Малоглинистый поликатионный буровой раствор
LOW CLAY POLYCATIONIC DRILLING FLUID

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе, а именно к ингибирующим буровым растворам, и может найти применение при бурении глинистых и продуктивных отложений и капитальном ремонте скважин, где существуют жесткие требования к экологии.
Известны различные ингибирующие буровые растворы, содержащие различные низкомолекулярные электролиты - соли натрия, калия, магния, кальция и др. (например, Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М, «Недра», 1972, 392 стр.).
Недостатком известных составов является многокомпонентность, низкая эффективность, высокая токсичность бурового раствора и загрязнение окружающей среды за счет содержания различных водорастворимых солей натрия, калия, магния, кальция и др.
Наиболее близким техническим решением (наиболее близкий аналог) к предлагаемому является буровой раствор, включающий многоатомный спирт - глицерин или пропиленгликоль, мел, катионные полимеры и воду. (Патент RU 2534286 С1, Буровой раствор для заканчивания, освоения и капитального ремонта скважин в терригенных коллекторах, патентообладатель - ООО «Газпром ВНИИГАЗ», опубл. 27.11.2014).
Недостатком известного состава является то, что при бурении происходит большой расход многоатомного спирта и катионного полимера, а также отмечаются неудовлетворительные технологические показатели - показатель фильтрации, реологические характеристики, плохой вынос шлама, чрезвычайно низкая седиментационная устойчивость и т.д., что создает определенные трудности при регулировании плотности и других технологических показателей бурового раствора.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание такого бурового раствора с высокими ингибирующими свойствами, использование которого позволит устранить указанные недостатки.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, является повышение ингибирующей способности бурового раствора, а также повышение экологичности бурового раствора.
Технический результат достигается за счет создания бурового раствора, включающего воду, многоатомный спирт - глицерин или пропиленгликоль, мел, катионные полимеры, отличающийся тем, что содержит также глинопорошок и крахмал, а в качестве катионных полимеров - ингибиторов набухания глин взяты полиэпихлоргидринадиметиламин в жидком виде с концентрацией активного вещества от 30% до 50% и сополимер полидадмаха Силфок-2540С, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинопорошок
1,6-2,1
Мел
4,1-7,0;
Крахмал
0,8-2,1;
Полиэпихлоргидринадиметиламин
4,0-5,0
Глицерин или пропиленгликоль
4,0-10,6
Силфок-2540С
2,5-3,5
Вода
остальное.
В предлагаемом буровом растворе в качестве глинопорошка может быть использован, например, бентонитовый глинопорошок марок ПБМА, ПБМБ, который выпускается согласно ТУ 2164-005-04002160-2007 «Глинопорошки для буровых растворов». Применение указанных глинопорошков не ограничивает использование других его марок. Мел в заявленном буровом растворе используется в качестве кольматанта.
Важная роль в управлении ингибирующими свойствами малоглинистого поликатионного бурового раствора принадлежит многоатомным спиртам - глицерину, пропиленгликолю и т.д.
Снижение показателя фильтрации обеспечивается за счет комплексного использования полиэпихлоргидринадиметиламина, Силфок-2540С и крахмала.
Реагент полиэпихлоргидринадиметиламин (полиЭПИ-ДМА) является высокоэффективным стабилизатором и обеспечивает буровому раствору высокую ингибирующую и крепящую способность. ПолиЭПИ-ДМА выпускается в жидком виде с концентрацией активного вещества от 30 до 50%. Катионный заряд расположен на главной цепи. В товарном продукте молекулярная масса полиаминов может изменяться в широких пределах. Ранее полиамин полиЭПИ-ДМА не использовался в составах буровых растворов.
Ингибирование раствора приводит к невозможности его накопления при бурении скважины, что исключает нагрузку на окружающую среду.
Полиамин полиэпихлоргидриндиметиламин синтезируется путем реакции конденсации первичных или вторичных аминов с эпихлоргидрином:
3
В предлагаемом изобретении заявляемый качественный и количественный состав компонентов позволяет получить буровой раствор плотностью от 1000 до 2200 кг/м и более. В качестве утяжелителей могут применяться раздельно и в комбинации мел, мраморная крошка, доломитовая мука, сидерит, барит, галенит и др.
Предлагаемый буровой раствор является одной из модификаций поликатионного бурового раствора Катбурр.
Малоглинистый поликатионный буровой раствор готовят следующим образом. В предварительно гидратированную бентонитовую суспензию при перемешивании последовательно вводят мел, крахмал, полиэпихлоргидринадиметиламин, Силфок2540С и многоатомный спирт глицерин или пропиленгликоль.
В приведенной ниже Таблице приведены результаты исследований по влиянию компонентов в определенном количественном составе на технологические показатели бурового раствора. В таблице идет сравнение компонентов и их количественного соотношения по примеру бурового раствора в соответствие с ближайшим аналогом и в соответствии с заявленным буровым раствором.
Из Таблицы видно, что при концентрациях компонентов менее: глинопорошка (ГП) 1,6%, крахмала 0,8%, кольматанта мела 4,1%, пропиленгликоля (ПГ) или глицерина 4,0%, полиэпихлоргидринадиметиламина (ПЭГ) 4,0% и Силфок-2540С 2,5% происходит потеря седиментационной устойчивости раствора, твердая фаза осаждается и раствор расслаивается (п. 3). Увеличение концентраций компонентов более: ГП 2,1%, крахмала 2,1%, кольматанта мела 7,0%, ПГ или глицерина 1,6%, ПЭГ 5,0% и Силфок2540С 3,5% приводит к перерасходу реагентов, к тому же при этом наблюдается рост реологических показателей раствора до высоковязкой непрокачиваемой консистенции (п. 10).
ДНС - динамическое напряжение сдвига, СНС - статическое напряжение сдвига, ПВ - показатель вязкости, ПФ - показатель фильтрации.
Использование заявленного малоглинистого поликатионного бурового раствора обеспечивает его высокую ингибирующую способность за счет применения в нем высокоэффективного стабилизатора, реагента полиэпихлоргидринадиметиламин (полиЭПИ-ДМА), многоатомных спиртов - глицерина, пропиленгликоля, а также снижение нагрузки на окружающую среду за счет ингибирующих свойств бурового раствора, которые позволяют компонентам раствора не накапливаться в процессе бурения скважины.