КАТИОННОИНГИБИРУЮЩИЙ БУРОВОЙ РАСТВОР
CATION-INHIBITING DRILLING MUD

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород.
Из уровня техники известен буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород (патент RU 2184756 C1, C09K 7/02, 10.07.2002), содержащий бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер и воду, в котором в качестве полимера содержится Праестол марок 2510, или 2515, или 2530, или 2540 при соотношении компонентов, мас.%:
Бентонитовый глинопорошок
5
Праестол марки:
2510, 2515
0,01-0,05
2530, 2540
0,005-0,01
Вода
остальное
Недостаток известного состава бурового раствора заключается в низкой ингибирующей способности по отношению к глинам.
Наиболее близким к предлагаемому раствору является буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и понизитель фильтрации полиэлектролит ВПК-402 (заявка на изобретение RU 2011142948 А, С09К 8/00, 27.04.2013) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинопорошок
5-8
ВПК-402
7-15
Вода
остальное
Недостаток известного состава заключается в значительном расходе реагента ВПК-402 - 7-15 мас.% (35%-й концентрации), что составляет 2,45-5,25% на сухое вещество.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в устранении указанного недостатка, а именно в снижении расхода реагента с сохранением повышенной ингибирующей способности к глинам, сниженного показателя фильтрации, повышенных соле- и термоустойчивости раствора.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что в буровом растворе, включающем воду, глинопорошок и полимер хлорида диаллилдиметиламмония (Полидадмах), в качестве дополнительного стабилизатора глин и понизителя фильтрации используют катионный реагент катионного сополимера акриламида при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинопорошок
6-8
Полидадмах
3-6
Катионный сополимер акриламида
0,2-0,4
Вода
остальное
Для приготовления предлагаемого раствора возможно использование глинопорошка различных марок. Оптимальная концентрация глинопорошка зависит от его марки. В предлагаемом буровом растворе может использоваться бентонитовый глинопорошок любой из марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ, который выпускается в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок», за исключением модифицированного анионными полимерами. С ухудшением марки глинопорошка концентрация его увеличивается, а с повышением качества концентрация уменьшается. Марка, т.е. сорт глинопорошка, в предлагаемом составе не оказывает существенного влияния на технологические показатели раствора, а характеризует его расход.
Полимер хлорида диаллилдиметиламмония - ПОЛИДАДМАХ синтезируют из диметиламина и аллилхлорида. Продукт представляет собой органическое вещество с высокой плотностью катионного заряда, который нейтрализует положительно заряженные коллоидные частицы. Реагент может изготавливаться в виде растворов (FLOQUATTM FL 35%-й концентрации) или порошков (FLOQUATTM TS от 1,05 до 2, 10% на сухое вещество).
Порошкообразные ПОЛИДАДМАХи имеют насыпную плотность от 0,4 до 0,6. Приблизительная вязкость вещества составляет 15, 50 или 250 сПз в зависимости от серии продуктов. Максимальная рабочая концентрация вещества - 50 г/л. Диапазон температур хранения порошкообразных ПОЛИДАДМАХов FLOQUATTM TS составляет 0-35°C. Время полного растворения в воде при 25°C - 30 дней.
В качестве ускорителя процесса осаждения и флотации в предлагаемом растворе дополнительно содержится катионный сополимер акриламида, такой, например, как Праестол, который представляет собой белый или желтоватый сыпучий порошок, получаемый сополимеризацией акриламида и катионного сомономера на основе акриловой кислоты или акриламида. Стабилизирующее, флокулирующее и гидрофобизирующее действие полимерных добавок Праестол дает возможность поддерживать устойчивость стенок скважин, свести к минимуму обогащение раствора выбуренной породой, повысить технико-экономические показатели бурения. Катионные сополимеры акриламида используются для очистки промывочной жидкости от выбуренной породы и эффективного обезвоживания отходов бурения. Применение катионного сополимера акриламида, например Праестола 655 ВС, в составе предлагаемого раствора способствует повышению нефтеотдачи и выравнивания профиля приемистости, а также позволяет: увеличить охват пласта при заводнении, повысить нефтеотдачу пласта, снизить обводненность добываемой нефти.
