катионноингибирующий буровой раствор

Формула изобретения

Катионноингибирующий буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и полимер хлорида диаллилдиметиламмония (Полидадмах), отличающийся тем, что в качестве дополнительного ингибитора глин и понизителя фильтрации используют катионный сополимер акриламида при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок	6-8
Полидадмах	3-6
Катионный сополимер акриламида	0,2-0,4
Вода	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород.

Из уровня техники известен буровой раствор для бурения многолетнемерзлых пород (патент RU 2184756 C1, C09K 7/02, 10.07.2002), содержащий бентонитовый глинопорошок, водорастворимый полимер и воду, в котором в качестве полимера содержится Праестол марок 2510, или 2515, или 2530, или 2540 при соотношении компонентов, мас.%:

Бентонитовый глинопорошок	5
Праестол марки:
2510, 2515	0,01-0,05
2530, 2540	0,005-0,01
Вода	остальное

Недостаток известного состава бурового раствора заключается в низкой ингибирующей способности по отношению к глинам.

Наиболее близким к предлагаемому раствору является буровой раствор, включающий воду, глинопорошок и понизитель фильтрации полиэлектролит ВПК-402 (заявка на изобретение RU 2011142948 А, С09К 8/00, 27.04.2013) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок	5-8
ВПК-402	7-15
Вода	остальное

Недостаток известного состава заключается в значительном расходе реагента ВПК-402 - 7-15 мас.% (35%-й концентрации), что составляет 2,45-5,25% на сухое вещество.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в устранении указанного недостатка, а именно в снижении расхода реагента с сохранением повышенной ингибирующей способности к глинам, сниженного показателя фильтрации, повышенных соле- и термоустойчивости раствора.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что в буровом растворе, включающем воду, глинопорошок и полимер хлорида диаллилдиметиламмония (Полидадмах), в качестве дополнительного стабилизатора глин и понизителя фильтрации используют катионный реагент катионного сополимера акриламида при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинопорошок	6-8
Полидадмах	3-6
Катионный сополимер акриламида	0,2-0,4
Вода	остальное

Для приготовления предлагаемого раствора возможно использование глинопорошка различных марок. Оптимальная концентрация глинопорошка зависит от его марки. В предлагаемом буровом растворе может использоваться бентонитовый глинопорошок любой из марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ, который выпускается в соответствии с ТУ 2164-004-0013836-2006 «Глинопорошок», за исключением модифицированного анионными полимерами. С ухудшением марки глинопорошка концентрация его 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.

Полимер хлорида диаллилдиметиламмония - ПОЛИДАДМАХ синтезируют из диметиламина и аллилхлорида. Продукт представляет собой органическое вещество с высокой плотностью катионного заряда, который нейтрализует положительно заряженные коллоидные частицы. Реагент может изготавливаться в виде растворов (FLOQUATTM FL 35%-й концентрации) или порошков (FLOQUATTM TS от 1,05 до 2, 10% на сухое вещество).

Порошкообразные ПОЛИДАДМАХи имеют насыпную плотность от 0,4 до 0,6. Приблизительная вязкость вещества составляет 15, 50 или 250 сПз в зависимости от серии продуктов. Максимальная рабочая концентрация вещества - 50 г/л. Диапазон температур хранения порошкообразных ПОЛИДАДМАХов FLOQUATTM TS составляет 0-35°C. Время полного растворения в воде при 25°C - 30 дней.

В качестве ускорителя процесса осаждения и флотации в предлагаемом растворе дополнительно содержится катионный сополимер акриламида, такой, например, как Праестол, который представляет собой белый или желтоватый сыпучий порошок, получаемый сополимеризацией акриламида и катионного сомономера на основе акриловой кислоты или акриламида. Стабилизирующее, флокулирующее и гидрофобизирующее действие полимерных добавок Праестол дает возможность поддерживать устойчивость стенок скважин, свести к минимуму обогащение раствора выбуренной породой, повысить технико-экономические показатели бурения. Катионные сополимеры акриламида используются для очистки промывочной жидкости от выбуренной породы и эффективного обезвоживания отходов бурения. Применение катионного сополимера акриламида, например Праестола 655 ВС, в составе предлагаемого раствора способствует повышению нефтеотдачи и выравнивания профиля приемистости, а также позволяет: увеличить охват пласта при заводнении, повысить нефтеотдачу пласта, снизить обводненность добываемой нефти.

