БУРОВОЙ РАСТВОР
DRILLING AGENT

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к буровым растворам, используемым при бурении, преимущественно при вскрытии бурением продуктивных пластов.
Известен буровой раствор, (см. Патент РФ № 2243984, С09К 7/02, опубл. в БИ № 1, 2005 г.), содержащий оксиэтилцеллюлозу (ОЭЦ) или карбоксилметилцеллюлозу (КМЦ), нефтепродукт - в качестве структурообразователя, порошкообразный высокодисперсный наполнитель с ассоциированным газом (воздух, азот) при следующем соотношении ингредиентов:
Оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ) или
карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ)
0,2÷0,3;
Нефтепродукт (нефть товарная, дизтопливо, масло)
5÷30;
ПАВ (сульфанол, ОП-10)
0,02÷0,05;
Высокодисперсный наполнитель (модифицированный бетонит, лигносульфанаты)
0,9÷1;
Газовоздушная смесь - воздух, азот (объемных)
2÷20;
Вода
остальное.
К недостаткам известного бурового раствора можно отнести его высокую стоимость, токсичность, пожароопасность, возможность загрязнения окружающей среды отходами бурения, проблемы безопасной их утилизации.
Известен также полимерглинистый буровой раствор (см. патент РФ № 21003313, МПК 6 С09К 7/02, опубл. в БИ № 3, 1998 г.), содержащий глину, стабилизатор-структурообразователь, полиакриламид, кальцинированную соду и воду, следующем содержании компонентов, мас.%:
Глина
40÷60
Полиакриламид
0,018
Кальцинированная сода
0,5
Вода
остальное
Известный буровой раствор более близок по технической сущности к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.
К недостаткам известного бурового раствора можно отнести его недостаточную жизнеспособность, то есть недолговечность. Объясняется это тем, что в сложной скважинной агрессивной среде он теряет стабильность, а восстановление реологических свойств требует частых добавлений того или другого необходимого реагента. Кроме того, он не обладает достаточной выносящей способностью выбуренной породы, что приводит к снижению показателей проходки долот, особенно при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин. А содержащаяся в его составе глинистая составляющая приводит к образованию глинистой корки напротив продуктивного пласта, оказывает загрязняющее действие, снижая его коллекторские свойства.
Технической задачей заявляемого технического решения является устранение вышеперечисленных недостатков прототипа.
Поставленная техническая задача решается описываемым боровым раствором, содержащем полиакриламид, кальцинированную соду и воду.
Новым является то, что он дополнительно содержит карбоксилметилцеллюлозу и биополимер «Сараксан» или «Сараксан-Т» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Полиакриламид (ПАА)
0,15÷0,3
Карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ)
0,3÷0,5
Кальцинированная сода Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>
0,3÷0,5
Биополимер «Сараксан» или «Сараксан-Т»
0,1÷0,2
Вода
остальное
Предварительные патентные исследования, проведенные по доступной научно-технической, а также патентной документации на глубину 20 лет в патентной библиотеке института "ТатНИПИнефть" с целью определения технического уровня и его новизны показали, что буровые растворы, охарактеризованные такой совокупностью существенных признаков, не обнаружены. Следовательно, по мнению авторов, предложение ново.
При этом лабораторными и промысловыми исследованиями получены неожиданно высокие результаты в сравнении с известными буровыми растворами не только при вскрытии продуктивных пластов, но и при проходке других разрезов бурением вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин.
«Сараксан» или «Сараксан-Т» представляет из с себя стабилизированную постферментационную жидкость с добавлением формальдегида, содержащую не менее 1,5% ксантана. Ксантан - экзогенный полисахарид с молекулярной массой до 12 млн, получаемый микробным синтезом с помощью непатогенных бактерий Xanthomonas compestris в аэробных условиях. Источником питания служит - сахароза.
Основные характеристики «Сараксан» или «Сараксан-Т»:
1. Экологически чистый продукт.
2. Высокоэффективный загуститель, псевдопластик, гелеобразователь.
3. Стабилизатор эмульсий и суспензий.
