[1]Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно к буровым растворам, которые подходят как для бурения транспортного ствола, представленного терригенными породами, так и для вскрытия продуктивных пластов наклонно-направленных и горизонтальных скважин со сверхдальними отходами.
[2]Известен безглинистый буровой раствор, который применяется для вскрытия продуктивных пластов горизонтальных скважин и наклонно-направленных скважин с отходом от вертикали более 1000 м, содержащий мас.%:
[3]| биополимер АСГ-1 или Ритизан-М | 0,30-0,80 |
| модифицированный крахмал | 1,00-2,50 |
| органическую ингибирующую добавку | |
| ФК-2000 Плюс М | 8,00-12,00 |
[4]| хлорид калия | | 1,50-3,00 |
| мраморную крошку | | 1,50-3,00 |
[6]Недостатком данного раствора является то, что безглинистые растворы являются дорогостоящими за счет наличия биополимеров (патент РФ №2318855, МПК C09K 8/08, оп. 10.03.2008).
[7]Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению, принимаемым нами за прототип, является малоглинистый буровой раствор, используемый для бурения продуктивных пластов и геофизических исследований нефтяных и газовых скважин, который содержит, мас.%:
[8]| глина бентонитовая | 2,00-3,00 |
| карбоксиметилцеллюлоза | 0,10-0,15 |
| крахмал | 1,00-2,00 |
| реагент для регулирования | |
| удельного электрического сопротивления | |
| пентамеры пропилена | 1,00-5,00 |
| карбонатный утяжелитель | 5,00-8,00 |
| смазочная добавка Lubriol W | 0,10-0,50 |
| вода | остальное |
[9]Недостатками данного раствора являются повышенное содержание глины, которое существенно снижает качество вскрытия продуктивного пласта, а также отсутствие в составе ингибитора набухания глин, что ограничивает его применение при проводке скважин в условиях залегания глиносодержащих пород (глины, аргиллиты, глинистые сланцы, алевролиты), склонных к набуханиям, осыпям и обвалам (патент РФ №2327726, МПК C09K 8/24, оп. 27.06.2008).
[10]Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является снижение себестоимости бурового раствора в отсутствии дорогостоящих биополимеров за счет применения недорогих реагентов отечественного производства, благодаря которым сохраняется удерживающая способность при бурении наклонных и горизонтальных стволов и осуществляется эффективный вынос шлама из скважины. А именно, создание глинистого бурового раствора с низким содержанием глинистой фазы и сохранением необходимых фильтрационных и структурно-реологических свойств.
[11]Указанная техническая задача решается тем, что буровой раствор, содержащий глину бентонитовую, регулятор фильтрации, карбонатный утяжелитель, смазочную добавку и воду, согласно изобретению, в качестве регулятора фильтрации содержит реагент СТАРФЛОК, в качестве карбонатного утяжелителя - разнофракционный мрамор молотый, в качестве смазочной добавки – ЛУБРИКАНТ БЛ, для пептизации бентонитовой глины - гидроксид натрия, модифицирующие глину добавки РЕГВИЗ и РЕАГЕНТ «НВ» марки К, для предотвращения преждевременной ферментативной деструкции реагента СТАРФЛОК – бактерицид и для предотвращения набухания и осыпания глиносодержащих пород может содержать хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
[12]| Глина бентонитовая | 1,00-2,00 |
| Регулятор фильтрации СТАРФЛОК | 2,00-3,00 |
| Смазочная добавка ЛУБРИКАНТ БЛ | 2,00-3,00 |
| Гидроксид натрия | 0,10-0,30 |
| Бактерицид | 0,03-0,05 |
| Модифицирующая глину добавка РЕГВИЗ | 0,07-0,15 |
| Модифицирующая глину добавка РЕАГЕНТ «НВ» марки К | 0,15-0,25 |
| Разнофракционный мрамор молотый | до 29,00 |
| Хлорид натрия | 0,00-20,00 |
| Вода | остальное |
[13]Решение поставленной технической задачи изобретения обеспечивается благодаря следующему. Гидроксид натрия способствует дополнительной пептизации бентонитовой глины, вследствие чего увеличивается содержание коллоидных частиц. При вводе добавок на основе солей поливалентных металлов РЕГВИЗ и РЕАГЕНТ НВ марки К происходит модификация частиц бентонита, в результате которой образуются олигомерные и полимерные частицы, способствующие созданию геля за счет комбинации координационного и кристаллизационно-коагуляционного механизма структурирования. Данные модифицирующие добавки позволяют создавать раствор с таким минимальным содержанием глины бентонитовой без потери необходимых фильтрационных и структурно-реологических свойств. Благодаря данному механизму структурирования система имеет повышенные значения динамического напряжения сдвига (ДНС), вязкости при низких скоростях сдвига (ВНСС) и быстроформирующуюся структуру при низкой концентрации глинистой фазы. Бактерицид предотвращает преждевременную ферментативную деструкцию реагента СТАРФЛОК. Для предотвращения набухания и осыпания глиносодержащих пород (глины, аргиллиты, сланцы, алевролиты) в буровой раствор вводят NaCl, при этом коагулирующего действия на модифицированную бентонитовую глину не происходит.