Изобретение поясняется Таблицами 1-6. В Таблице 1 приведены результаты исследований по влиянию катионного сополимера акриламида на технологические показатели буровых растворов с содержанием ПОЛИДАДМАХа. Таблица 2 отражает результаты исследований по влиянию катионного сополимера акриламида на устойчивость глин в сравнении с наиболее близким аналогом, принятым заявителем в качестве прототипа.

В Таблице 3 приведены примеры различных марок (со-)полимеров акриламида, Праестола, которые могут быть использованы для приготовления предлагаемого раствора, выпускаемых, например, по ТУ 2216-001-40910172-98.

Таблицы 4-6 отражают результаты проведенных заявителем исследований, которые позволяют сделать вывод о совместимости различных марок Полидадмаха (табл.4) и катионных марок сополимеров акриламида (табл.5) для приготовления раствора, обладающего заданными свойствами (табл.6).

Из Таблиц 1 и 2 следует, что при содержании катионного сополимера акриламида ниже 0,2% показатель фильтрации увеличивается (табл.1, п.3) и не обеспечивается устойчивость пластичных и гидратационно-активных глин (табл.2, п.3). Отсюда минимально допустимое содержание катионного сополимера акриламида составляет 0,2%. Увеличение содержания катионного сополимера акриламида более 0,4% неэффективно (табл.1, п.7, табл.2, п.8), так как приводит к перерасходу реагента.

Таким образом, из Таблиц 1 и 2 следует, что использование ПОЛИДАДМАХа и катионного сополимера акриламида в указанных количествах позволяет снизить показатель фильтрации и сохранить устойчивость глинистых пород.

Предлагаемый буровой раствор может быть приготовлен следующим образом. Сначала перемешивают воду с глинопорошком до его распускания, затем в глинистую суспензию добавляют ПОЛИДАДМАХ, а затем катионный сополимер акриламида и при необходимости баритовый утяжелитель.

Из Таблиц 5, 6 можно видеть, что использование неиногенных и анионных марок сополимеров акриламида приводит к ухудшению стабильности раствора и его расслоению.

Таблица 1
№	Состав раствора, мас.%	Показатели раствора
		Ф, см3	при 25°C				при 82°C
			пл, мПа*с		0, Па		пл, мПа*с		0, Па
Известный раствор
1	6% гл.; 7% ВПК-402; 87% вода	6	29		7,3		17		4,4
2	6% гл.; 15% ВПК-402; 79% вода	3	48		8,3		28		6,8
Предлагаемый раствор
3	6% гл.; 2% Полидадмах; 0,1% Катионный сополимер акриламида; 91,9% вода	>40		17		3,9		14		3,1
4	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,2% Катионный сополимер акриламида; 90,8% вода	10		24		5,8		20		4,9
5	6% гл.; 5% Полидадмах; 0,3% Катионный сополимер акриламида; 88,7% вода	8		28		7,3		22		6,2
6	6% гл.; 6% Полидадмах; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 87.6% вода	4		33		8,3		25		7,5
7	6% гл.; 8% Полидадмах; 0,5% Катионный сополимер акриламида; 85,5% вода	4		42		9,6		28		8,1
Примечание: гл. - глинопорошок марки ПМБВ, ВПК-402 - высокомолекулярный катионный полимер, товарный продукт выпускается в виде 35%-ной конц., Ф - показатель фильтрации, пл - пластическая вязкость, 0 - динамическое напряжение сдвига.

