СМАЗОЧНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БУРОВЫХ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ
LUBRICANT ADDITIVE FOR WATER-BASED DRILLING FLUIDS

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к смазочным добавкам для регулирования свойств буровых промывочных жидкостей на водной основе.
Известна смазочная добавка для бурового раствора на водной основе (патент РФ №2142978), содержащая легкое таловое масло, а в качестве модифицирующей добавки - полигликоли при следующем соотношении компонентов, мас. %: легкое талловое масло 40-60, полигликоль 40-60.
Достоинством указанной смазочной добавки является простота получения, которое осуществляется простым смешением исходных компонентов.
Недостатком данной смазочной добавки являются:
- низкие смазочные и противоизносные свойства промывочного раствора, особенно при высоких удельных нагрузках;
- высокая пенообразующая способность, обуславливающая необходимость обработки бурового раствора пеногасителями;
Известна смазочная добавка для бурового раствора (патент РФ №2269562), которая содержит сырое талловое масло 10-30, полигликоли 15-20, флотореагент-оксаль 40-50 и меласса свекловичная 15-20.
Смазочная добавка имеет температуру застывания до минус 38°С, улучшает стабильность глинистого раствора.
Недостатками данной смазочной добавки являются:
- недостаточная совместимость с безглинистыми биополимерными растворами;
- слабые противоприхватные свойства.
В качестве прототипа к заявленному изобретению выбрана смазочная добавка [Конесев В.Г., Совершенствование качества технологических жидкостей для вскрытия продуктивных пластов и глушения скважин. Дис.кан. тех. наук. - Уфа, 2012. - С.99, 114], содержащая смесь полигликолей, флотореагент-оксаль, изопропиловый спирт, легкое талловое масло, нейтрализующий агент (гидроокись натрия) при следующем соотношении компонентов, мас%:
- полигликоли 22,5,
- флотореагент-оксаль 20,0,
- изопропиловый спирт 7,5,
- легкое талловое масло 40,0,
- нейтрализующий агент 10,0.
Недостатками указанной смазочной добавки являются:
- недостаточно высокая способность к модифицированию триботехнических свойств промывочных жидкостей в парах «металл-металл» и «металл-фильтрационная корка»;
- сложность обработки промывочного раствора такой смазочной композицией, связанной с необходимостью подогрева смазочной добавки перед вводом в буровой раствор;
- неудовлетворительная совместимость буровыми промывочными растворами.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение смазочных, противоприхватных, гидрофобизирующих и поверхностно-активных свойств глинистых и безглинистых промывочных жидкостей на водной основе, а также улучшение фазовой проницаемости пористого пространства коллекторов продуктивных пластов.
Для решения указанной задачи смазочная добавка для буровых промывочных жидкостей на водной основе приготовлена путем перемешивания таллового масла, полигликолей, флотореагента-оксаля, нейтрализующего агента, изопропилового спирта, соевого масла при температуре 60-65°С в течение 3-3,5 часов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ввод предлагаемой смазочной добавки в буровую промывочную жидкость на водной основе осуществляется в процессе бурения за 1-2 цикла циркуляции, во всасывающую линию насоса в концентрации 0,5-1,5%.
Приготовление предлагаемой смазочной добавки пояснено в следующих примерах.
Пример 1. Смешали 33 г (28%) полигликолей, 18 г (16%) флотореагента-оксаля, 18 г (22%) таллового масла, 6 г (4%) нейтрализующего агента, 17 г (20%) соевого масла, 8 г (10%) изопропилового спирта и перемешали полученную смесь при температуре 65°С в течение трех часов.
3
В результате получили 100 г светло-коричневой жидкости плотностью 1.14 г/см, температурой вспышки в открытом тигле 97°С, условной вязкостью 33 с.
Пример 2. Смешали 34 г (29%) полигликолей, 17 г (15%) флотореагента-оксаля, 17 г (21%) таллового масла, 5 г (3%) нейтрализующего агента, 19 г (22%) соевого масла, 8 г (10%) изопропилового спирта и перемешали полученную смесь при температуре 65°С в течение 3,5 часов.
3
В результате получили 100 г светло-коричневой жидкости плотностью 1.16 г/см, температурой застывания минус 18°С, температурой вспышки в открытом тигле 103°С, условной вязкостью 37 с.
Показатели свойств проб смазочной добавки по представленным примерам приведены в таблице 1.
Пробы смазочной добавки вводились в исходные полимерглинистый и безглинистый биополимерный растворы в концентрации 1 объемн. %.
к
Общетехнологические параметры буровых промывочных жидкостей (плотность ρ, вязкость условная УВ и пластическая η, показатель фильтрации ПФ определялись в соответствии с РД 39-00142001-773-2004 «Методика контроля параметров буровых растворов». Коэффициент трения ϕ в паре «металл-корка» определяется на приборе КТК-2 (Овчинников В.П., Аксенова Н.А. и др. Буровые промывочные жидкости: учебное пособие для вузов - Тюмень: издательство «Нефтегазовый университет», 2011. - 354 с). Температура застывания проб реагентов определялась по ГОСТ 20287-91, а температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333-87.
В таблице 2 приведены составы и ряд параметров исходных полимерглинистого (№1) и безглинистого биополимерного (№5) промывочных растворов, а также этих же растворов с добавками смазочной добавки прототипа и ранее указанных проб заявленной смазочной добавки.
к5
к10
к20
* ϕ, ϕ, ϕ, - коэффициент трения пары «сталь-корка» при времени контакта 5; 10; 20 мин
**ПР - прихват эталонного образца к модели фильтрационной корки
Проведенные испытания показывают, что смазочная добавка прототип и заявленная смазочная добавка не оказывают отрицательного воздействия на общетехнологические параметры буровых промывочных жидкостей, улучшают коркообразующие свойства полимерглинистого раствора. При этом пробы заявленного реагента по сравнению с прототипом на 20-30% снижают коэффициент трения пары «металл-корка». В биополимерном безглинистом растворе заявленная смазочная добавка более эффективно улучшает противоприхватные свойства корки, по сравнению с прототипом: коэффициент трения пары «металл-корка» снижается на 34-45%.
Об уровне гидрофобизирующих свойств фильтратов промывочных растворов дают информацию прямые измерения показателей набухания глин на специальных приборах Жигача-Ярова, капилляриметрах различных конструкций.
Обобщенным показателем указанных свойств буровых промывочных жидкостей является коэффициент восстановления проницаемости пород коллектора. Выполненные эксперименты по набуханию глин, капиллярному всасыванию, по проницаемости кернов показали преимущества заявленной смазочной добавки по сравнению с прототипом.
Таким образом, предложенное изобретение может использоваться в бурении нефтяных и газовых скважин для улучшения показателей смазочных, противоприхватных, гидрофобизирующих свойств буровых промывочных жидкостей на водной основе.