4. Сохраняет реологические свойства в широком температурном интервале.
5. Эффективен в кислых и щелочных средах.
6. Легко разбавляется горячей, холодной и соленой водой.
Выпускается промышленностью в соответствии с ТУ 2458-006-00480709-03.
По степени воздействия на организм «Сараксан» и «Сараксан-Т» относится к малоопасным веществам 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76 и имеет разрешение на применение в нефтяной промышленности как моющее и чистящее средство.
Полиакриламид (ПАА) - представляет собой продукт полимеризации полиакриламида, высокомолекулярное химическое соединение. Предназначен для снижения фильтрации пресных и слабоминерализованных растворов с низким содержанием твердой фазы, а также для их стабилизации и дополнительно служит в качестве структурообразователя безглинистых растворов.
КМЦ - натриевая соль простого эфира целлюлозы и гликолевой кислоты, является понизителем фильтрации бурового раствора. Свойства эфиров целлюлозы зависят от степени замещения (СЗ). Наиболее распространенная марка - КМ1Д 85/500, 85/700.
2
3
Сода кальцинированная (NaCO) - предназначена для регулирования рН раствора, способствует растворению КМЦ и обеспечивает устойчивые связи в тиксотропном составе, а также улучшает вынос выбуренной породы.
Приготовление предлагаемого бурового раствора осуществляют следующим образом.
3
3
3
На скважину доставляют потребное количество химреагентов, входящих в состав бурового раствора, после чего приступают к его приготовлению с использованием стандартного бурового оборудования в металлической емкости объемом 50 м. Для этого емкость заполняют технической водой. Затем при постоянной круговой циркуляции по схеме: емкость - буровой насос - чанок НА - насос ЦА - емкость, вводят последовательно кальцинированную соду NaCO, КМЦ, ПАА и Сараксан или Сараксан-Т из расчета, мас.%:
ПАА-0,15
ПАА - 0,3
Сараксан - 0,1
Сараксан-Т - 0,2
КМЦ - 0,3
КМЦ - 0,5
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> - 0,3
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> - 0,5
Вода - 99,15
Вода - 98,5
Большее содержание ингредиентов экономически нецелесообразно, а при меньших концентрациях раствор имеет менее выраженные структурообразующие и фильтрационные характеристики.
Готовый для использования при бурении скважины полимерный раствор имеет такие реологические характеристики:
Плотность (ρ)
1010 кг/м<sup>3</sup>
Вязкость (В)
33-35 с
Пластическая вязкость (η<sub>пл.</sub>)
7-12 МПа·с
Динамическая вязкость (µ)
21-31 ДПа
Водородный показатель рН
9-10
3
3
Как подтвердили промысловые испытания заявляемого бурового раствора, он является универсальным, то есть не только для использования при вскрытии продуктивных пластов, но и при проходке других разрезов пластов в вертикальных, боковых и горизонтальных скважин при минимальном содержании дорогостоящих реагентов, таких как ПАЛ, КМЦ и Сараксан. Раствор сохраняет свою стабильность до 30 суток. В случае необходимости он может быть обработан добавлением в раствор бактерицида в количестве 0,5-1 кг/м. При необходимости раствор также может быть утяжелен в зависимости от геолого-технических условий проходимых разрезов кислоторастворимым карбонатным утяжелителем для повышения его плотности - солью углекислоты (CaCO).
Заявляемый буровой раствор обладает комплексом полезных качеств:
- имеет высокую выносящую способность;
- сохраняет продолжительное время свою стабильность;
- позволяет сэкономить дорогостоящие полимерные материалы (ПАА, КМЦ);
- повышает качество крепления скважин за счет исключения образования глинистой корки на стенках скважины;
- предотвращает загрязнение продуктивного пласта, следовательно, повышает качество вскрытия за счет сохранения коллекторских свойств продуктивного пласта.
Предлагаемый к защите патентом буровой раствор соответствует всем требованиям к безглинистым буровым растворам, следовательно, позволяет полностью исключить расход глинопорошка.
Широкое применение бурового раствора позволит получить ощутимые экономические выгоды.