БУРОВОЙ РАСТВОР НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ
HYDROCARBON-BASED DRILLING MUD

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологическим жидкостям и составам, используемым при строительстве скважин.
Известен буровой раствор - известково-битумный, включающий дизельное топливо, окисленный битум, сульфонол, негашеную известь и воду /Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам. Оренбург, Летопись 2005, стр.156-159/.
Недостатком этого раствора является многокомпонентность и большой расход реагентов, строгое регламентирование содержания реагентов, что не всегда выполнимо в процессе бурения, неудовлетворительные реологические показатели, сложность приготовления, заключающаяся в том, что «растворение» битума осуществляется при высокой температуре (70-90°С).
Наиболее близким техническим решением является высококонцентрированная инвертная эмульсия (ВИЭР), включающая углеводородную среду, водную фазу (минерализованную воду), эмульгатор (эмультал), понизитель фильтрации СМАД-1 и органобентонит при следующем соотношении компонентов, в мас.% /Михеев В.Л. Технологические свойства буровых растворов. М., Недра, 1979 с.211-212/:
Дизельное топливо
30-35
Минерализованная вода
60-65
Эмультал
0,5-2,0
СМАД-1
2,0-5,0
Органобентонит
0,5-2,0
Недостатком этого раствора является низкое значение электростабильности и неудовлетворительные реологические показатели.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является получение бурового раствора на углеводородной основе, предназначенного для вскрытия продуктивных пластов при строительстве скважин.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в устранении недостатков известного бурового раствора и состоит в повышении значений электростабильности и улучшении реологических и фильтрационных показателей бурового раствора.
Данный технический результат достигается за счет того, что в буровом растворе на углеводородной основе, включающем дизельное топливо, органофильный бентонит (органобентонит), водную фазу, минерализованную солями - электролитами, эмультал и понизитель фильтрации, в качестве понизителя фильтрации применяется или талловое масло, или биглитал, или эфир глицериновый талловой канифоли совместно с битумной мастикой при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
Дизельное топливо
36-40
Минерализованная вода
50-59
Эмультал
1-2
Органобентонит
1-2
Понизитель фильтрации
2-5
Количественное изменение компонентов раствора и добавление в качестве понизителя фильтрации или таллового масла, или биглитала, или эфира глицеринового талловой канифоли совместно с битумной мастикой (ЭГТК) вместо понизителя фильтрации СМАД-1, используемого в наиболее близком известном буровом растворе, позволяет улучшить реологические и фильтрационные показатели и повысить электростабильность раствора. В качестве минерализованной воды можно использовать рассолы солей натрия, кальция и цинка, например хлорид, бромид, формиат, ацетат натрия, или хлорид, бромид кальция, или хлорид, бромид цинка.
В таблицах 1 и 2 приведены свойства буровых растворов, полученных в результате приготовления, включающего перемешивание минерализованной солями-электролитами воды с дизельным топливом, эмульталом, органобентонитом и понизителем фильтрации, после которого раствор подвергают воздействию механической обработки. При этом целесообразно использовать аппарат ударного действия, такой как дезинтегратор, снабженный вращающимися дисками в двух противоположных направлениях со скоростью от 10000 до 12000 об/мин.
0
В таблице 1 приведены полученные экспериментальным путем сведения об изменении технологических показателей буровых растворов на углеводородной основе, в состав которых входит понизитель фильтрации - СМАД-1, используемый в известном решении. Таблица 2 содержит сведения о технологических показателях, полученных экспериментальным путем, заявляемых буровых растворов на углеводородной основе, в состав которых в качестве понизителя фильтрации входят, или талловое масло, или биглитал, или эфир глицериновый талловой канифоли совместно с битумной мастикой, используемые в заявляемом буровом растворе вместо СМАД-1. В таблицах 1, 2 приняты следующие обозначения: Ф - показатель фильтрации, τ - динамическое напряжение сдвига, U - электростабильность бурового раствора, η - пластическая вязкость, n - скорость вращения дисков дезинтегратора. В строках 1-3 таблицы 1 приведены данные о свойствах известного бурового раствора, в состав которого входит понизитель фильтрации СМАД-1, в том случае, когда дезинтегратор не используется, а в строках 4-6 таблицы 1 приведены показатели этого же бурового раствора в зависимости от интенсивности воздействия в дезинтеграторе.
