Композиция для безглинистых биополимерных буровых растворов
COMPOSITION FOR CLAY-FREE BIOPOLYMER DRILLING MUDS

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в составе безглинистых биополимерных буровых растворов, которые применяют для бурения в сложных горно-геологических условиях, в том числе в хемогенных отложениях, а также наклонно-направленных и горизонтальных участков скважин.
Известен реагент для обработки бурового раствора (патент RU 2144936, МПК C09K 7/00, опубл. 27.01.2000 г.), который содержит экструзионный кукурузный крахмал или модифицированную смесь кукурузного и картофельного крахмалов и карбонат натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
экструзионный кукурузный крахмал или модифицированная смесь кукурузного и картофельного крахмалов
40-90,
карбонат натрия
10-60
Недостатком является неустойчивость крахмальных компонентов к бактериальной агрессии (деструкция).
Известен реагент для обработки буровых растворов (авт. свидетельство SU 1219636, МПК C09K 7/02, опубл. 23.03.1986 г.), который содержит мас.%:
Крахмал
3 – 10
Гидроксид натрия
0,5 – 4,0
Флотореагент-оксаль Т-80
1 – 10
Вода
остальное
Недостатками известного реагента являются:
- большой расход крахмала (от 3 до 10%);
- недостаточные стабилизирующие свойства (высокий показатель фильтрации), особенно в условиях полиминеральной агрессии, а также структурно-механические свойства (статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин равно нулю), обуславливающие низкую выносящую способность, особенно из горизонтального ствола.
Известна композиция в вариантах выполнения (патент RU 2215079, МПК D21H 21/10, опубл. 27.10.2003 г.), которая включает катионоактивный крахмал, катионоактивную галактоманнановую камедь и кислоту. В качестве катионоактивного крахмала выбирают крахмал из группы, включающей крахмал кукурузы восковой спелости, картофельный, кукурузный, пшеничный и тапиоковый крахмал. Катионоактивную галактоманнановую камедь выбирают из группы, включающей катионоактивные хьюаровую камедь и камеди рожкового дерева и пажитника греческого. В качестве кислоты используют фумаровую, лимонную, аскорбиновую, гликолевую или молочную кислоты.
Недостатком является требования к видам крахмалов, камедей, применению ряда органических кислот, нежелательных в составе буровых растворов.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание реагента, применяемого в составе безглинистых биополимерных буровых растворов для бурения в сложных горно-геологических условиях, в том числе в хемогенных отложениях, а также наклонно-направленных и горизонтальных участков скважин.
Технический результат – снижение степени гидратации (увлажнения) горных пород призабойной зоны ствола скважины с увеличением прочности фильтрационной корки, образующейся на стенке скважины в среде применяемого безглинистого биополимерного бурового раствора.
Проблема решается, а технический результат достигается композицией для буровых растворов, содержащей крахмальный полимерный реагент "ПолиКР-К" для снижения фильтрации, камедь ферментативного происхождения "Биоксан " как регулятор реологических свойств и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
крахмальный полимерный реагент
2 – 2,5
камедь ферментативного происхождения
0,2 – 0,25
вода
остальное
Как известно, для буровых растворов является актуальным эффект снижения гидратации горных пород, что реализуется заявляемой композицией при указанном качественном и количественном составе, а именно, за счет крахмального полимерного реагента в количестве 2 – 2,5 мас.%, создающего набухающий эффект, и камеди в количестве 0,2 – 0,25 мас.%, создающей явление псевдопластики.
Технический результат достигается за счет синергетического эффекта, возникающего в результате применения композиции крахмального реагента и камеди ферментативного происхождения. Синергетический эффект достигается за счет усиления структурно-механических, реологических и фильтрационных свойств, присущих композиции крахмального реагента и камеди при указанном соотношении компонентов. Заявляемая композиция составляет активную основу полимерного бурового раствора и обладает направленными технологическими свойствами, обеспечивающими снижение рисков осложнений при бурении нефтегазовых скважин.
Композицию получают следующим образом.
Загрузку компонентов заявляемой композиции производят в режиме одновременного ввода в гидросмесительную воронку в емкость блока приготовления бурового раствора (БПР). Подогрев предусмотрен только в зимнее время. При этом соотношение заявляемой композиции к буровому раствору составляет (об.%) 0,0275:1.
Сущность изобретения поясняют примеры конкретного состава композиции.
Пример 1. Компоненты в мас.%:
крахмальный полимерный реагент "ПолиКР-К" ЗАО "Полицелл"
2,3
камедь "Биоксан" ЗАО "Полицелл"
0,20
вода
97,5
Пример 2. Компоненты в мас.%:
крахмальный полимерный реагент "ПолиКР-К" ЗАО "Полицелл"
2,5
камедь "Биоксан" ЗАО "Полицелл"
0,25
вода
97,25
Преимущества предлагаемой композиции по сравнению с аналогами показаны в таблице, где приведены сравнительные значения параметров бурового раствора, содержащего заявляемую композицию, с композициями - аналогами.
пл
Где УВ - условная вязкость, ПФ - показатель фильтрации, СНС - статическое напряжение сдвига, η - пластическая вязкость, n - показатель нелинейности, К - показатель консистенции.
Преимущества предлагаемой композиции по сравнению с аналогами заключаются в следующем:
- показатель фильтрации на 15 – 27% ниже, что обеспечивает снижение увлажнения призабойной зоны ствола скважины и снижает риски осложнений в виде осыпей и обвалов ствола скважины;
- реологические характеристики (значения СНС, пластической вязкости и динамического напряжения сдвига), а также показатель нелинейности (n) и консистенции (К) выше на 40 – 55%, что гарантирует безаварийное бурение при проводке наклонно-направленных и горизонтальных участков скважин.
Таким образом, как показали лабораторные и промысловые испытания, заявляемая композиция проявляет выраженный синергетический эффект в виде улучшения реологических псевдопластичных и фильтрационных свойств бурового раствора по сравнению с известными техническими решениями, что позволяет успешно бурить в сложных горно-геологических условиях, в том числе в хемогенных отложениях, а также наклонно-направленных и протяженных горизонтальных стволов скважин.