Патент на изобретение №2398002
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) БУРОВАЯ ПРОМЫВОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ
(57) Реферат:
Изобретение относится к буровым промывочным растворам и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Технический результат – уменьшение величины предельного напряжения сдвига, при сохранении высокого значения вязкости, низкого значения водоотдачи и высокого значения солестойкости. Буровая промывочная жидкость на водной основе содержит, вес.%: глина 0,1-5,0; карбоксиметилцеллюлоза 0,3-0,4; избыточный ил биологических очистных сооружений 5,0-10,0; вода – остальное. 2 табл.
Изобретение относится к буровым промывочным растворам и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Известны безглинистые буровые промывочные жидкости на водной основе, в которые с целью повышения солестойкости введены измельченные гуматосодержащие вещества, например бурый уголь, каустическая сода и гидроокись двухвалентного металла. Известны также безглинистые промывочные жидкости, насыщенные солью, к раствору которых добавляют конденсированную сульфитспиртовую барду, крахмал, нефть. Например, авт.св. 299637, 299638, Е21В 21/04. Недостатки известных составов безглинистых буровых промывочных жидкостей заключаются в том, что одни, решая вопросы стабилизации раствора по солестойкости, ухудшают свойства промывочных жидкостей в сравнении с глинистыми растворами по формированию пены, другие, напротив, не применимы в минерализованных средах, третьи имеют сложную технологию приготовления, дефицитны или дороги. Наиболее близким по технической сущности и технологическому эффекту является буровой глинистый раствор на водной основе, стабилизированный карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ). Например, авт.св. 459579, Е21В. Недостатком глинистого бурового раствора с КМЦ являются свойства, связанные с достаточно высоким содержанием глины в составе раствора, такие как поглощения раствора при бурении и осложнения при освоении скважины, связанные с попаданием бурового раствора в продукцию скважин (формирование стойких ловушечных эмульсий) и с относительно высоким значением статического предельного напряжения сдвига (прихват бурового инструмента). Целью изобретения является улучшение технологических и экономических показателей бурового раствора, заключающееся в уменьшении величины предельного напряжения сдвига, при сохранении высокого значения вязкости, низкого значения водоотдачи и высокого значения солестойкости. Поставленная цель достигается тем, что буровая промывочная жидкость на водной основе, включающая глину и карбоксиметилцеллюлозу – КМЦ, дополнительно содержит избыточный ил биологических очистных сооружений, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Буровая промывочная жидкость готовится гидроразмывом в емкости осадка избыточного ила с глинопорошком, затем добавляется в необходимом количестве в буровой раствор КМЦ путем подачи его под струю суспензии и последующим достижением однородного состава при рециркуляции по схеме: емкость – насос – емкость. Улучшение технологических свойств буровой промывочной жидкости на основе избыточного ила БОС заключается в уменьшении величины предельного напряжения сдвига, при сохранении высокого значения вязкости, низкого значения водоотдачи и солестойкости. При относительно низкой концентрации дисперстной фазы, не превышающей 16%, буровая жидкость имеет хорошие реологические характеристики, определяемые вязкостью и величиной статического напряжения сдвига, см. табл.1. Улучшение экономических показателей заключается в уменьшении вероятности поглощения буровой жидкости, осложнений при бурении скважин, использования недорогого реагента (избыточного ила), который является отходом водоочистки БОС и улучшения экологии при бурении скважин. В качестве избыточного ила БОС использовался избыточный ил биологических очистных сооружений с иловых карт очистных сооружений ОАО “Уфанефтехим” Республика Башкортостан. Из данных табл.1 следует, что в сравнении с глинистыми растворами, см. опыт 1, предлагаемый состав достаточно эффективно снижает водоотдачу, см. опыты с 8 по 13, столь же успешно как и в прототипе, см. опыты со 2 по 4. Добавки ила БОС снижают водоотдачу глинистого раствора, см. опыт 6, но при этом он обладает недостаточной солестойкостью, см. опыт 7. Предлагаемый состав с добавкой КМЦ обладает достаточно высокой солестойкостью, см. опыты 10, 13, в сравнении с глинистым раствором, см. опыт 1. При этом предлагаемый состав обладает достаточно эффективной реологией, низкой величиной водоотдачи и хорошей солестойкостью при относительно низкой величине содержания глины в растворе, см. опыты с 5 по 13, в сравнении с прототипом, см. опыты с 1 по 4. По существу, предлагаемый состав может применяться без использования глины как безглинистый буровой раствор, см. опыты с 5 по 7 и опыты с 8 по 13, в сравнении с опытами 14-18. Меньшая величина статического предельного напряжения сдвига уменьшает возможность осложнений при временных остановках в процессе бурения. Суспензии избыточного ила эффективно снижают поглощение бурового раствора, т.к. добавки ила существенно (многократно) повышают сопротивление фильтрации водной суспензии, см. табл.2, что позволяет крайне эффективно использовать суспензии избыточного ила в процессах нефтеотдачи пластов. В отличие от глин частицы ила не пептизируют (коллидное растворение глин под действием электролитов), и при этом не происходит размыв суспензии под действием электролитов пластовых вод. Попадание предлагаемой буровой жидкости в продукцию скважин не приводит к осложнениям в подготовке нефти, т.к. при низком содержании глины или в отсутствии глины не происходит интенсивное поглощение ПАВ и деэмульгатора с формированием стабильной (ловушечной и амбарной) эмульсии как это обычно происходит при попадании бурового раствора в продукцию скважин. Имеются и другие положительные экологические аспекты применения предлагаемой буровой промывочной жидкости, связанные с уменьшением объема (веса) отработанного бурового раствора.
