Буровой раствор

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) ЕР 0770661, 02.05.1997963996 , 07.02.19832132351 1, 27.06.19992335762 1, 06.01.2000 Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов, Москва, Недра, 1972, с. 352-355(57) Изобретение относится к буровым растворам с пониженным коэффициентом трения, состоящим из бурового раствора на основе силиката и смазочной добавки, выбранной из группы, включающей гликозиды, алкилполиалкоксиспирты, полимеры на основе сложных эфиров спиртов, аминофосфаты,крахмал, предпочтительно выбранной из группы,включающей алкилполиалкоксиспирты,аминофосфаты и их комбинации.(73) ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ, Б.В. 14680 Данное изобретение относится к буровому раствору с пониженным коэффициентом трения, в частности буровому раствору на основе воды,содержащему силикаты. Такой буровой раствор упоминается в описании и формуле изобретения как буровой раствор на основе силиката. При бурении буровой раствор используют для охлаждения буровой коронки и промывки пустой породы из ствола скважины. Буровой раствор может вызвать дополнительное трение между раствором и стенкой буровой скважины и между раствором и металлическими компонентами операции бурения,такими, как обсадные трубы, бурильная труба и буровая коронка. Это дополнительное трение замедляет операцию бурения, уменьшая скорость бурения и скорость проходки. Дополнительное трение также понижает изменчивость самой операции бурения, в частности степень отклонения ствола скважины, которая может быть достигнута. Буровой раствор на основе силиката имеет высокий коэффициент трения относительно горной породы или металла по сравнению с буровым раствором на углеводородной основе или синтетическим буровым раствором, который представляет собой буровой раствор на основе синтетических углеводородных масел. Однако буровой раствор на углеводородной основе и синтетический буровой раствор вызывают определенную озабоченность с точки зрения защиты окружающей среды и, кроме того, скважины в определенных месторождениях нельзя пробурить,используя раствор с более низким трением. Кроме того, буровой раствор на основе синтетики, как правило, значительно более дорогой по сравнению с буровым раствором на основе силиката, что делает раствор на основе синтетических углеводородных масел экономически менее желательным. Раствор на основе силиката является предпочтительным с точки зрения воздействия на окружающую среду, но показывает высокий коэффициент трения между буровым раствором, стволом скважины и металлическими компонентами. Как правило, более традиционный буровой раствор на основе силиката имеет смазывающую способность, находящуюся в диапазоне от 0,3 или выше. Является желательным понизить коэффициент трения, чтобы увеличить скорость бурения и скорость проходки. Дополнительное преимущество бурового раствора,имеющего более низкий коэффициент трения,состоит в том, что его можно использовать при бурении искривленного ствола скважины. Известен буровой раствор, содержащий буровой раствор, содержащий смазочную добавку в виде тиоэфира (пат. США 4382002, публ. 03.05.85). В патенте США 3 761 410 публ., 25.09.73,раскрыта смазочная композиция для водного бурового раствора,содержащая спирт,сульфатированное касторовое масло и касторовое масло. В патенте США 3 979 303, публ. 07.09.76,описана буровая жидкость,содержащая гетерополисахарид. 2 В заявке ЕР 0770,661, публ. 02.05.97, раскрыта смазочная добавка для водного бурового раствора,который может быть буровым раствором на основе силиката. Известная смазочная добавка представляет собой стерически (пространственно) затрудненный сложный эфир. Ни в одном из указанных источников не раскрыты смазочные добавки к буровому раствору в виде алкилполиалкоксиспиртов, аминофосфатов и их комбинаций. Задача настоящего изобретения заключается в создании бурового раствора на основе силиката или водной основе с коэффициентом трения, по меньшей мере, сравнимым с коэффициентом трения бурового раствора на углеводородной или синтетической основе. Для решения задачи буровой раствор с пониженным коэффициентом трения по настоящему изобретению включает буровой раствор на основе силиката и смазочную добавку, выбранную из группы,включающей гликозиды,алкилполиалкоксиспирты, полимеры на основе сложных эфиров спиртов, аминофосфаты, крахмал и их комбинаций. Количество смазывающей добавки находится в диапазоне от 1 до 15 мас.(кг смазывающей добавки на кг общего количества бурового раствора). Предпочтительной добавкой является гликозид и, более подходяще, глюкозид. Можно использовать глюкозиды с количеством атомов углерода в любом диапазоне. Под этим понимают моно- или полисахариды с углеродными цепями любой длины,разветвленными или неразветвленными. Цепи могут быть присоединены к любому положению любого цикла посредством кислородных, карбоксильных или аминовых мостиков. Глюкозид также может содержать алкильные цепи,замещенные аминогруппой,сложноэфирной группой и гидроксильной группой. Примерами являются 4 гидроксибутилглюкопиранозид, 4-аминобутил-глюкопиранозид,гексадецилфосфато-глюкопиранозид,гексадецилфосфато-глюкопиранозид и триметиламмонийкарбоксиметил-глюкопиранозид. Примером алкилполиалкоксиспирта является триэтиленоксинонилглюкопиранозид. Примерами полимера на основе сложного эфира спирта являются 4-гидроксипропилкарбокси-глюкопиранозид и стеарилглюкопиранозид. Примером аминофосфата является лецитиновая структура, одна карбоксильная группа которой замещена -глюкопиранозидом. Когда используют силикатный буровой раствор,одной предпочтительной добавкой является полисахарид, имеющий цепи, содержащие от 16 до 18 атомов углерода. Количество добавляемой смазочной добавки составляет примерно от 1 до 5 мас.