Изобретение поясняется Таблицами 1-6. В Таблице 1 приведены результаты исследований по влиянию катионного сополимера акриламида на технологические показатели буровых растворов с содержанием ПОЛИДАДМАХа. Таблица 2 отражает результаты исследований по влиянию катионного сополимера акриламида на устойчивость глин в сравнении с наиболее близким аналогом, принятым заявителем в качестве прототипа.
В Таблице 3 приведены примеры различных марок (со-)полимеров акриламида, Праестола, которые могут быть использованы для приготовления предлагаемого раствора, выпускаемых, например, по ТУ 2216-001-40910172-98.
Таблицы 4-6 отражают результаты проведенных заявителем исследований, которые позволяют сделать вывод о совместимости различных марок Полидадмаха (табл.4) и катионных марок сополимеров акриламида (табл.5) для приготовления раствора, обладающего заданными свойствами (табл.6).
Из Таблиц 1 и 2 следует, что при содержании катионного сополимера акриламида ниже 0,2% показатель фильтрации увеличивается (табл.1, п.3) и не обеспечивается устойчивость пластичных и гидратационно-активных глин (табл.2, п.3). Отсюда минимально допустимое содержание катионного сополимера акриламида составляет 0,2%. Увеличение содержания катионного сополимера акриламида более 0,4% неэффективно (табл.1, п.7, табл.2, п.8), так как приводит к перерасходу реагента.
Таким образом, из Таблиц 1 и 2 следует, что использование ПОЛИДАДМАХа и катионного сополимера акриламида в указанных количествах позволяет снизить показатель фильтрации и сохранить устойчивость глинистых пород.
Предлагаемый буровой раствор может быть приготовлен следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют ПОЛИДАДМАХ, а затем катионный сополимер акриламида и при необходимости баритовый утяжелитель.
Из Таблиц 5, 6 можно видеть, что использование неиногенных и анионных марок сополимеров акриламида приводит к ухудшению стабильности раствора и его расслоению.
Таблица 1
№
Состав раствора, мас.%
Показатели раствора
Ф, см<sup>3</sup>
при 25°C
при 82°C
η<sub>пл</sub>, мПа*с
τ<sub>0</sub>, Па
η<sub>пл</sub>, мПа*с
τ<sub>0</sub>, Па
Известный раствор
1
6% гл.; 7% ВПК-402; 87% вода
6
29
7,3
17
4,4
2
6% гл.; 15% ВПК-402; 79% вода
3
48
8,3
28
6,8
Предлагаемый раствор
3
6% гл.; 2% Полидадмах; 0,1% Катионный сополимер акриламида; 91,9% вода
>40
17
3,9
14
3,1
4
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,2% Катионный сополимер акриламида; 90,8% вода
10
24
5,8
20
4,9
5
6% гл.; 5% Полидадмах; 0,3% Катионный сополимер акриламида; 88,7% вода
8
28
7,3
22
6,2
6
6% гл.; 6% Полидадмах; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 87.6% вода
4
33
8,3
25
7,5
7
6% гл.; 8% Полидадмах; 0,5% Катионный сополимер акриламида; 85,5% вода
4
42
9,6
28
8,1
Примечание: гл. - глинопорошок марки ПМБВ, ВПК-402 - высокомолекулярный катионный полимер, товарный продукт выпускается в виде 35%-ной конц., Ф - показатель фильтрации, η<sub>пл</sub> - пластическая вязкость, τ<sub>0</sub> - динамическое напряжение сдвига.