Таблица 2
№	Состав раствора, мас.%	Поведение глинистых образцов, выдержанных в среде раствора в течение 1 сут
		пластичные	гидратационно-активные
Известный раствор (прототип)
1	6% гл.; 7% ВПК-402; 87% вода	набухание отсутствует	набухание и разрушение незначительное
2	6% гл.; 15% ВПК-402; 79% вода	набухание отсутствует	набухание и разрушение незначительное
Предлагаемый раствор
3	6% гл.; 2% Полидадмах; 0,1%; Катионный сополимер акриламида; 91,9% вода	незначительное набухание	набухание и разрушение
4	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,2% Катионный сополимер акриламида; 90,8% вода	набухание отсутствует	набухание и разрушение незначительное
5	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода	набухание отсутствует	набухание и разрушение незначительное
6	6% гл.; 4% Полидадмах; 0,3% Катионный сополимер акриламида; 89,7% вода	набухание отсутствует	набухание и разрушение незначительное
7	6% гл.; 4% Полидадмах; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 89,6% вода	набухание отсутствует	набухание и разрушение незначительное
8	6% гл., 4% Полидадмах, 0,6% Катионный сополимер акриламида, 89,4% вода	набухание отсутствует	набухание и разрушение незначительное

Таблица 3
Характер заряда	Марка флокулянта
Катионный		610 BC, 610 TR	806 ВС
		611 ВС, 611 TR	810 ВС
		650 ВС, 650 TR	822 BS
		644 ВС	851 ВС
		655 BC-K, 655 ВС-В	835 BS
		655 ВС, 655 BC-S, 655 BS	852 ВС
		658 BS, 658 BC-S	845 ВС
			853 ВС, 855 BS
			854 ВС, 857 BS, 854 BC-S
			858 BS
			859 BS
Неионогенный			2500, 2500 С
Анионный	2300 D		2505
			2510
	2540 Н		2515, 2515 TR
			2520
	2300 D		2525
			2530, 2530 TR, CM-302
	2540 Н		2540, 2540 TR
Молекулярная масса	Низкая	Средняя	Высокая

Таблица 4
№	Состав раствора, мас.%	Показатели раствора
		Ф, см3	при 25°C		при 82°C
			пл, мПа*с	0, Па	пл, мПа*с	0, Па
1	6% гл.; 3% FL4540; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода	4	35	8,3	25	7,5
2	6% гл.; 3% FL4450; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода	3,6	34	8,1	28	6,9
3	6% гл.; 3% FL DB 45; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода	3,8	28	7,4	22	7,4
4	6% гл.; 3% FL DB 45 SH; 0,4% Катионный сополимер акриламида; 90,6% вода	4	32	8,7	26	7,4

Таблица 5
№	Состав раствора, масс.%	Показатели раствора
		Ф, см3	при 25°C		при 82°C
			пл, мПа*с	0, Па	пл, мПа*с	0, Па
Добавка катионных марок Праестола
1	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 611 ВС; 90,6% вода	4	28	8,2	24	7,6
2	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 650 ВС; 90,6% вода	4	30	8,8	22	7,4
3	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 644 ВС; 90,6% вода	3,6	32	8,2	22	7,6
4	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 851 ВС; 90,6% вода	3,6	40	9,6	34	8,2
5	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 852 ВС; 90,6% вода	3,8	36	8,6	28	7,3
6	6% гл.; 3% Полидадмах;0,4% Праестол 853 ВС; 90,6% вода	3,6	38	9,4	32	8,1
7	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 854 ВС; 90,6% вода	4	44	9,2	31	8,6
Добавка анионных марок Праестола
8	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 2300D; 90,6% вода	Через 10 час расслоение
9	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 2540TR; 90,6% вода	Через 10 час расслоение
Добавка неионогенных марок Праестола
10	6% гл.; 3% Полидадмах;0,4% Праестол 2500; 90,6% вода	Через 16 час расслоение
11	6% гл.; 3% Полидадмах; 0,4% Праестол 2500С; 90,6% вода	Через 16 час расслоение
Примечание: растворы 1-7 стабильны без признаков расслоения.

Таблица 6
	Состав, %	Совместимость
1	96,6% вода; 3% Полидадмах; 0,4% катионный сополимер акриламида (Праестол катионный)	Стабильный раствор без признаков расслоения
2	96,6% вода; 3% Полидадмах; 0,4% полимер акриламида (Праестол неионогенный)	Раствор расслаивается через 4 часа
3	96,6% вода; 3% Полидадмах; 0,4% сополимер акриламида (Праестол анионный)	Раствор расслаивается через 2 часа