БУРОВОЙ РАСТВОР НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ
HYDROCARBON BASED BORING SOLUTION

Изобретение относится к буровым растворам на углеводородной основе, используемым преимущественно для вскрытия продуктивных горизонтов скважин, и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является буровой раствор на углеводородной основе, состоящий из дизельного топлива, высокоокисленного битума, сульфонола, структурообразователя, в качестве которого используется гашеная известь, получающаяся при реакции входящих в состав данного раствора негашеной извести и воды (см. Рязанов Я.А., Справочник по буровым растворам. М.: Недра, 1979, с.55-59).
Недостатками известного раствора являются высокая трудоемкость приготовления раствора и высокая его пожароопасность, заключающаяся в том, что растворение частиц битума осуществляется при подогреве дисперсионной среды раствора до температуры 70-90°С.
Техническим результатом, на достижение которого направлен предлагаемый буровой раствор, является упрощение приготовления раствора и снижение его пожароопасности путем исключения подогрева дисперсионной среды раствора.
Данный технический результат достигается за счет того, что буровой раствор на углеводородной основе, включающий дизельное топливо, высокоокисленный битум, сульфонол, структурообразователь, согласно изобретению, он содержит в качестве структурообразователя торф и дополнительно - понизитель вязкости мазута «Повяма», при следующем соотношении компонентов, мас.%:
высокоокисленный битум
11-16
сульфонол
1-2
указанный структурообразователь
4-9
«Повяма»
10-31
дизельное топливо
остальное.
За счет того что раствор содержит понизитель вязкости мазута марки «Повяма», удается процесс растворения высокоокисленного битума производить при комнатной температуре дисперсионной среды за то же время, что и в случае наиболее близкого технического решения при температуре 80°С и выше. Кроме того, в качестве структурообразователя он содержит торф.
Сущность изобретения поясняется Таблицами 1 и 2, где в Таблице 1 приведены данные о зависимости показателей предлагаемого бурового раствора от количественного соотношения используемых в нем компонентов.
3
В Таблице 2 даны сведения о влиянии состава раствора на условия приготовления и свойства раствора, при этом количественно свойства раствора оцениваются с помощью показателей фильтрации (см за 30 минут), стабильности и однородностью.
Причинно-следственная связь между существенными признаками, характеризующими предлагаемое техническое решение, и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. С увеличением количества понизителя вязкости мазута марки «Повяма» (производится Кемеровским производственным объединением «ХИМПРОМ», ТУ 6-01-26-62-84) свыше 31 мас.% и структурообразователя, в качестве которого используется торф, свыше 9 мас.% наблюдается рост показателя статического напряжения сдвига (СНС) и вязкости раствора. При уменьшении в данном растворе количества «Повяма» ниже 10 мас.% и структурообразователя - ниже 4 мас.% происходит снижение значения показателя вязкости раствора, уменьшение значения СНС до нулевых значений и рост показателя фильтрации.
Состав предлагаемого раствора включает (соотношения приведены в мас.%): высокоокисленный битум 11-16, сульфонол 1-2, Повяма 10-31, структурообразователь (торф) 4-9, дизельное топливо - остальное.
Предлагаемый буровой раствор на углеводородной основе готовят следующим образом. Сначала в большой сосуд подают понизитель вязкости мазута марки «Повяма», который начинают перемешивать. Затем при постоянном перемешивании понизителя вязкости мазута марки «Повяма» в сосуд последовательно вводят сульфонол, торф, высокоокисленный битум и дизельное топливо. Полученную смесь перемешивают в течение 60 минут.
1/10 мин
При приготовлении предлагаемого раствора производят замеры стандартных параметров раствора, таких как показатель условной вязкости, СНС, показатель фильтрации. В данном случае показатель статического напряжения сдвига измерялся через одну и десять минут, поэтому в Таблице 1 он обозначен как СНС , дПа.
В соответствии с приведенным описанием приготовления раствора были созданы его различные варианты, отличающиеся количественным содержанием компонентов. Состав и свойства этих растворов приведены в Таблице 1. При этом для испытания предлагаемого состава приготовлены 5 смесей (Таблица 1, п.п.2-6) при различных соотношениях компонентов, из которых соответствующими достигаемому техническому результату являются 3 смеси (пп.3-5). Аналогичные показатели для прототипа приведены в Таблице 1 (п.1). Из Таблицы 1 видно, что уменьшение количества понизителя вязкости мазута марки «Повяма» ниже 10 мас.% и структурообразователя ниже 4 мас.% приводит к ухудшению растворимости битума, снижению вязкости раствора, потере СНС и росту показателя фильтрации (п.2). При увеличении количества понизителя вязкости мазута марки «Повяма» выше 31 мас.% и структурообразователя выше 9% наблюдается рост СНС и вязкости раствора (п.6).
В Таблице 2 приведены результаты испытаний разных вариантов раствора, приготовленных в соответствии с предлагаемым составом.
Следует также отметить, что для повышения плотности раствора применяют баритовый концентрат и сульфонол для его гидрофобизации. При этом количество сульфонола, необходимое для гидрофобизации утяжелителя, берется в известных соотношениях с учетом характеристик барита.
Из Таблиц 1 и 2 видно, что буровой раствор на углеводородной основе предлагаемого состава при соотношении компонентов, соответствующем получаемому техническому результату, обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом, а именно упрощает приготовление раствора и снижает его пожароопасность путем исключения подогрева дисперсионной среды раствора.
Таблица 1
Состав и свойства раствора
№ п/п
Состав раствора, мас.%
Показатели раствора
ВысокоОкисленный битум
Сульфонол
Структурообразователь
Понизитель вязкости мазута марки «Повяма»
Дизельное топливо
Условная вяз кость, с
CHC<sub>1/10мин</sub>, ДПа
Фильтрация,см<sup>3</sup> за 30 мин
Вода
Негашеная известь
Торф
Известный раствор - прототип
1
15
1
4
20
-
-
60
330
2,3/7,1
1
Варианты раствора
2
10
1
2
9
78
40
0/0
12
3
11
1
-
-
4
10
74
55
1,2/6,4
1,5
4
14
1
-
-
7
15
63
83
3,8/9,6
0
5
16
1
-
-
9
28
46
192
9,1/38,3
0
6
17
1
-
-
10
33
39
220
15,6/60,4
0
Таблица 2
Влияние количественного соотношения компонентов на свойства раствора
№ п/п
Состав раствора, мас.%
Условия приготовления раствора
Технические характеристики раствора
ВысокоОкисленный битум
Сульфонол
Структурообразователь
Понизитель вязкости мазута марки «Повяма»
Дизельное топливо
Вода
Негашеная известь
Торф
Температура дисперсионной среды, °С
Время перемешивания, часы
Известный раствор - прототип
1
15,0
1,0
4,0
20,0
60,0
80±3
2,5
Показатель фильтрации 0,5 см<sup>3</sup>; раствор стабильный и однородный
Варианты раствора
2
16,0
1,0
9,0
28,0
46,0
15±3
1,0
Показатель фильтрации 0 см<sup>3</sup>; раствор стабильный и однородный
3
13,0
1,0
6,0
10,0
70,0
15±3
1,0
Показатель фильтрации 0,5 см<sup>3</sup>; раствор стабильный и однородный
4
16,0
1,0
8,0
31,0
44,0
15±3
1,0
Показатель фильтрации 1,0 см<sup>3</sup>; раствор стабильный и однородный