КОНЦЕНТРАТ ДЛЯ БУРОВОГО РАСТВОРА
CONCENTRATE FOR DRILLING AGENT

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и используется при бурении и капитальном ремонте скважин.
Известен буровой раствор, содержащий крахмал, натрий корбанат, биополимеры и воду (см. патент РФ №2278890, кл. С09К 8/08, 2006), который используется для вскрытия продуктивных пластов с низкими пластовыми давлениями.
Известен буровой раствор, содержащий понизитель фильтрации - карбоксиметилцеллюлозу, ингибирующую и утяжеляющую добавку - хлористый натрий, структурообразователь и воду (см. патент РФ №2290426, кл. С09К 8/08, 2006). Известный буровой раствор не имеет твердой фазы и обладает улучшенными смазочными свойствами.
Известен буровой раствор (см. патент РФ №2289603, кл. С09К 8/08, 2006), содержащий понизитель фильтрации - карбоксиметилцеллюлозу, поверхностно-активное вещество, смазочную добавку и воду.
Также известно техническое решение, где предложен состав добавки к буровому раствору (см. патент РФ №2241730, кл. С09К 7/00, 2005- прототип). В состав известной добавки входит измельченная необработанная основа и связующие вещества, в качестве основы используют целлюлозный материал, например выжимки фруктов, шелуху арахиса, семечек подсолнечника и др., а способ приготовления включает измельчение основного материала и смешивание со связующими веществами.
Однако известные добавки к буровым растворам не достаточно снижают поверхностное натяжение раздела фаз «нефть - пластовые воды», расклинивают и деблакируют трещины в уплотненных нефтеносных пластах и не уменьшают статического напряжения сдвига глинистого раствора в процессе бурения. Кроме того, указанные технические решения используются только для бурения.
Техническим решением задачи является увеличение добычи нефти за счет предотвращения тикситропии, уменьшение поверхностного натяжения пластовых вод, снижение гидравлического сопротивления и увеличение скорости потока в стволе скважины, расширение технологических возможностей, снижение стоимости продукта за счет использования отходов масличного и мукомольного производств и упрощенного процесса изготовления.
Поставленная задача достигается тем, что в концентрате для бурового раствора, полученном с использованием поверхностно-активных веществ - алкилбензолсульфонола и натриевого мыла, и связующего - 10%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы - КМЦ, таллового масла и минерального масла путем перемешивания, мас.%: 40%-ного водного раствора гидроксида натрия 25-30, хлористого натрия 4-6, отходов мукомольного производства - мучной пыли 30-35, жидких отходов масличного производства - утилизованного растительного масла или его отстоя - остальное, измельчения полученного натриевого мыла, перемешивания его с водой в соотношении 1: 1 до пастообразной массы, добавления алкилбензолсульфонола и указанного связующего и перемешивания до однородной консистенции, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
10%-ный водный раствор КМЦ
8-10
талловое масло
3-5
минеральное масло
5-10
алкилбензолсульфонол
3-5
натриевое мыло
остальное
Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что использование концентрата для бурового раствора, выполненного на основе натриевого (водорастворимые) мыла, которое получают из отходов масличного и мукомольного производств совместно с другими компонентами, обеспечивает:
1) увеличение добычи нефти за счет предотвращения тикситропии, т.е «зависания» раствора, придает ему подвижность и при нагнетании под давлением в скважину уменьшает статическое напряжение сдвига и гидравлические сопротивления, тем самым увеличивая скорость проходки;
2) уменьшение поверхностного натяжения пластовых вод, разрушает эмульсию и отделяет нефть, что в свою очередь повышает фазовую проницаемость нефти из пласта в скважину;
3) снижение гидравлического сопротивления и увеличение скорости потока в стволе скважины;
4) возможность ремонта нефтяных скважин.
По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена аналогичная заявляемой совокупность признаков, позволяющая получить технический результат, который ранее не достигался известными средствами, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого предложения.
Предложенный концентрат для бурового раствора соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку воспроизводим, прост в исполнении, доступен и экономичен.
Концентрат для бурового раствора - это вещество пастообразной консистенции, желтоватого цвета со специфическим, не резким запахом, в растворенном состоянии запах теряется. Концентрат бурового раствора легко растворяется в холодной воде до консистенции, готовой к применению.
Концентрат для бурового раствора получают следующим образом.