[14]Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами приготовления бурового раствора в лабораторных условиях.
[16]К 855,5 г водопроводной воды при перемешивании на лабораторной мешалке добавляют 1 г гидроксида натрия. После полного растворения реагента вводят 10 г бентонитовой глины и диспергируют ее в течение 15 мин на высокоскоростном миксере (11 000об/мин). Не прекращая перемешивания, с интервалом в 15 мин, последовательно вводят 1,5 г модифицирующей добавки РЕГВИЗ, 1,5 г РЕАГЕНТА «НВ» марки К, 30,0 г реагента СТАРФЛОК совместно с 0,5 г бактерицида, 80,0 г мрамора молотого и 20,0 г смазочной добавки ЛУБРИКАНТ БЛ. После ввода всех компонентов раствор перемешивают 10 мин на высокоскоростном миксере и 10 мин на лабораторной мешалке.
[18]К 811,5 г водопроводной воды при перемешивании на лабораторной мешалке добавляют 1 г гидроксида натрия. После полного растворения реагента вводят 15 г бентонитовой глины и диспергируют ее в течение 15 мин на высокоскоростном миксере (11 000 об/мин). Не прекращая перемешивания, с интервалом в 15 мин, последовательно вводят 0,7 г модифицирующей добавки РЕГВИЗ, 1,5 г РЕАГЕНТА «НВ» марки К, 20,0 г реагента СТАРФЛОК совместно с 0,3 г бактерицида, 80,0 г мрамора молотого, 50,0 г хлорида натрия и 20,0 г смазочной добавки ЛУБРИКАНТ БЛ. После ввода всех компонентов раствор перемешивают 10 мин на высокоскоростном миксере (11 000 об/мин) и 10 мин на лабораторной мешалке.
[19]Аналогичным образом готовят другие составы бурового раствора «ГИДРОГЕЛЬ» и прототипа с различным соотношением ингредиентов.
[20]В таблице 1 приведены данные о компонентных составах заявляемого и известного (прототипа) буровых растворов.
[21]Определение технологических показателей заявляемого бурового раствора «ГИДРОГЕЛЬ» и прототипа проводилось после выдерживания приготовленного раствора при температуре 25°С в течение 16 часов.
