способ приготовления бурового раствора с использованием акрилового полимера

Формула изобретения

1. Способ приготовления бурового раствора, включающий перемешивание водного раствора глинопорошка с последующим введением в него понизителя фильтрации, в качестве которого используют акриловый полимер, отличающийся тем, что полученный раствор подвергают механохимической активации с помощью аппарата ударного действия, снабженного вращающимися дисками, причем скорость вращения дисков устанавливают от 9000 об/мин до 10000 об/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве аппарата ударного действия используют дезинтегратор, у которого диски снабжены пальцами-билами и вращаются вокруг своих осей в противоположных направлениях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может применяться при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен способ химической обработки буровых растворов (SU № 624912, C09K 7/02, опубл. 1978.09.25) путем введения в него акрилового полимера, в качестве которого используют гидролизованный полимер метакриловой кислоты и метакриламида. Данный способ позволяет обеспечить снижение водоотдачи в условиях минеральной и хлоркальциевой агрессии, но не позволяет снизить расход понизителя фильтрации - акрилового полимера.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ приготовления бурового раствора, заключающийся в перемешивании водной смеси глинопорошка с добавкой химического реагента, в качестве которого используется акриловый полимер-понизитель фильтрации (Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. - М.: «Недра», 1972, с.190-198). Недостатком данного способа является большой расход понизителя фильтрации при приготовлении бурового раствора.

Задачей изобретения является разработка способа приготовления бурового раствора, обладающего улучшенными фильтрационными свойствами.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является снижение расхода понизителя фильтрации - акрилового полимера - при приготовлении бурового раствора.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе приготовления бурового раствора, включающем перемешивание водного раствора глинопорошка с последующим введением в него понизителя фильтрации, в качестве которого используют акриловый полимер, полученный раствор подвергают механохимической активации с помощью аппарата ударного действия, снабженного вращающимися дисками. Скорость вращения дисков устанавливают от 9000 об/мин до 10000 об/мин. В качестве аппарата ударного действия используют дезинтегратор, у которого диски снабжены пальцами-билами и вращаются вокруг своих осей в противоположных направлениях.

В предлагаемом изобретении используют дезинтегратор, представляющий собой аппарат ударного действия, в котором два вращающихся навстречу диска оснащены пальцами-билами (Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении. - М.: Недра, 1988, стр.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, воздействующих на частицы вещества, и, следовательно, меньше интервал между следующими друг за другом ударами, тем сильнее активация материалов, которые подвергаются дезинтеграторной обработке.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Вначале перемешивают водный раствор глинопорошка. Затем в водный раствор глинопорошка добавляют понизитель фильтрации, в качестве которого используют акриловый полимер. После этого полученный раствор подвергают механохимической активации с помощью дезинтегратора с вращающимися вокруг своих осей в противоположных направлениях двумя дисками, снабженными пальцами-билами. Диски выполнены таким образом, что при их вращении пальцы-билы первого диска расположены между пальцами-билами второго диска. При этом скорость вращения дисков устанавливают от 9000 об/мин до 10000 об/мин. В качестве глинопорошка применяют, в частности, бентонитовый глинопорошок марки ПБМБ.

Таким же образом готовят составы для лабораторных исследований для оценки степени влияния дезинтеграторной обработки на стабилизирующие свойства понизителя фильтрации, в качестве которого используют акриловый полимер. Вначале приготавливают с помощью лабораторной мешалки водный раствор с четырехпроцентным содержанием глинопорошка. Затем, для того, чтобы исключить снижение показателя фильтрации раствора, которое может происходить за счет активации глинистой фазы раствора, водный раствор глинопорошка подвергают дезинтеграторной обработке со скоростью вращения дисков 15000 об/мин. Дезинтеграторную обработку продолжают до того момента, когда снижения показателя фильтрации уже не происходит. Затем в водный раствор глинопорошка вводят понизитель фильтрации - акриловый полимер - и перемешивают его в лабораторной мешалке в течение двух часов. После этого замеряют показатель фильтрации, который принимают за показатель фильтрации бурового раствора, приготовленного по известному способу. Подготовленный таким образом буровой раствор подвергают активации в дезинтеграторе при различной интенсивности воздействия, т.е. при различных скоростях вращения дисков с пальцами-билами, и замеряют показатели фильтрации полученного бурового раствора

Данные проведенной экспериментальной проверки фильтрационных свойств бурового раствора, приготовленного по предлагаемому способу, приведены в таблице. В таблице также приведены данные о расходе понизителя фильтрации при приготовлении бурового раствора как без использования дезинтеграторной обработки, так и с использованием дезинтеграторной обработки. Из таблицы следует, что для снижения показателя фильтрации бурового раствора до 5 (см³ за 30 мин) без дезинтеграторной обработки требуется 0,5% акрилового полимера (см. п.3 таблицы), а после дезинтеграторной обработки - 0,29% акрилового полимера (см. п.11 таблицы). Аналогично, практически с такой же разницей расхода акрилового полимера получены другие значения показателя фильтрации, приведенные в данной таблице. Анализ результатов проверки фильтрационных свойств бурового раствора, приготовленного по предлагаемому способу, показывает, что расход акрилового полимера при приготовлении бурового раствора снижается на 35%-42% (см. п.п.5, 8, 11 таблицы) за счет механохимической активации в дезинтеграторе. По данным экспериментальной проверки выбирают оптимальный режим дезинтеграторной обработки, при котором достигается максимальное снижение расхода акрилового полимера. При этом обеспечивается максимальное снижение показателя фильтрации бурового раствора за счет применения механохимической активации. Вначале, с увеличением скорости вращения дисков дезинтегратора (в табл.от 8000 до 9000 об/мин), показатель фильтрации бурового раствора снижается и достигает минимального значения при скорости вращения 9000 об/мин - 10000 об/мин. При дальнейшем увеличении скорости вращения дисков дезинтегратора (в табл.- до 12000 об/мин) значение показателя фильтрации не меняется, следовательно, снижения расхода понизителя фильтрации не происходит, а энергозатраты возрастают. Таким образом, оптимальный режим дезинтеграторной обработки составляет от 9000 об/мин до 10000 об/мин.

Реализация предлагаемого изобретения позволяет снизить расход понизителя фильтрации за счет улучшения фильтрационных свойств бурового раствора в результате его механохимической активации в процессе приготовления.

Способ приготовления бурового раствора с использованием акрилового полимера
№ п/п	Добавка понизителя фильтрации - акрилового полимера - в раствор, мас.%	Показатель фильтрации, (см3 за 30 мин)	Снижение расхода понизителя фильтрации - акрилового полимера, %	Режим активации, об/мин
Показатели бурового раствора, приготовленного по известному способу
1	0,2	10	-	-
2	0,3	8	-	-
3	0,5	5	-	-
Показатели бурового раствора, приготовленного по предлагаемому способу
4	0,13	14	-	8000
5	0,13	10	35	9000-10000
6	0,13	10	-	12000
7	1,92	10,5	-	8000
8	1,92	8	36	9000-10000
9	1,92	8	-	12000
10	0,29	8	-	8000
11	0,29	5-	42	9000-10000
12	0,29	5	-	12000