Для получения концентрата используют поверхностно-активные вещества - алкилбензолсульфонол и натриевое мыло, и связующее - 10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы - КМЦ, талловое масло и минеральное масло, которые перемешивают, мас.%: 40%-ный водный раствор гидроксида натрия 25-30, хлористый натрий 4-6, отходы мукомольного производства - мучную пыль 30-35, жидкие отходы масличного производства - утилизованное растительное масло или его отстой - остальное, измельчают полученное натриевое мыло, перемешивают его с водой в соотношении 1:1 до пастообразной массы, добавляют алкилбензолсульфонол и указанное связующее и перемешивают до однородной консистенции, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
10%-ный водный раствор КМЦ
8-10
талловое масло
3-5
минеральное масло
5-10
алкилбензолсульфонол
3-5
натриевое мыло
остальное
В концентрате натриевое мыло с алкилбензолсульфанолом выполняют роль смачивателя, эмульгатора и антисептика, так как при производстве натриевого мыла в его составе удерживается глицерин, выступающий в качестве стабилизатора и нашатырный спирт, который проявляет бактерицидные свойства, а модифицированный крахмал, в качестве которого используют отходы мукомольного производства - мучную пыль, добавляют для загущения смеси до пастообразной консистенции, в качестве минерального масла можно использовать солодовое масло или легроин, которые кроме смазочных свойств проявляют антикоррозийность и понижают образование пены, для понизителей фильтрации используют 10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы и для смачивания - талловое масло, которое состоит из смоляных и жирных кислот, неомыленных веществ, выделяемых в процессе сульфатной варки целлюлозы.
Так как в составе концентрата бурового раствора имеются волокнисто-набухающие ингредиенты, в роли которых выступает мучная пыль, которые проникают в трещины пласта, прилегающие к скважине, «расклинивают» их, что способствует снижению гидравлического сопротивления и усилению притока к скважине пластовой нефти. Также наличие волокнисто-набухающих ингредиентов способствует гашению турбулентного движения нефти и обеспечивает его переход в ламинарное, что значительно увеличивает скорость потока в стволе скважины, а также во всех случаях перекачки.
К факторам, обуславливающим получение концентрата для бурового раствора заданного свойства относится процентное соотношение между ингредиентами, входящими в него.
Приведено пять примеров, содержащих компоненты в различных соотношениях, мас.%: для получения натриевого мыла - 40%-ный водный раствор гидроксида натрия 20; 25; 28; 30; 35, хлористый натрий 3, 5; 4; 5; 6; 6,5, мучная пыль 25;30; 33,6; 35;40, жидкие отходы масличного производства, в качестве которых взято утилизованное растительное масло, - остальное. Полученное натриевое мыло дополнительно имеет минеральное масло 2,5; 5, 7,5; 10, 12; алкилбензолсульфанол 2, 3, 4, 5, 5, 6; 10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 6, 8, 9, 10, 11; талловое масло 2, 3, 4, 5, 6; натриевое мыло - остальное.
Пример 1. При получении концентрата бурового раствора для получения натриевого мыла берут (мас.%) 40%-ный водный раствор гидроксида натрия 20; хлористый натрий 3,5; мучную пыль 25; утилизованное растительное масло - остальное и смешивают при следующем соотношении компонентов, мас.%:
40%-ный водный раствор гидроксида натрия
20
хлористый натрий
3,5
мучная пыль
25
утилизованное растительное масло
остальное
Затем добавляют воду в измельченное натриевое мыло в одинаковом соотношении 1:1 и перемешивают до пастообразного состояния. В полученное натриевое мыло добавляют (мас.%) минеральное масло 2,5; алкилбензолсульфанол 2; 10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 6, талловое масло 2; натриевое мыло - остальное при следующем соотношении компонентов, мас.%:
минеральное масло
2,5
алкилбензолсульфанол
2
10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы
6
талловое масло
2
натриевое мыло
остальное.
Затем опять полученную массу перемешивают до однородной консистенции. В результате концентрат бурового раствора получается с пониженной кинематической вязкостью и кислотным числом, которые не обеспечивают заданные функции, т.е. масса не достаточно стойкая, способная к окислению.
Пример 2. При получении концентрата бурового раствора для получения натриевого мыла берут (мас.%) 40%-ный водный раствор гидроксида натрия 25; хлористый натрий 4; мучную пыль 30; утилизованное растительное масло - остальное и смешивают при следующем соотношении компонентов, мас.%:
40%-ный водный раствор гидроксида натрия
25
хлористый натрий
4
мучная пыль
30
утилизованное растительное масло или его отстой
остальное
Затем добавляют воду в соотношении 1:1 и перемешивают до пастообразного состояния. В полученное натриевое мыло добавляют (мас.%) минеральное масло 5; алкилбензолсульфанол 3; 10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 8, талловое масло 3; натриевое мыло - остальное при следующем соотношении компонентов, мас.%:
минеральное масло
5
алкилбензолсульфанол
3
10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы
8
талловое масло
3
натриевое мыло
остальное.