В табл.2 представлены данные по фильтрации через образцы породы пласта (керн) в виде Фактора сопротивления (Ф.С.), Остаточного фактора сопротивления (О.Ф.С.) и коэффициента фильтруемости (К.Ф.). Из сравнения данных по растворам полимеров (ПАА и КМЦ) и суспензии избыточного ила следует, что растворы полимеров создают незначительное сопротивление фильтрации в сравнении с суспензией избыточного ила БОС, см. Ф.С., причем сопротивление потоку воды в пласте (О.Ф.С.) может быть в десятки раз выше. Растворы полимеров фильтруются в пласте идеально, К.Ф. больше 5. Избыточный ил фильтруется умеренно К.Ф.=1,7, глинистые суспензии фильтруются плохо, К.Ф. меньше 1,0 и значения О.Ф. и О.Ф.С. не измерялись вследствие закупорки торца керна.
Пример 1. Готовится суспензия буровой промывочной жидкости следующего состава, вес.%: глина 3,5; ил БОС 10,0; КМЦ 0,33; остальное вода – 86,17%, с последующим перемешиванием до получения однородного состава. Полученный буровой раствор обладает малой водоотдачей, см. опыт 16 в табл.1, высокой вязкостью при относительно низком значении предельного напряжения сдвига. Т.е. имеет лучшие реологические характеристики в сравнении с прототипом, см. опыт 2 в табл.1. Кроме того, полученный буровой раствор обладает хорошей солестойкостью, см. опыт 16 и 17 в табл.1. Пример 2. Готовится суспензия буровой промывочной жидкости следующего состава, вес.%: глина 6,5; ил БОС 2,5; КМЦ 0,4; остальное вода – 90,6. При концентрации избыточного ила в буровом растворе меньше заявленного значения в 5%, см. опыт 14 в табл.1, у бурового раствора ухудшаются реологические характеристики, т.е. снижается вязкость раствора при повышении величины предельного напряжения сдвига. Пример 3. Готовится суспензия буровой промывочной жидкости следующего состава, вес.%: глина 3,5; ил БОС 20,0; КМЦ 0,33; остальное вода – 76,17. При концентрации избыточного ила в буровом растворе больше заявленного значения в 10%, см. опыт 19 в табл.1, буровой раствор при перемешивании теряет подвижность даже при относительно невысоком содержании в нем глины и является непригодным для работы. При оптимальной концентрации избыточного ила в 5-10% изменение содержания глины от 0,1% до 5,0% слабо влияет на реологию буровой жидкости. Например, сравнить опыты 5, 6, 8, 9, 10, 13 с опытами 14-19. При концентрации глины выше 5,0%, см. опыт 6 и опыт 7 в табл.1, растет величина предельного напряжения сдвига. Концентрацию глины в буровой жидкости меньше 0,1% трудно добиться, в особенности при прохождении (бурении) глинистых слоев. Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения определяется использованием более дешевого (избыточный ил БОС является отходом очистных сооружений промышленного предприятия) и эффективного реагента. Важное экономическое значение имеет сокращение вероятности возникновения аварийных ситуаций при бурении скважин, а также улучшение экологии при бурении скважин и снижение вероятности осложнений в подготовке нефти при освоении скважин после проведения буровых работ.
Формула изобретения
Буровая промывочная жидкость на водной основе, включающая глину и карбоксиметилцеллюлозу – КМЦ, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит избыточный ил биологических очистных сооружений при следующем соотношении компонентов, вес.%:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
п/п