В таблице 2 приведены данные об электростабильности, реологических и фильтрационных свойствах заявляемых буровых растворов с различными понизителями фильтрации. Например, реагент биглитал представляет собой смесь битумной мастики с глиталом (ТУ 2458-019-32957739-01), а ЭГТК - эфир глицериновый талловой канифоли. В таблице 2 приведены также данные о показателях фильтрации, динамическом напряжении сдвига, электростабильности бурового раствора, пластической вязкости и скорости вращения дисков дезинтегратора при введении в буровой раствор таких понизителей фильтрации, как талловое масло (ТУ 13-0281078-119-89, ТУ 13-00281074-26-95), биглитал, ЭГТК (ТУ 13-00281074-162-95) в сочетании с битумной мастикой (ТУ 1415-001-5) в случае, когда дезинтегратор не используется, а также при дезинтеграторной активации бурового раствора.
Используемый для приготовления буровых растворов дезинтегратор представляет собой аппарат ударного действия, в котором два вращающихся навстречу диска оснащены пальцами-билами (см. В.И.Молчанов, О.Г.Селезнева, Е.Н.Жирнов. Активация минералов при измельчении. М., 1988, с.159-160). Пальцы-билы одного диска при вращении проходят между пальцами-билами другого диска. Измельчение - активация проводится посредством многократных ударов, частота которых зависит от скорости вращения дисков. При этом чем больше число ударов, придаваемых частицам вещества, и, следовательно, меньше интервал между следующими друг за другом ударами, тем сильнее активация материалов, которые подвергают дезинтеграторной обработке.
Заявляемые растворы приготавливают путем ввода компонентов раствора в определенной последовательности: углеводородная среда→эмультал→реагенты понизители фильтрации→органобентонит→водная фаза. Приготовленную смесь подвергают воздействию механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг осей в противоположных направлениях двумя дисками, оснащенными пальцами-билами. Диски выполнены таким образом, что при их вращении пальцы-билы первого диска расположены между пальцами-билами второго диска. Для оценки степени влияния дезинтеграторной обработки на технологические показатели бурового раствора использовали следующую методику. Вначале готовили с помощью лабораторной мешалки буровой раствор. Затем буровой раствор подвергался дезинтеграторной обработке в режиме, характеризующемся скоростью вращения дисков с пальцами-билами, равной от 6000 до 18000 об/мин.
3
Результаты проведенной экспериментальной проверки буровых растворов на углеводородной основе, приведенные в таблицах 1 и 2, показывают, что для поддержания показателя фильтрации раствора в пределах ниже 4 см и при увеличении электростабильности до 200 В и более необходимо при приготовлении бурового раствора применить дезинтеграторную обработку в режиме, характеризующемся скоростью вращения дисков от 10000 до 12000 об/мин (табл.2, п.1.2, 1.3, 2.2, 2.3, 3.2, 3.3, 4.2, 4.3, 5.2, 5.3, 6.2, 6.3, 7.2, 7.3, 8.2, 8.3, 9.2, 9.3, 10.2, 10.3). Дальнейшее увеличение интенсивности воздействия (увеличение числа оборотов) практически не меняет показатели раствора (см. табл.2, п.1.4, 2.4, 3.4, 4.4, 5.4, 6.4, 7.4, 8.4, 9.4, 10.4), но приводит к росту энергозатрат на активацию раствора. Уменьшение интенсивности дезинтеграторной активации приводит к ухудшению показателей раствора и снижению степени активации раствора (см. п.1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 5.1, 6.1, 7.1, 8.1, 9.1, 10.1, табл.2).
Буровой раствор на углеводородной основе
Таблица 1.
№
Состав раствора, %
Ф, см<sup>3</sup>
U, B
τ<sub>0</sub>, Па
η, мПа·с
n, об/мин
1
2
3
4
5
6
7
1
Дизельное топливо 34
8
50
11
22
Минерализованная вода 61
Эмультал 2,0
СМАД-1 2,0
Органобентонит 2,0
2
Дизельное топливо 31
5
50
9
34
Минерализованная вода 60
Эмультал 2,0
СМАД-1 5,0
Органобентонит 2,0
3
Дизельное топливо 33
10
менее 50
3
30
Минерализованная вода 60
Эмультал 1,0
СМАД-1 5,0
Органобентонит 1,0
4
Дизельное топливо 35
8
100
13
20
6000
Минерализованная вода 59
7
200
14
20
9000
Эмультал 2,0
3
500
20
22
10000
СМАД-1 2,0
2
600
22
23
12000
Органобентонит 2,0
4
600
18
23
15000
5
Дизельное топливо 35
5
100
11
35
6000
Минерализованная вода 56
5
250
13
33
9000
Эмультал 2,0
2
650
22
26
10000
СМАД-1 5,0
1
700
25
25
12000
Органобентонит 2,0
3
650
19
27
15000
6
Дизельное топливо 35
9
50
4
32
6000
Минерализованная вода 58
8
150
6
28
9000
Эмультал 1,0
3
500
11
24
10000
СМАД-1 5,0
2
500
13
24
12000
Органобентонит 1,0
4
500
11
26
15000