КАТИОННЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР
CATIONIC DRILLING 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.
2
2
Из уровня техники известен эмульсионный буровой раствор (патент RU 2213761 C2, C09K 7/06, 10.10.2003), содержащий углеводородную фазу, карбонат кальция, минеральную соль, стабилизатор и минерализованную воду. В качестве стабилизатора раствор содержит крахмал ФИТО-РК, а в качестве минеральной соли - двухлористый магний MgCl и хлористый калий KCl и дополнительно - поверхностно-активное вещество ПАВ комплексного действия ПКД-515 при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: углеводородная фаза 10-20, ПАВ комплексного действия ПКД-515 5-7, крахмал ФИТО-РК 3-4, MgCl 5-10, KCl 3-5, карбонат кальция 5-30, минерализованная вода - остальное. Известный раствор имеет низкие значения удельного электрического сопротивления, что отрицательно влияет на качество геофизических исследований.
Наиболее близким к предлагаемому является буровой раствор, включающий мас. %: глинопорошок 5-8, ингибитор глин и понизитель фильтрации раствора ВПК-402 7-15 и воду (патент RU 2492208 C2, C09K 8/24, 10.09.2013). К недостаткам известного состава относятся его неудовлетворительные структурно-реологические и фильтрационные показатели.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является устранение указанного недостатка, а именно улучшение структурно-реологических показателей.
Технический результат для предлагаемого состава достигается за счет того, что в буровом растворе, включающем воду, глинопорошок и полимер хлорида диаллилдиметиламмония (Полидадмах), в качестве вспомогательного реагента дополнительно содержится сульфат алюминия при следующем соотношении компонентов, %:
Глинопорошок
2-5,46
Полидадмах
7-15
Сульфат алюминия
0,2-0,5
Вода
Остальное
В качестве вспомогательного реагента, улучшающего фильтрационные показатели в предлагаемом растворе, используется известный в бурении реагент - сульфат алюминия. Для приготовления предлагаемого раствора возможно использование глинопорошка различных марок. Оптимальная концентрация глинопорошка определяется конкретной его маркой. Так, например, для бентонитового глинопорошка ПМБА достаточна концентрация 2-3%, которая принята как базовая, а для глинопорошка марки ПБМВ концентрация составляет от 3,74% до 5,46%. С ухудшением марки глинопорошка концентрация его в растворе увеличивается, а с повышением качества концентрация уменьшается. Марка, т.е. сорт глинопорошка, в предлагаемом составе, не оказывает существенного влияния на технологические показатели раствора, а характеризует его расход.
При необходимости возможно утяжеление бурового раствора баритовым концентратом.
Изобретение поясняется с помощью таблицы(см. в конце описания), в которой приведены результаты исследований по влиянию сульфата алюминия на технологические показатели буровых растворов, стабилизированных полимером хлорида диаллилдиметиламмония таким, как катионный полимер ВПК-402.
В таблице приняты следующие сокращения и обозначения:
ПФ - показатель фильтрации;
пл, комн
η - пластическая вязкость при комнатной температуре;
0, комн.
τ - динамическое напряжение сдвига при комнатной температуре;
пл, 50°
η - пластическая вязкость при температуре 50°;
0, 50°
τ - динамическое напряжение сдвига при температуре 50°;
пл, 82°
η - пластическая вязкость при температуре 82°;
0, 82°
τ - динамическое напряжение сдвига при температуре 82°;
2
4
3
2
СА - сульфат алюминия (Al(SO)*18HO)
ГР - глинопорошок ПБМА;
3% ГР - 3 %-ный глинистый раствор;
2
* в строках 2, 8 таблицы - глинистый раствор засолен 1% CaCl - 6% NaCl.
пл
0
В процессе бурения в глинистых отложениях происходит обогащение раствора глинистой фазой и рост реологических показателей пластической вязкости η и динамического напряжения сдвига τ.
Результаты экспериментов, отображенные в таблице, позволяют видеть, что при введении сульфата алюминия 0,1% в буровой раствор, содержащий глину и ВПК-402, фильтрационные показатели бурового раствора увеличиваются (таблица, п. 5). С увеличением содержания сульфата алюминия от 0,2% до 0,5% технологические показатели бурового раствора улучшаются (таблица, пп. 6-11). Дальнейшее увеличение концентрации сульфата алюминия в растворе неэффективно и приводит к перерасходу структурообразователя (таблица, п. 12) и ухудшению технологических показателей (таблица, п. 13).
Таким образом, из таблицы следует, что использование сульфата алюминия в сочетании с ВПК-402 обеспечивает управление показателем фильтрации и структурно-реологическими свойствами.
Увеличение плотности бурового раствора производится добавками барита в количестве от 5 до 150 масс. ч. на 100 масс. ч. раствора.
Предлагаемый буровой раствор готовят следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют ВПК-402 и сульфат алюминия, и при необходимости баритовый утяжелитель.