ИНГИБИРУЮЩИЙ БУРОВОЙ РАСТВОР
NON-DISPERSING MUD

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является буровой раствор, включающий глинопорошок 5-8 масс.%, ингибитор глин и понизитель фильтрации раствора ВПК-402 7-15 масс.% и воду (патент RU 2492208 С2, 10.09.2013). Недостатками известного состава являются низкие ингибирующие свойства раствора и большое количество реагента ВПК-402.
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в устранении указанных недостатков, а именно состоит в повышении ингибирующих свойств раствора и снижении расхода ВПК-402.
Данный технический результат достигается за счет того, что в буровом растворе, включающем воду, глинопорошок ПБМВ и полиэлектролит ВПК-402, дополнительно содержится структурообразователь и понизитель фильтрации биополимер «Биоксан» и ингибитор набухания глин ингибирующая композиция «Биосол» при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Глинопорошок ПБМВ
2-3
ВПК-402
2-4
«Биосол»
20-50
Биополимер «Биоксан»
0,05-0,15
Вода
Остальное
В составе раствора применяется глинистый раствор из глинопорошка марки ПБМВ и полиэлектролит ВПК-402, который представляет собой высокомолекулярный катионный полимер линейно-циклической структуры, получаемый путем радикальной полимеризации мономера диметилдиаллиламмонийхлорида, который, в свою очередь, изготавливается из аллилхлорида и диметиламина нагреванием в щелочной среде. Структурная формула ВПК-402 представлена из повторяющихся мономерных звеньев.
5
4
6
Полиэлектролит ВПК-402 выпускается в виде однородной по консистенции жидкости без посторонних включений от бесцветного до желтого цвета. Молекулярная масса полимера составляет примерно 3*10. В товарном продукте молекулярная масса ВПК-402 может изменяться в пределах от 10 до 10.
Композиция «Биосол» представляет собой водорастворимый макромолекулярный комплекс с модифицирующими добавками, обеспечивающий ингибирование набухания глинистых минералов и сохранение устойчивости стенок скважины, сложенных неустойчивыми гигроскопичными глинистыми породами. Ингибирующий эффект «Биосола» связан с наличием в его составе «суперполярных» соединений, вытесняющих воду с поверхности глинистых минералов и создающих на стенках скважины водонепроницаемый адсорбционный слой.
Композиция «Биосол» представляет собой жидкость темно-коричневого или черного цвета с нейтральным рН, хорошо растворимую в воде и ограниченно совместимую со спиртом. В зависимости от предъявляемых требований «Биосол» может иметь температуру застывания: -5°C (марка А, высоковязкая) и -15±3°C (марка Б, низковязкая), выпускается в соответствии с ТУ 2458-013-89779157-2010.
В составе бурового раствора используется биополимер «Биоксан», выпускаемый по ТУ 2458-025-97457491-2010.
Изобретение поясняется табл.1-2 и приведенными на чертеже фотографиями, иллюстрирующими ингибирующие свойства предлагаемого бурового раствора по изменению состояния образцов глин до и после выдержки в испытуемых средах. На фотографиях можно наблюдать изменения состояния образцов глин при взаимодействии с различными растворами при выдержке в течение 4 сут: 6% гл.+7% ВПК-402, (фото а); 1,5% гл. +1,5% ВПК-402+15% «Биосол», (фото б); 3% гл.+3.5% ВПК-402+30% «Биосол» +0,05% «Биоксан», (фото в); 3% гл.+3,5% ВПК-402+30% «Биосол» +0,1% «Биоксан» (фото г).
В табл.1 приведены результаты исследований по влиянию «Биосола» на технологические показатели предлагаемого бурового раствора. Из приведенных в табл.1 результатов экспериментов видно, что уменьшение содержания глинопорошка менее 1,5%, биополимера «Биоксана» менее 0,05% и «Биосола» ниже 20% приводит к ухудшению показателей раствора (п.3).
Табл.2 отражает результаты исследований ингибирующих свойств раствора. Из табл.2 следует, что при содержании «Биосола» ниже 20% ингибирующие свойства раствора ухудшаются (табл.2, п.1), а именно увеличивается проникновение воды до 10 г, отсюда минимально допустимое содержание «Биосола» составляет 20%. Увеличение содержания «Биосола» более 50% и биополимера «Биоксана» более 15% неэффективно, так как приводит к перерасходу «Биосола» и росту пластической вязкости (табл.1, п.8) при незначительном повышении ингибирующих свойств раствора (табл.2, п.5). Оптимальная концентрация «Биосола» в растворе для достижения высоких ингибирующих свойств составляет 20-50% (табл.2, п.п.2-4), при которых проникновение воды снижается от 3,45 г до 0,72 г.
Таким образом, из табл.2, видно, что использование ВПК-402, биополимера и «Биосола» в указанных количествах позволяют улучшить ингибирующие свойства раствора. Приготовление предлагаемого бурового раствора целесообразно осуществлять следующим образом. Сначала надо перемешать воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию следует добавить полиэлектролит ВПК-402, после чего «Биосол» и биополимер «Биоксан».
Таблица 1
№
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
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
1,5% гл.; 1,5% ВПК; 15% «Биосол»; 0,03% «Биоксан»; 81,97% вода
22
12
0
8
0
4
2% гл.; 3% ВПК; 20% «Биосол»; 0,05% «Биоксан»; 74,95% вода
7
18
2,8
10
2,2
5
3% гл.; 3,5% ВПК; 30% «Биосол»; 0,1% «Биоксан»; 63,4% вода
5
21
6,2
12
5,1
6
2% гл.; 4% ВПК; 50% «Биосол»; 0,15% «Биоксан»; 43,85% вода
2,5
38
13,6
24
7,4
7
3% гл.; 4% ВПК; 60% «Биосол»; 0,15% «Биоксан»; 32,85% вода
2
69
16,2
38
8,3
Примечание: гл. - глинопорошок марки ПБМВ ; ВПК-402 - высокомолекулярный катионный полимер, «Биосол» - ингибитор глин; Ф - показатель фильтрации; η<sub>пл</sub> - пластическая вязкость; τ<sub>0</sub> - динамическое напряжение сдвига.
Таблица 2
Среда
Изменение массы образца, в г
Исходный
через 4 суток
Δm
1
1,5% гл.; 1,5% ВПК; 15% «Биосол»; 0,03% «Биоксан»; 81,07% вода
8,28
18,28
10
2
2% гл.; 3% ВПК; 20% «Биосол»; 0,05% «Биоксан»; 74,95% вода
11,73
3,45
3
3% гл.; 3,5% ВПК; 30% «Биосол»; 0,1% «Биоксан»; 63,4% вода
10,15
1,87
4
2% гл.; 4% ВПК; 50% «Биосол»; 0,15% «Биоксан»; 43,85% вода
9,01
0,73
5
3% гл.; 4% ВПК; 60% «Биосол»; 0,15%; «Биоксан»; 32,85% вода
8,99
0,71
Примечание: значение Δm<6 г принято за положительный результат.