199548. lajstromszámú szabadalom • Hő- és elektrolittűrő, agyagmentes folyadék fúrási célokra
Hü 199548 B A találmány tárgya olyan fúrási célra alkalmazható agyagmentes folyadék, amely különösen alkalmas a fúrási sebesség növelésére és a lyukfal stabilizálására. A szilárd és a folyékony anyagok bányászatában szükséges fúrásoknál alkalmazható fúrási (öblítő) folyadékoknak számos követelményt kell kielégíteniök. Mindenekelőtt olyan reológiai tulajdonságokkal kell rendelkezniük, amelyek biztosítják a fúrás közben keletkezett kőzettörmelék (továbbiakban furadék) felszínre szállítását, illetve a fúrólyuk rátoldásakor és kiépítésekor keletkezett furadék kiülepedésének megakadályozását. Emellett a technológiát úgy célszerű megvalósítani, hogy áramlástani szempontból kedvező viszonyokat teremtsünk, vagyis az áramlási ellenállás (nyomásveszteség) minél kisebb legyen és ezáltal a fúrási sebesség megnőjjön. Emellett az alkalmazott fúrási folyadék szűrődési jellemzőit is szabályozni kell annak érdekében, hogy a folyadékfázis kiszűrődése a fúrás során harántolt rétegekbe minél kisebb mértékű legyen. Ezért sükséges a vízleadás mértékét csökkenteni. Ezen felül természetesen a fúrás során biztosítani kell a fúrólyuk falának stabilitását, amelyet elsősorban a vízérzékeny, hidratálódó márgarétegek zavarnak meg. Az agyagásványok vízfelvétele, hidratációja következtében fellépő duzzadás, hidratálódas rendszerint a lyukfal beomlásával jár, ami viszont rendkívül súlyos problémát okoz az üzemmenetben. A fúrás igen gyakran túlnyomásos rétegeket is harántol, s ekkor az öblítőfolyadék sűrűségét meg kell növelni olyan mértékben, hogy az öblítőfolyadék-oszlop hidrosztatikus nyomása meghaladja (kb. 1,5 MPa-al) a rétegnyomást. A hazai sajátos viszonyokat figyelembevéve az alkalmazott fúrási folyadéknak még kielégítő (min 400 K) hőstabilitással is kell rendelkeznie. Végül igen fontos követelmény az is. hogy az öb'lítőfolyadék — segítse elő a produktív rétegek eredeti tulajdonságainak megőrzését, — nem vagy kevésbé legyen környezetszenynyező hatású. A fúrási folyadékok összetételére és tulajdonságaira vonatkozólag a szakirodalom számos adatot szolgáltat. A reológiai tulajdonságok és a szilárdanyag-tartalom szerepét a fúrási sebesség növelésében már korábban felismerték (Lawhon, C.P. és tsai: Laboratory drilling rate and filtration studies of clay and polymer drilling fluids. Journal of Petroleum Technology, 943—948. oldal (1967)). Megállapították továbbá azt is, hogy az öblítőfolyadék szilárdanyag-tartalmának (s különösképpen a montmorillonit-tartalomnak) a csökkentésével a fúrási sebesség növelhető. Az ún. kis szilárdanyag-tartalmú nem diszperziv öblítőfolyadék alkalmazása kapcsán ezt a hazai gyakorlat is egyértelműen bizonyította (Dormán J.—Szabó M.: A kis szi1 2 lárdanyag-tartalmú, nemdiszperzív öblítőfolyadékok alkalmazásának tapasztalatai. Kőolaj és Földgáz, 1976. szeptember). Ezeknél a folyadéktípusoknál az erőteljes pszeudoplasztikus jelleg érvényesül, ami hidraulikai szempontból rendkívül előnyös. Természetesen a legelőnyösebb megoldás az, ha az öblítőfolyadék vízben nem oldódó szilárdanyagot (vagy legalábbis agyagásványt) egyáltalán nem tartalmaz. Az ilyen típusú rendszerekben a reológiai és szűrődési jellemzők szabályozására valamely hidrofil polimert, pl. biopolimert alkalmaznak (Dormán J. —Katona. J.: Nemdiszperzív öblítőfolyadékok előállításának elvi és gyakorlati tapasztalatai. Kőolaj és Földgáz, 1977. október). Ez a megoldás azonban főleg rendkívüli esetekben gazdaságos. Ismeretes, hogy a lyukfalat (agyagásványokat) stabilizáló hatás növelésére elsősorban kálium-vegyületeket alkalmaznak kielégítő eredménnyel (Mondshine, T.C.: Tests show potassium mud verseatility Oil and Gas Journal, 120—130. oldal, 1974. április). Azonban a leggyakrabban alkalmazott kálium-vegyület a kálium-klorid különösen nagy koncentrációban (30—40 kg/m3 felett) rendkívül megnehezíti a reológiai és szűrődési jellemzők szabályozását, sőt még a mezőgazdasági hasznosítási területek rekultivációját is a forráspont felszámolása után. Célszerűbb ezért olyan kémiai alapközeget biztosítani, amely önmagában is az agyagásványokat stabilizáló hatással bír. Irodalmi adatok (Read, M.G.: Stabilization of formation clays with hydroxyaluminium solutions. Journal of Petroleum Technology, 860—864. oldal, 1972. július) és korábbi saját vizsgálati eredményeink (Dormán J.: Polimer-elektrolit rendszerek a fúrási teljesítmények növelésére. Földtani Kutatás, 21—25. 1981. április) is azt mutatták, hogy az alumínium-ionok, illetve ezek különböző -OH-győköt is tartalmazó vegyületei eredményesen és gazdaságosan alkalmazhatók erre a célra. Köztudott, hogy a szilárdanyagmentes rendszerek esetében különösen nehéz a hőstabilitás növelése. Jelenleg nem ismert olyan megoldás, amely a poliszacharid típusú polimerek hőstabilitását számottevően növelné, pedig a nehezíthetőség érdekében ilyen típusú polimerek alkalmazására van szükség a nehezítőanyag (mészkőliszt, barit) részecskéit szuszpenzióban tartó hatás biztosításához. Célul tűztük ki olyan folyadék előállítását, mely a fentiben ismertetett megoldások legfőbb hibáját kiküszöböli, vagyis a hőstabilitást 350 K felett biztosítja. Laboratóriumi vizsgálataink eredményei azt mutatták, hogy a hidroxi-gyököt tartalmazó alumínium-vegyületein alapuló rendszerek biztosítják legjobban a produktív (pl. szénhidrogént tároló) rétegek védelmét, még abban az esetben is, ha a folyadék jelentősen behatol a rétegbe. Vannak azonban olyan tech2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