от общего количества бурового раствора. Это дает массовое отношение бурового раствора к смазочной добавке, равное примерно от 10,01 до 10,05. 14680 Еще одной предпочтительной добавкой для силикатного бурового раствора является полисахарид,имеющий углеродную цепь,содержащую от 1 до 7 атомов углерода. Добавляют примерно от 3 до 15 мас.смазочной добавки,чтобы получить массовое отношение бурового раствора к смазочной добавке в интервале между 10,03 и 10,15. Другой подходящей смазочной добавкой является крахмал и, в частности, кукурузная патока. Силикатный буровой раствор по изобретению может дополнительно включать пеногаситель и другие компоненты, такие, как утяжелитель. Далее изобретение описывается более детально с помощью нижеприведенных примеров,где определяется смазывающая способность силикатного бурового раствора с составом согласно табл. 1 для различных смазочных добавок. Таблица 1 Состав силикатного бурового раствора, используемого в примерах (исключая смазочные добавки) Ингредиент Количество 0,72 барреля 0,085 барреля 0,5 фунта на баррель 12,6 фунта на баррель 63 фунта на баррель 1 фунт на баррель 0,5 фунта на баррель 4 фунта на баррель 138 фунтов на баррель-Барит Где Силикатявляется силикатом натрияявляется синтетическим биополимером,используемым для регулирования вязкости и в качестве суспендирующего агента - является реагентом для регулирования фильтрацииявляется реагентом для регулирования фильтрации и барит является утяжелителем. Количество 0,085 баррель Силикатаэквивалентно 12 фунтам силиката на баррель воды. Коэффициент трения (сила, параллельная поверхности, деленная на нормальную силу, причем данные силы действуют на тело, движущееся вследствие действия силы,параллельной поверхности) определяют, используя прибор для. Условия представляют собой нормальная сила 550 Ньютон и сила, параллельная поверхности, 2700 Ньютон. Горячее вращениевключает вращение силикатного бурового раствора в течение 16 часов при 150 . Результаты будут показаны ниже. Табл. 2 показывает результаты со смазочными добавками не по изобретению, а таблица 3 демонстрирует результаты со смазочными добавками по изобретению. Таблица 2 Коэффициенты трения со смазочными добавками не по изобретению Смазочная добавка Контроль, без смазочной добавки 3 мас.0,332 3 мас.1540,282 3 мас.31 0,324 3 мас.0,287 5 мас.0,287 3 мас.-600 0,311 3 мас.1300 0,301 3 мас.135 0,333 3 мас.-544 0,294 3 мас.0,388 Где является полимеризованным полибутеновым углеводородным семейством 154- является двухзамещенным (звено животного жира)-бэта-иминодипропионатом натрия 31 является водным раствором натриевой соли сополимера малеиновой кислоты и При нагнетании После 20 минут 0,307 0,304 0,264 0,262 0,321 0,325 0,263 0,262 0,272 0,281 0,256 0,262 НО 0,283 0,207 0,201 0,279 0,266 0, 31 5 0,312 является полиалкиленгликолем-600 является оксираном, метил-, полимером на основе оксирана,бис (2-аминопропил) эфиром 1300 является полимером на основе сложного эфира бутанола 135 является полимером на 3 14680 основе сложного эфира бутанола Е-544 является коммерчески доступной смазочной добавкой,поставляемой компанией М, иявляется сложным эфиром натуральных жирных кислот. Сокращение НО используется для обозначения неопределявшихся значений. Таблица 3 Коэффициенты трения со смазочными добавками по изобретению Смазочная добавка 3 мас.метилглюкозида 3 мас.метилглюкозида 5 мас.метилглюкозида 10 мас.метилглюкозида 3 мас.625 1,5 мас.625 и 1,5 мас.36 1 мас.31, 1 мас.625 и 1 мас.36 10 част/млрд.68/50 3 мас.10 мас.крахмальной суспензии Где 625 является -глюкопиранозидом,-1 является смесью алкилполигликозидов и этоксилированного,пропоксилированного алифатического спирта и крахмал является кукурузной патокой. Сравнение результатов, приведенных в таблицах,показывает преимущество,получаемое при использовании смазочной добавки по настоящему изобретению. Контроль, без При После смазочной добавки нагнетании 20 минут 0,336 0,273 0,282 0,329 0,261 НО 0,329 0,235 НО 0,329 0,270 0,223 0,308 0,226 0,214 0,326 0,240 0,194 0,295 0,295 0,297 0,285 0,359 0,293 НО НО НО 0,223 0,205 0,205 НО 0,314 0,195 0,216 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Буровой раствор с пониженным коэффициентом трения, содержащий буровой раствор на основе силиката и смазочную добавку,отличающийся тем, что смазочная добавка выбрана из группы,включающей алкилполиалкоксиспирты, аминофосфаты и их комбинации. 2. Буровой раствор по п. 1, отличающийся тем,что концентрация смазочной добавки находится в интервале между 1 и 5 мас