Таблица 2
№
Состав раствора, мас.%
Поведение глинистых образцов, выдержанных в среде раствора в течение 1 сут
пластичные
гидратационно-активные
Известный раствор (прототип)
1
6% гл.; 7% ВПК-402; 87% вода
набухание отсутствует
набухание и разрушение незначительное
2
6% гл.; 15% ВПК-402; 79% вода
набухание отсутствует
набухание и разрушение незначительное
Предлагаемый раствор
3
6% гл.; 2% Полидадмах; 0,1%; Катионный сополимер акриламида; 91,9% вода
незначительное набухание
набухание и разрушение
4
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,2% Катионный сополимер акриламида; 90,8% вода
набухание отсутствует
набухание и разрушение незначительное
5
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода
набухание отсутствует
набухание и разрушение незначительное
6
6% гл.; 4% Полидадмах; 0,3% Катионный сополимер акриламида; 89,7% вода
набухание отсутствует
набухание и разрушение незначительное
7
6% гл.; 4% Полидадмах; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 89,6% вода
набухание отсутствует
набухание и разрушение незначительное
8
6% гл., 4% Полидадмах, 0,6% Катионный сополимер акриламида, 89,4% вода
набухание отсутствует
набухание и разрушение незначительное
Таблица 3
Характер заряда
Марка флокулянта
Катионный
610 BC, 610 TR
806 ВС
611 ВС, 611 TR
810 ВС
650 ВС, 650 TR
822 BS
644 ВС
851 ВС
655 BC-K, 655 ВС-В
835 BS
655 ВС, 655 BC-S, 655 BS
852 ВС
658 BS, 658 BC-S
845 ВС
853 ВС, 855 BS
854 ВС, 857 BS, 854 BC-S
858 BS
859 BS
Неионогенный
2500, 2500 С
Анионный
2300 D
2505
2510
2540 Н
2515, 2515 TR
2520
2300 D
2525
2530, 2530 TR, CM-302
2540 Н
2540, 2540 TR
Молекулярная масса
Низкая
Средняя
Высокая
Таблица 4
№
Состав раствора, мас.%
Показатели раствора
Ф, см<sup>3</sup>
при 25°C
при 82°C
η<sub>пл</sub>, мПа*с
τ<sub>0</sub>, Па
η<sub>пл</sub>, мПа*с
τ<sub>0</sub>, Па
1
6% гл.; 3% FL4540; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода
4
35
8,3
25
7,5
2
6% гл.; 3% FL4450; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода
3,6
34
8,1
28
6,9
3
6% гл.; 3% FL DB 45; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода
3,8
28
7,4
22
7,4
4
6% гл.; 3% FL DB 45 SH; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода
4
32
8,7
26
7,4
Таблица 5
№
Состав раствора, масс.%
Показатели раствора
Ф, см<sup>3</sup>
при 25°C
при 82°C
η<sub>пл</sub>, мПа*с
τ<sub>0</sub>, Па
η<sub>пл</sub>, мПа*с
τ<sub>0</sub>, Па
Добавка катионных марок Праестола
1
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 611 ВС; 90,6% вода
4
28
8,2
24
7,6
2
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 650 ВС; 90,6% вода
4
30
8,8
22
7,4
3
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 644 ВС; 90,6% вода
3,6
32
8,2
22
7,6
4
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 851 ВС; 90,6% вода
3,6
40
9,6
34
8,2
5
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 852 ВС; 90,6% вода
3,8
36
8,6
28
7,3
6
6% гл.; 3% Полидадмах;0,4% Праестол 853 ВС; 90,6% вода
3,6
38
9,4
32
8,1
7
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 854 ВС; 90,6% вода
4
44
9,2
31
8,6
Добавка анионных марок Праестола
8
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 2300D; 90,6% вода
Через 10 час расслоение
9
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 2540TR; 90,6% вода
Через 10 час расслоение
Добавка неионогенных марок Праестола
10
6% гл.; 3% Полидадмах;0,4% Праестол 2500; 90,6% вода
Через 16 час расслоение
11
6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 2500С; 90,6% вода
Через 16 час расслоение
Примечание: растворы 1-7 стабильны без признаков расслоения.
Таблица 6
Состав, %
Совместимость
1
96,6% вода; 3% Полидадмах; 0,4% катионный сополимер акриламида (Праестол катионный)
Стабильный раствор без признаков расслоения
2
96,6% вода; 3% Полидадмах; 0,4% полимер акриламида (Праестол неионогенный)
Раствор расслаивается через 4 часа
3
96,6% вода; 3% Полидадмах; 0,4% сополимер акриламида (Праестол анионный)
Раствор расслаивается через 2 часа