[22]Таблица 1 - Составы бурового раствора «ГИДРОГЕЛЬ» и прототипа
[23]| Наименование компонента | Составы буровых растворов, масс.% |
| Заявляемый | Прототип |
| №1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | №7 | №8 | №9 |
| Техническая вода | 85,55 | 81,15 | 76,75 | 72,6 | 80,05 | 68,75 | 50,69 | 43,69 | 81,85 |
| Глина бентонитовая | 1,0 | 1,5 | 1,5 | 2,0 | 1,5 | 2,0 | 1,7 | 1,7 | 2,5 |
| Карбоксиметилцеллюлоза | -- | -- | | -- | -- | -- | -- | -- | 0,15 |
| СТАРФЛОК | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 3,0 | 2,0 | 3,0 | 3,0 | 2,0 |
| Пентамеры пропилена | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 5,0 |
| Смазочная добавка «Лубрикант БЛ» | 2,0 | 2,0 | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 0,5 |
| Хлорид натрия | -- | 5,0 | -- | 5,0 | 5,0 | 7,5 | 13,0 | 20,0 | -- |
| Гидроксид натрия | 0,1 | 0,1 | 0,3 | 0,15 | 0,1 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | -- |
| Бактерицид | 0,05 | 0,03 | 0,05 | 0,03 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | -- |
| Модифицирующая глину добавка РЕГВИЗ | 0,15 | 0,07 | 0,15 | 0,07 | 0,15 | 0,15 | 0,07 | 0,07 | -- |
| Модифицирующая глину добавка РЕАГЕНТ «НВ» марки К | 0,15 | 0,15 | 0,25 | 0,15 | 0,15 | 0,25 | 0,19 | 0,19 | -- |
| Мрамор молотый (разнофракционный) | 8,0 | 8,0 | 16,0 | 16,0 | 8,0 | 16,0 | 29,0 | 29,0 | 8,0 |
[24]Технологические показатели буровых растворов определялись в соответствии с ГОСТ 33213-2014 (ISO 10414-1:2008):
[25]– показатель фильтрации (ПФ, см3/30мин) определялся при перепаде давления 0,7 МПа на фильтр-прессе «OFITE»;
[26]– пластическая вязкость (ПВ, мПа∙с) определялась на ротационном вискозиметре «OFITE» при 49°С;
[27]– динамическое напряжение сдвига (ДНС, фунт/100фут2) определялось на ротационном вискозиметре «OFITE» при 49°С;
[28]– статическое напряжение сдвига за 10 с и 10 мин покоя (СНС10/10, фунт/100фут2) определялись на ротационном вискозиметре «OFITE» при 49°С;
[29]– рН определялся рН-метром;
[30]– вязкость при низких скоростях сдвига (ВНСС, мПа∙с) определялась на ротационном вискозиметре «Brookfield».
[31]Увеличение высоты образца глины, %, находящегося в среде бурового раствора в течение 72 часов при температуре 50°С оценивалась на приборе «OFITE Dinamic Linear Swellmeter».
[32]В таблице 2 приведены технологические показатели бурового раствора «ГИДРОГЕЛЬ» и прототипа.
[33]Таблица 2 - технологические показатели бурового раствора «ГИДРОГЕЛЬ» и прототипа
[34]| Параметры | Растворы по таблице 1 |
| Буровой раствор «ГИДРОГЕЛЬ» | Прототип |
| №1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | №7 | №8 | №9 |
| после старения при 25°С в течение 16 часов |
| Температура замера реологии, °С | 49 | 49 | 49 | 49 | 49 | 49 | 49 | 49 | 49 |
| ПВ, мПа∙с | 17 | 8 | 19 | 13 | 8 | 15 | 14 | 17 | 9,2 |
ДНС,
фунт/100 фут2 | 27 | 17 | 31 | 22 | 19 | 25 | 30 | 33 | 6,8 |
СНС10/10,
фунт/100 фут2 | 10/13 | 7/9 | 12/14 | 11/14 | 9/10 | 12/14 | 13/16 | 15/17 | 2,4/13,9 |
| ПФ, см3/30мин | 4,5 | 4,2 | 4,9 | 3,8 | 3,2 | 3,1 | 3,2 | 3,6 | 2,3 |
| pH | 10,23 | 9,11 | 10,15 | 9,30 | 9,0 | 10,2 | 10,0 | 10,1 | 9,7 |
| ВНСС, мПа·с | 38200 | 24600 | 41000 | 35400 | 27500 | 39000 | 74100 | 40000 | 13100 |
| Увеличение высоты образца глины, % | 31,3 | 25,1 | 32,8 | 24,8 | 21,4 | 21,2 | 18,5 | 15,3 | 33,3 |
[35]Полученные данные по технологическим показателям показывают, что заявляемый буровой раствор «ГИДРОГЕЛЬ» имеет необходимые фильтрационные свойства (показатель фильтрации менее 5 см3/30мин) и достаточное увеличение высоты образца глины, что обеспечивает устойчивость стенок скважины. Благодаря наличию в составе уникальных модифицирующих добавок заявляемый буровой раствор имеет высокие значения ДНС и ВНСС при минимальном количестве глины и пониженных значениях пластической вязкости, благодаря которым улучшается очистка ствола в наклонных и горизонтальных участках; также раствор имеет быстроформирующуюся структуру, что указывает на его качественную удерживающую способность. При всем при этом состав раствора является финансово доступным в отсутствии дорогостоящих биополимеров.
