обработки падает, т.к. возрастает показатель фильтрации (замеряют на фильтр-прессе «OFITE») и коэффициент трения фильтрационной корки (замеряют на приборе КТК-2), а динамическое напряжение сдвига уменьшается (замеряют на приборе CHANDLER 3500LS).
Реализация предлагаемого изобретения позволяет повысить эффективность обработки бурового раствора: улучшить структурно-реологические, фильтрационные и смазывающие свойства эмульсионного бурового раствора в процессе его приготовления.
Таблица
№
Состав раствора
Режим активации, об/мин
Показатели раствора
К<sub>тр</sub>
Ф
τ<sub>0</sub>
1
Вода + 4% бентонит + 5% ДТ
0,2867
38
1
12000
0,1899
34
3,4
13500-14500
0,1007
28
6,4
16000
0,1007
28
5,9
2
Вода + 4% бентонит + 10% ДТ
0,1944
24
2
12000
0,1405
20
3,4
13500-14500
0,0612
17
6,9
16000
0,0612
17
5,9
3
Вода + 4% бентонит + 20% ДТ
0,1584
19
3
12000
0,1051
17
4,4
13500-14500
0,0568
13
7,3
16000
0,0568
12
6,2
4
Вода + 4% бентонит + 5% нефть
0,2706
34
1
12000
0,1822
32
3,8
13500-14500
0,0967
27
6,4
16000
0,0952
27
5,4
5
Вода + 4% бентонит + 10% нефть
0,1864
22
2,4
12000
0,1315
18
4,4
13500-14500
0,0534
13
7,4
16000
0,0512
14
6,4
6
Вода + 4% бентонит + 20% нефть
0,1502
17
3,8
12000
0,0836
15
6,4
13500-14500
0,0506
12
7,8
16000
0,0498
12
6,4
7
Вода + 4% бентонит + 10% растительное масло
0,1810
19
2,4
12000
0,1206
16
3,4
13500-14500
0,0502
11
4,4
16000
0,0502
10
4,4