способ приготовления эмульсионного бурового раствора

Формула изобретения

1. Способ приготовления эмульсионного бурового раствора, включающий перемешивание водного раствора глинопорошка с последующим введением в него углеводородного компонента до получения эмульсии, отличающийся тем, что полученную эмульсию подвергают механохимической активации с помощью аппарата ударного действия, снабженного вращающимися дисками, причем скорость вращения дисков устанавливают от 13500 об/мин до 14500 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 приготовления глинопорошка путем дезинтегрирования (патент РФ № 2209824, C09K 7/04, опубл. 2003.08.10), в котором после механической активации дополнительно проводят термическую активацию газообразным теплоносителем путем термического удара при температуре указанного теплоносителя от 150° до 550°С. Указанный способ обеспечивает увеличение выхода бурового раствора из глинопорошка. Недостатком данного способа являются большие энергетические затраты.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ приготовления эмульсионного раствора (Кистер Э.Г. Эмульсионные глинистые растворы. М.: ГОСИНТИ, 1958, стр.40), заключающийся в перемешивании водного раствора глинопорошка с добавлением нефти для улучшения структурно-реологических, фильтрационных и смазывающих характеристик раствора. Недостатком известного способа является низкая эффективность обработки раствора.

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

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности обработки эмульсионного бурового раствора, а именно улучшение его структурно-реологических, фильтрационных и смазывающих характеристик.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе приготовления эмульсионного бурового раствора, включающем перемешивание водного раствора глинопорошка с последующим введением в него углеводородного компонента до получения эмульсии, полученную эмульсию подвергают механохимической активации с помощью аппарата ударного действия, снабженного вращающимися дисками. Скорость вращения дисков устанавливают от 13500 об/мин до 14500 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 друг другу 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 осуществляется 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 подвергаются дезинтеграторной обработке.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Вначале перемешивают водный раствор глинопорошка. Затем в водный раствор глинопорошка добавляют углеводородный компонент до получения эмульсии. После этого полученную эмульсию 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 устанавливают от 13500 об/мин до 14500 об/мин.

Таким же образом готовят составы для лабораторных исследований для оценки степени влияния дезинтеграторной обработки на свойства эмульсионного бурового раствора. Вначале приготавливают с помощью лабораторной мешалки водный раствор с четырехпроцентным содержанием глинопорошка. После этого вводят углеводородный компонент в водный раствор глинопорошка. Затем полученную эмульсию подвергают обработке в дезинтеграторе при различной интенсивности воздействия, т.е. при различных скоростях вращения дисков дезинтегратора, и замеряют показатели свойств полученного бурового раствора.

Данные проведенной экспериментальной проверки свойств эмульсионного бурового раствора, приготовленного по предлагаемому способу, приведены в таблице, где К_тр - коэффициент трения фильтрационной корки, Ф - показатель фильтрации (см³ за 30 мин), ₀ - динамическое напряжение сдвига (Па).

В качестве глинопорошка применяют, в частности, бентонитовый глинопорошок марки ПБМБ. В качестве углеводородного компонента используют нефть (п.п.4, 5, 6 табл.), дизельное топливо (ДТ) (п.п.1, 2, 3 табл.), масла растительного происхождения (п.7 табл.). Как видно из таблицы, дезинтеграторная обработка эмульсионного бурового раствора позволяет улучшить свойства раствора (фильтрация, динамическое напряжение сдвига, коэффициент трения фильтрационной корки). По данным экспериментальной проверки выбирают оптимальный режим дезинтеграторной обработки, который составляет 13500-14500 об/мин. При увеличении скорости вращения дисков дезинтегратора (в табл. - 16000 об/мин) улучшения показателей раствора не отмечается, а энергетические затраты возрастают. При уменьшении скорости вращения дисков (в табл. - 12000 об/мин) эффективность дезинтеграторной обработки падает, т.к. возрастает показатель фильтрации (замеряют на фильтр-прессе «OFITE») и коэффициент трения фильтрационной корки (замеряют на приборе КТК-2), а динамическое напряжение сдвига уменьшается (замеряют на приборе CHANDLER 3500LS).

Реализация предлагаемого изобретения позволяет повысить эффективность обработки бурового раствора: улучшить структурно-реологические, фильтрационные и смазывающие свойства эмульсионного бурового раствора в процессе его приготовления.

Таблица
№	Состав раствора	Режим активации, об/мин	Показатели раствора
Ктр	Ф	0
1	Вода + 4% бентонит + 5% ДТ		0,2867	38	1
12000	0,1899	34	3,4
13500-14500	0,1007	28	6,4
16000	0,1007	28	5,9
2	Вода + 4% бентонит + 10% ДТ		0,1944	24	2
12000	0,1405	20	3,4
13500-14500	0,0612	17	6,9
16000	0,0612	17	5,9
3	Вода + 4% бентонит + 20% ДТ		0,1584	19	3
12000	0,1051	17	4,4
13500-14500	0,0568	13	7,3
16000	0,0568	12	6,2
4	Вода + 4% бентонит + 5% нефть		0,2706	34	1
12000	0,1822	32	3,8
13500-14500	0,0967	27	6,4
16000	0,0952	27	5,4
5	Вода + 4% бентонит + 10% нефть		0,1864	22	2,4
12000	0,1315	18	4,4
13500-14500	0,0534	13	7,4
16000	0,0512	14	6,4
6	Вода + 4% бентонит + 20% нефть		0,1502	17	3,8
12000	0,0836	15	6,4
13500-14500	0,0506	12	7,8
16000	0,0498	12	6,4
7	Вода + 4% бентонит + 10% растительное масло		0,1810	19	2,4
12000	0,1206	16	3,4
13500-14500	0,0502	11	4,4
16000	0,0502	10	4,4