СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА
METHOD OF PREPARING DRILLING MUD

Изобретение относится к способам приготовления буровых растворов и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ приготовления бурового раствора, заключающийся в перемешивании водной смеси глинопорошка (см. Технология применения порошкообразных материалов для буровых растворов, сер. «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» М., 1990, с.1-2).
Недостатком известного способа является большой расход глиноматериалов при его приготовлении.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение указанного недостатка, а именно снижение расхода глиноматериалов при его приготовлении.
Данный технический результат достигается за счет того, что в способе приготовления бурового раствора, заключающемся в перемешивании водной смеси глинопорошка, водную смесь глинопорошка подвергают воздействию механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг осей в противоположных направлениях двумя дисками, оснащенными пальцами-билами, при этом скорость вращения дисков устанавливают равной 15000-18000 об/мин. Сущность предлагаемого изобретения поясняется на чертеже, где показан выбор скорости вращения дисков с пальцами-билами дезинтегратора для различных вариантов реализации способа приготовления бурового раствора.
Данное изобретение также поясняется таблицей, в которой приведены данные о реологических и фильтрационных свойствах приготовляемого бурового раствора с использованием дезинтегратора, при этом в данной таблице приведены данные о влиянии режима активации на реологические и фильтрационные показатели 15%-ной суспензии из нефтеабадского глинопорошка с коэффициентом коллоидности 0,18.
Используемый в данном изобретении дезинтегратор представляет собой аппарат ударного действия, в котором два вращающихся навстречу диска оснащены пальцами-билами (см. В.И.Молчанов, О.Г.Селезнева, Е.Н.Жирнов. Активация минералов при измельчении. М., 1988, с.159-160). Пальцы-билы одного диска при вращении проходят между пальцами-билами другого диска. Измельчение - активация проводится посредством многократных ударов, частота которых зависит от скорости вращения дисков с пальцами-билами. 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.
Реализация предлагаемого способа происходит следующим образом. При перемешивании в емкость с водой вводят глинопорошок. Полученную таким образом смесь перемешивают в течение времени, которое определяется условиями, определяющими процесс приготовления бурового раствора. Далее полученную смесь пропускают через дезинтегратор, в котором скорость вращения дисков, оснащенных пальцами-билами, устанавливают равной 15000-18000 об/мин. При этом водную смесь глинопорошка подвергают воздействию механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг осей в противоположных направлениях двумя дисками, оснащенными пальцами-билами и выполненными таким образом, что при их вращении пальцы-билы первого диска расположены между пальцами-билами второго диска.
На выходе дезинтегратора получается буровой раствор, пригодный для использования при бурении скважин. Для экспериментальной проверки предлагаемого способа было приготовлено девять вариантов раствора, сведения о которых приведены в таблице, п.п.4-12. Из нее видно, что максимальный эффект повышения реологических показателей - условной вязкости, пластической вязкости, динамического напряжения сдвига и статического напряжения сдвига и снижения показателя фильтрации - достигается при режимах активации, характеризующихся значениями скорости вращения дисков с пальцами-билами, равными 15000-18000 об/мин (см. таблицу, п.п.9-11).
Известно, что решающее влияние на реологические и фильтрационные показатели бурового раствора оказывают глинистые частицы размером 2-5 мкм, количество которых в растворе в значительной степени определяет его свойства. По этой причине содержанию глинистых частиц размером 2-5 мкм в буровом растворе придается большое значение. Из чертежа видно, что, начиная со значения скорости вращения дисков с пальцами-билами 9000 об/мин и выше, наблюдается увеличение количества глинистых частиц размером 2-5 мкм, которое достигает максимального значения при скорости вращения дисков дезинтегратора, равной 15000-18000 об/мин.
Таким образом, из таблицы и чертежа следует, что режим дезинтеграторной активации полученной смеси, характеризующийся значениями скоростей вращения дисков с пальцами-билами 15000-18000 об/мин, является оптимальным сточки зрения увеличения в буровом растворе количества глинистых частиц размером 2-5 мкм.
Аналогичные показатели для прототипа предлагаемого способа также приведены в таблице. При сравнении показателей, характеризующих прототип и предлагаемое техническое решение, видно, что полученный по способу-прототипу (см. таблицу, п.3) буровой раствор с содержанием глинопорошка 30% и варианты раствора, получаемые по предлагаемому способу (см. таблицу, пп.9-11) при режимах активации, характеризующихся скоростями вращения дисков с пальцами-билами 15000-18000 об/мин, с содержанием глинопорошка 15% имеют практически одинаковые реологические и фильтрационные показатели, при этом, как видно из таблицы, достигается снижение расхода глинопорошка в два раза.
Таким образом, использование данного изобретения позволяет снизить расход глиноматериалов при приготовлении бурового раствора.
Показатели бурового раствора при гидравлическом и дезинтеграторном способах приготовления (содержание нефтеабадского глинопорошка - 15%)
№
Способ приготовления бурового раствора
Режим активации
Показатели бурового раствора
Рабочее давление, МПа
Скорость вращения дисков с пальцами -билами, об/мин
Условная вязкость, сек
Пластическая вязкость, мПа·с
Динамическое напряжение сдвига, Па
Статическое напряжение сдвига, Па
Фильтрация, см<sup>3</sup> за 30 мин
Известный способ
1
гидравлический*
30
-
17
6,0
1,8
0,2
64
2
гидравлический*
30
-
21
8,2
3,4
1,8
56
3
гидравлический* *
30
-
28
10,4
6,8
4,5
37
Предлагаемый способ
4
дезинтеграторный
-
9000
20
8,5
3,4
1,6
58,5
5
дезинтеграторный
-
10000
21
8,8
3,7
2Д
48,0
6
дезинтеграторный
-
12000
23
9,4
4,3
2,9
47,0
7
дезинтеграторный
-
13000
24
9,6
4,6
3,2
44,5
8
дезинтеграторный
-
14000
25
9,8
5,0
3,4
42,0
9
дезинтеграторный
-
15000
26
10,1
5,4
3,7
40,0
10
дезинтеграторный
-
16000
27
10,2
6,2
4,5
37,5
11
дезинтеграторный
-
18000
30
10,4
7,6
6,2
35,0
12
дезинтеграторный
_
19000
30
10,4
7,
6,2
35,0
* - содержание нефтеабадского глинопорошка - 20%** - содержание нфтеабадского глинопорошка - 30%