БУРОВОЙ РАСТВОР
DRILLING FLUID

Изобретение относится к составам буровых растворов и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности для вскрытия продуктивных пластов, в том числе, при бурении горизонтальных и боковых стволов в различных гидрогеологических условиях.
Известны многокомпонентные буровые растворы, включающие водомасляную эмульсию, бентонитовый порошок, минеральное масло, многофункциональные поверхностно-активные вещества, каустическую соду, производные целлюлозы, полисахариды, альгинаты, поливиниловый спирт, другие полимеры акрилового ряда, стабилизаторы, стеарат алюминия, гидрофобизованный кремнезем, модификаторы и воду (Патент US 5858928, МПК A61K 8/55, A61K 8/92, A61Q 19/00, B01F 17/00, B01F 17/14, B01F 17/38, B01F 17/40, B01J 13/00, C08K 3/00, C08L 101/00, C08L 101/12, C09K 3/00, C09K 8/035, C09K 8/04, C09K 8/08, C09K 8/10, C09K 8/38, C09K 8/50, С10М 171/00, C11D 1/00, C11D 11/00, C11D 17/00, E21D 11/10, E21D 9/06, 1999; патент KZ 20232, МПК C09K 8/04, 2008; патент RU 2213120, МПК C09K 7/00, 2003).
Недостатками данных буровых растворов являются их сложный состав, высокая концентрация ингредиентов, повышенная фильтруемость состава в пласт, недостаточная стабильность.
Известен также глинистый буровой раствор имеющий в составе 5-8 масс. % глины, 1,5-2,0 масс. % стабилизатора - карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), 1,0-1,5 масс. % оксиэтилцеллюлозы, защитный коллоид - поливиниловый спирт и воду (А.с. SU 981339 МПК C09K 7/02, 1982).
Недостатками являются - плохая работа при больших концентрациях солей, трудности при регулировании структурно - механических свойств, недостаточная стабильность и высокая концентрация основных добавок.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является буровой раствор для вскрытия продуктивных пластов, включающий 0,3-0,5 масс. % биополимера ксантанового ряда, 0,4-0,7 масс. % полианионной целлюлозы, 3,0-7,0 масс. % ингибирующей добавки, 5,0-12,0 масс. % карбонатного утяжелителя, 0,5-1,5 масс. % модификатора (калиевую соль анионного сополимера акриламида), 0,1-0,2 масс. % бактерицида, 0,5-1,0 масс. % поливинилового спирта, а также комплексную органическую добавку «ФК 2000 плюс», 0,02-0,05 масс. % пеногасителя и воду (Патент RU 2266312, МПК C09K 7/02, 2004 г).
Недостатком данного изобретения является сложность состава и большой расход ингредиентов из-за их высокой концентрации в составе бурового раствора, ограниченная устойчивость раствора до расслоения.
Задачей данного изобретения является разработка бурового раствора с улучшенными технологическими характеристиками, со сниженным количеством ингредиентов и их концентрациями.
Технический результат - расширение арсенала буровых растворов, повышение устойчивости бурового раствора к расслоению и повышение эффективности бурового раствора.
Технический результат достигается при использовании бурового раствора, включающего биополимер ксантанового ряда, полианионную целлюлозу, ингибирующую добавку хлористый калий, карбонатный утяжелитель, модификатор и воду, при этом в качестве модификатора раствор содержит сополимер винилового спирта и гидразида акриловой кислоты с соотношением звеньев гидразида акриловой кислоты и винилового спирта равном 1:16, при следующем содержании компонентов, масс. %:
Биополимер ксантанового ряда
0,29
Полианионная целлюлоза
0,39
Ингибирующая добавка
2,9
Карбонатный утяжелитель
4,9
Сополимер винилового спирта и гидразида
полиакриловой кислоты
0,1-0,19
Вода
Остальное
Достигаемый эффект снижения многокомпонентности и концентрации компонентов обеспечивается наличием сополимера винилового спирта и гидразида акриловой кислоты, имеющего бифункциональный и бактерицидный характер и способствующий лучшей гомогенизации бурового раствора, а также комплексным воздействием всех компонентов, входящих в состав заявляемого бурового раствора. Компоненты, входящие в состав заявляемого бурового раствора в данном сочетании обеспечивают улучшенные структурно-реологических свойства раствора. Заявляемый состав бурового раствора позволяет добиться снижения затрат на регулирование свойств бурового раствора в процессе бурения за счет снижения общего расхода реагентов, из-за повышения устойчивости технологических показателей бурового раствора.
