БЕЗГЛИНИСТЫЙ ИНГИБИРУЮЩИЙ БУРОВОЙ РАСТВОР
CLAY-FREE INHIBITING DRILLING MUD

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к буровым растворам на водной основе, применяемым в процессе бурения скважин на нефть и газ в потенциально неустойчивых глинистых породах.
Известен буровой раствор без твердой фазы с повышенными ингибирующими свойствами для вскрытия продуктивных пластов в неустойчивых глинистых породах (Заявка на изобретение №2007146965/03 RU, МПК Е21В 21/00. Буровой раствор без твердой фазы с повышенными ингибирующими свойствами. Опубл. 20.06.2009. Прототип), содержащий следующие ингредиенты, мас. %:
карбоксиметилцеллюлоза
0,8-1,2
углекислый калий
5-20
Гликойл
3-5
ксантановый биополимер
0,3-0,4
смазочная добавка
0,1-0,2
вода
остальное
Данный буровой раствор обладает высокими ингибирующими свойствами в интервалах неустойчивых набухающих глинистых пород.
Недостатком известного бурового раствора, выбранного в качестве прототипа, является недостаточная ингибирующая способность при вскрытии литифицированных глинистых пород, неустойчивость которых обусловлена плитчатым, тонкослоистым строением, тектоническими нарушениями, развитой структурой макро- и микротрещин, слабыми связями между поверхностями внутри породы.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является получение высокоингибирующего состава, обладающего повышенной кольматирующей, ингибирующей и смазочной способностью, в том числе при наличии обломочного материала.
Технический результат изобретения заключается в сохранении стабильности стенок скважины, сложенных литифицированными глинистыми породами.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в составе известного бурового раствора без твердой фазы с повышенными ингибирующими свойствами, содержащего понизитель фильтрации - карбоксиметилцеллюлозу, ингибирующую и утяжеляющую добавку - углекислый калий и Гликойл, структурообразователь - полимер ксантанового ряда, смазочную добавку и воду, дополнительно содержится в качестве адгезионного кольматанта углеродный продукт (гранулированная сажа, сферический мелкодисперсный графит), при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
высоковязкая карбоксиметилцеллюлоза
0,4-1,0
углекислый калий
5,0-20,0
Гликойл
1,0-2,0
ксантановый биополимер
0,3-0,4
углеродный продукт
0,5-1,5
смазочная добавка
0,5-1,0
вода
остальное
Безглинистый ингибирующий буровой раствор, отличающийся тем, что в качестве смазочной добавки используется смазочная композиция, представляющая собой смесь неионогенных и анионоактивных ПАВ в минеральном масле.
Роль адгезионного кольматанта может выполнять вещество, способное адсорбироваться на поверхности фильтрационных каналов в литифицированных глинистых породах, изменяя их свойства, и одновременно с этим кольматировать микротрещины и поровые каналы, по которым происходит проникновение фильтрата бурового раствора. Таким образом, снижается вероятность возникновения осложнений деформационного характера и разупрочнения горных пород. Основной проблемой является малая раскрытость трещин, что не позволяет использовать многие виды кольматантов. В то же время основные ингибиторы глин, в том числе хлориды и карбонаты калия, полигликоли, способны проникнуть в такие трещины, не обеспечивая необходимую степень кольматации и не уменьшая радиус проникновения водных фильтратов бурового раствора в околоствольную зону.
Примером адгезионного кольматанта является углеродный продукт, в частности гранулированная сажа и мелкодисперсный сферический графит, обладающие высокой пластичностью, что способствует их проникновению в поры, микротрещины, а также между обломками породы. Присутствие Гликойла не только обеспечивает образование комплексов в присутствии углекислого калия [Заявка на изобретение №2007146965/03 RU, МКИ Е21В 21/00. Буровой раствор без твердой фазы с повышенными ингибирующими свойствами / Ф.Р. Яхшибеков, В.И. Рассадников, О.А. Лушпеева, Н.В. Попова, Л.П. Вахрушев, В.П. Полищученко, приоритет 14.12.2007. Опубл. 20.06.2009], образуя устойчивые коагуляционные структуры, замедляя проникновение фильтрата в микротрещины глин, но и изменяет свойства твердого кольматанта. Это объясняется тем, что Гликойл абсорбируются на поверхности частиц углеродного продукта, модифицируя его и усиливая гидрофобные свойства [Ружников, А.Г. Стабильность ствола скважины при бурении на месторождениях Южного Ирака / А.Г. Ружников // Нефтегазовое дело: электрон, науч. журн. - 2013. - №6. - С. 58-80]. Проникая в микротрещины пласта, модифицированный углеродный продукт кольматирует проводящие фильтрат поры и трещины, тем самым, предотвращает его продвижение по плоскостям напластования и микротрещинам. Таким образом, предотвращается воздействие бурового раствора и разрушение литифицированных глинистых пород.
Наличие в безглинистом ингибирующем буровом растворе адгезионного кольматанта с одновременным изменением количества понизителя фильтрации карбоксиметилцеллюлозы с 0,8-1,2 мас. % до 0,4-1,0 мас. %, Гликойла с 3,0-5,0 мас. % до 1,0-2,0 мас. % и смазочной добавки от 0,1-0,2 мас. % до 0,5-1,0 мас. % является отличительным признаком заявляемого изобретения.
Вышеперечисленные признаки позволяют считать заявляемый состав безглинистого ингибирующего бурового раствора новым, не описанным в научно-технической и патентной литературе.
Для проверки эффективности действия предлагаемого бурового раствора проведены лабораторные исследования. Замеры технологических параметров бурового раствора проводились с использованием стандартных приборов; оценка ингибирующей способности - тестере продольного набухания пород в динамическом режиме компании OFITE; изменение силы взаимодействия контактирующих поверхностей (коэффициент адгезионного сцепления) - на лабораторной установке ВСВ - 25.
Для проведения исследований по оценке влияния бурового раствора на степень набухания и изменение адгезионного сцепления между контактирующими поверхностями был использован искусственный керн, изготовленный методом прессования при давлении 6 МПа молотой и увлажненной глинистой породы хлорит-гидрослюдистого состава.
Буровой раствор готовится в определенной последовательности: растворяется в воде углекислый калий, добавляется расчетное количество биополимера и высоковязкой карбоксиметилцеллюлозы, после полного растворения вышеназванных реагентов при перемешивании вводится Гликойл, углеродный продукт и смазочная добавка.
Составы буровых растворов и их технологические свойства представлены в таблице 1.
Изменение степени набухания и сил сцепления между контактирующими поверхностями показаны в таблице 2.
Как видно из таблицы 1, предложенный состав безглинистого ингибирующего раствора в пределах заявленных концентраций позволяет обеспечить необходимые реологические и структурные свойства, а добавка углеродного продукта в безглинистый буровой раствор улучшает фильтрационные показатели за счет кольматирующего эффекта и повышает ингибирующие свойства.