Затем перемешивают.
В результате смешивания составляющих концентрат бурового раствора получается с достаточной кинематической вязкостью и кислотным числом, которые обеспечивают заданные функции, т.е. масса достаточно стойкая, неспособная к окислению при высоких температурах.
Пример 3. При получении концентрата бурового раствора для получения натриевого мыла берут (мас.%) 40%-ный водный раствор гидроксида натрия 28; хлористый натрий 5; мучную пыль 33,6; утилизованное растительное масло - остальное и смешивают при следующем соотношении компонентов, мас.%:
40%-ный водный раствор гидроксида натрия
28
хлористый натрий
5
мучная пыль
33,6
утилизованное растительное масло
остальное.
Затем добавляют воду в соотношении 1:1 и перемешивают до пастообразного состояния. В полученное натриевое мыло добавляют (мас.%) минеральное масло 7,5; алкилбензолсульфанол 4,5; 10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 9, талловое масло 4; натриевое мыло - остальное при следующем соотношении компонентов, мас.%:
минеральное масло
7,5
алкилбензолсульфанол
4,5
10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы
9
талловое масло
4
натриевое мыло
остальное.
В результате смешивания составляющих концентрат бурового раствора получается с хорошей кинематической вязкостью и кислотным числом, которые обеспечивают заданные функции, т.е. масса стойкая, не содержит свободных кислот и щелочей, разрушающих поверхность изделий и деталей, не окисляет, не токсична, легко удаляется с поверхностей деталей при промывке и протирке.
Пример 4. При получении концентрата бурового раствора для получения натриевого мыла берут (мас.%) 40%-ный водный раствор гидроксида натрия 30; хлористый натрий 6; мучную пыль 35; утилизованное растительное масло - остальное и смешивают при следующем соотношении компонентов, мас.%:
40%-ный водный раствор гидроксида натрия
30
хлористый натрий
6
мучная пыль
35
утилизованное растительное масло
остальное
Затем добавляют воду в соотношении 1:1 и перемешивают до пастообразного состояния. В полученное натриевое мыло добавляют (мас.%) минеральное масло 10; алкилбензолсульфанол 5; 10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 10, талловое масло 5; натриевое мыло - остальное при следующем соотношении компонентов, мас.%:
минеральное масло
10
алкилбензолсульфанол
5
10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы
10
талловое масло
5
натриевое мыло
остальное.
В результате смешивания составляющих концентрат бурового раствора получается (так же как и в примере 3) с хорошей кинематической вязкостью и кислотным числом, которые обеспечивают заданные функции, т.е. масса стойкая, не содержит свободных кислот и щелочей, разрушающих поверхность изделий и деталей, не окисляет, не токсична, легко удаляется с поверхностей деталей при промывке и протирке, кроме того, при низких температурах проявляет хорошие смазочные свойства.
Пример 5. При получении концентрата бурового раствора для получения натриевого мыла берут (мас.%) 40%-ный водный раствор гидроксида натрия 35; хлористый натрий 6,5; мучную пыль 40; утилизованное растительное масло - остальное и смешивают при следующем соотношении компонентов, мас.%:
40%-ный водный раствор гидроксида натрия
35
хлористый натрий
6,5
мучная пыль
40
утилизованное растительное масло
остальное
Затем добавляют воду в соотношении 1:1 и перемешивают до пастообразного состояния. В полученное натриевое мыло добавляют (мас.%) минеральное масло 12; алкилбензолсульфанол 6; 10% водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 11, талловое масло 6; натриевое мыло - остальное при следующем соотношении компонентов, мас.%:
минеральное масло
12
алкилбензолсульфанол
6
10%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы
11
талловое масло
6
натриевое мыло
остальное.
В результате смешивания составляющих концентрат бурового раствора получается с повышенной кинематической вязкостью и кислотным числом, которые не достаточно обеспечивают требуемые функции, за счет более густой консистенции идет большой расход раствора, масса не удобна при эксплуатации, т.к. трудно удаляется с поверхности при промывке и протирке поверхностей деталей, «зависает» при прохождении по скважине.
Таким образом, анализируя примеры выполнения концентрата бурового раствора, видно, что требуемые свойства раствора проявляются при соотношениях ингредиентов, представленных в примерах 2, 3 и 4.