При приготовлении заявляемого бурового раствора в лабораторных условиях были использованы, по свойствам идентичные описанным в изобретении - прототипе, следующие ингредиенты:
• ксантановая камедь Xanthan Bur (ХимБурСервис), ТУ 2458-01-13020702-2015 (биополимер);
• полианионная целлюлоза (ПАЦ) низковязкая 80 (ХимБурСервис), ТУ 2231-014-13020702-2015;
• карбонатный утяжелитель «Акрокам» - производства «Пермского порохового завода», ТУ 2216-197-07507802-2003;
• ингибирующая добавка - калий хлористый, технический, Межгосударственный стандарт 4568-95.
• сополимер винилового спирта и гидразида акриловой кислоты (сополи-мер ВС и ГАК) (Панарин, Е.Ф. Получение и изучение термореактивных свойств сополимеров винилового спирта и гидразида акриловой кислоты / Е.Ф. Панарин, М.Б. Беров, С.Н. Ушаков // Высокомолекулярные соединения. - 1966. - 8А. - 37.- С. 1263-1267).
• Вода пресная по ГОСТ Р51232-98.
Примеры приготовления бурового раствора в лабораторных условиях.
Пример 1. Для приготовления 1000 мг раствора в 600 мг воды в миксере при интенсивном перемешивании последовательно растворяют 2,9 г биополимера ксантанового ряда, 3,9 г полианионной целлюлозы (ПАЦ), 29 г хлористого калия (ингибитор). Перемешивают до однородного состояния и стабилизации вязкости раствора. В другой емкости готовят суспензию: 49 г мела (карбонатный утяжелитель) вводят в раствор 1 г сополимера винилового спирта и гидразида акриловой кислоты в 200 мг воды. Растворы сливают вместе и перемешивают в течение 5 минут и доводят водой до заданной массы, после чего перемешивают еще 5 минут.
Пример 2. Буровой раствор готовят, как указано в примере 1, с использованием 1,5 г сополимера винилового спирта и гидразида акриловой кислоты.
Пример 3. Буровой раствор готовят, как указано в примере 1, с использованием 1,9 г сополимера винилового спирта и гидразида акриловой кислоты.
Буровой раствор по прототипу готовят, как указано в патенте RU 2266312.
Оценку основных технологических параметров буровых растворов проводили с помощью стандартных приборов и методик в соответствии с РД 39-2-645-81 «Методика контроля параметров буровых растворов», ГОСТ 33696-2015 «Растворы буровые. Лабораторные испытания».
Состав и свойства бурового раствора приведены в таблице.
Из данных таблицы видно, что эффективность действия заявляемого бурового раствора выше, что связано с улучшением структурно-реологических характеристик бурового раствора. Параметры заявляемого бурового раствора удовлетворяют технологическим показателям, предъявляемым к буровым растворам (Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов. - СПб.: Недра, 2006. - 868 с.) и превосходят соответствующие параметры прототипа.
В тоже время, снижается концентрация и количество компонентов бурового раствора, что улучшает технологичность процесса его приготовления, уменьшает его материалоемкость и повышает устойчивость бурового раствора.
Таким образом, заявленный буровой раствор, включающий биополимер ксантанового ряда, полианионную целлюлозу, ингибирующую добавку хлористый калий, карбонатный утяжелитель, модификатор - раствор содержит сополимер винилового спирта и гидразида акриловой кислоты и воду, при заявленных количествах компонентов, может быть использован в нефтяной и газовой промышленности для вскрытия продуктивных пластов и обладает повышенной устойчивостью к расслоению, повышенной эффективностью.