192831. lajstromszámú szabadalom • Alacsony szilárdanyag tartalmú öblítőfolyadék mélyfúrási célra
2 192831 A találmány mélyfúrási célra alkalmazható, vizeskózegű, alacsony szilárdanyaglartalmú óbUtőfolyadékra vonatkozik, amely akrilaraid-o:, /»-telítetlen, alifás dikarbonsav típusú maleinsav vagy fumársav kopolimert tartalmaz. A mélyfúrás ôblitôfolyadèka összetett kolloid rendszer, amelynek fúrástechnológiai szempontból jelentős tulajdonságait, viszkozitásét, nyírásra híguló jellegét, mozgási ellenállását, viztartóképességét alapvetően a rendszer fó összetevői a diszperziós közeg és a diszpergált szilárd fázis kölcsönhatásának minősége határozza meg. E tulajdonságok lehetővé teszik, hogy az öblltőfolyadék a felszínre szállítsa a furadékot, (fúró által kitermelt kőzettörmeléket), azt lebegésben tartsa még az öblitési folyamat szünetelésekor is, továbbá ellensúlyozza a rétegnyomást, hűt8e, kenje a fúrót és megvédje a lyukfalat. A biztonságos lemélyítés felsorolt követelményein kívül az öblitőfolyadéknak a legkisebb veszteséggel kell ellátnia energiaköz-. vetítő feladatát és elő kell segítenie a maximális fúrási sebesség elérését is. A fúrási sebesség növelésével kapcsolatos eddigi kísérletek és gyakorlati tapasztalatok szerint az öblltőfolyadék Bzilárdanyagtartalmának csökkenése a fúrási sebesség növekedését eredményezte és a fúrás költségét csökkentette. Kitűnt, hogy az 5 ju-nól kisebb agyagrészecskék különösen aktív szerepet játsszanak a fúrási sebesség alakulásában, annál inkább, mivel ilyen szemcseméretű szilárdanyag a felszíni mechanikai tisztítóeszközökkel (rázószitával, hidrociklonnal) nem távolítható el az öblítófolyadékból. E tapasztalatok tették szükségessé az alacsony szilárdanyagtartalmú öblitőfolyadékok kifejlesztését. Az „alacsony szilárdanyagtartalmú öblltőfolyadék" kifejezés olyan óbUtőfolyadékra vonatkozik, amely a folyadékba kerülő szilárdanyag akkumulálódásáL megakadályozó szelektív flokkulációs hatású adalékanyagot és csak annyi agyagásványt tartalmaz, amennyi az optimális reológiai, filtrációs tulajdonságok eléréséhez és a lyukfal védelméhez szükséges. FúréB közben a kívánt állandó és alacsony szilárdanyagtartalom, szelektív flokkuláló hatású adalékot tartalmazó öblítőfolyadék alkalmazásával és a mechanikai szilárdanyag kiválasztó eszközök működtetésével tartható fenn (Gray G.R.-Darley H.C.H.-Rogers W. F.: Composition and properties of oil well drilling fluids, Gulf Publ. Co., Houston, London, 1980. 54. oldal). Szelektív flokkuláló hatáson azt értjük, hogy az adalék csak a nem-montmorillonit típusú agyagásványokat flokkulálja, a montmoríllonít típusú agyagásványokat pedig nem. A szelektív flokkuláló adalék hatására nagy méretű jól ülepedő aggregátumok jönnek létre azokból a nem-montmorillonit típusú agyagásványokból (pl. a furadékré- Bzecskékből), amelyeknek mechanikai kiválasztása 5 p-núl kisebb Bzoiiicncméretük tniull egyébként nem oldható nie.;. A „montmorillonil-tiptifiú agyagásvány” kifejezés alatt u stuck lit csoportba tartozó ogyagásványokal (mout.inorilloriil vcrmikulit, pirofi'ilit stb.) értjük. A fúrási gyakorlatban elterjedten használt bontonilásvóny legfőbb alkotóeleme a Na-montmorriloniL, amelyre jellemző a nagy ioncserekapacitás (70— -200 cneq/100 g ásvány) és a vízben való jó duzzadóképesség. A „nem-montmorillonit típusú agyagásvány” kifejezés azokra az agyagásványokra (pl. kaolin, agyagmárga) vonatkozik, amelyek vízben gyengén duzzadnak, ioncserekapacitásuk 3-40 meq/100 g. A szakirodalomból több olyan öblitőfolyadék kompozíció ismeretes, amelyben az agyagásvány akkumulációját szelektív flokkulációs hatású, vizoldható szintetikus po~ lielek trolit adagolásával akadályozzák meg. így a 3 070 543 Bzámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás pl. „vinil-mulein" kopolimer adalékot tartalmazó alacsony szilárdanyagtartalmú öblitófolyadékot, ismertet. A vizoldható, vinilucetát és maleinsav-anhidrid összetevőkből álló kopolimer azonban kétértékű kationokkal (pl. Ca**, Mg“ ionokkal) vízben oldhatatlan csapadékot képez, emiatt gyakorlati felhasználása korlátozott; csak olyan folyadékokban fejti ki hatását, amelyek az említett ionokat nem tartalmazzák. A 2 775 557, a 3 323 603 és a 3 558 545 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások akrilamid-akrilsav illetve hidrolizélt poLiakrilamid adalékanyagot tartalmazó alacsony szilárdanyagtartalmú öblítőfolyadékokat ismertetnek. Bár az adalék kétvegyértékű kationokra nem érzékeny, hátrányon tulajdonsága, hogy vizes oldalban, hőkezelés hatására degradálódik, molekulasúlya és ezzel együtt szelektív flokkuláló képessége Jelentősen csökken. Célul tűztük ki olyan öblílőfolyadék előállítását, amelynek adalékanyaga lehetővé Leszi a fenti hiányosságok kiküszöbölését. Kísérleteink során azt találtuk, hogy az akr lamidból és maleinsav vagy fumársavból előállított kopolimer segítségével olyan öblítófolyadék állítható elő, amely alkalmas arra, hogy állandó értéken tartsa a szilárdunyagtariálmát, érzéketlen legyen n kétvegyérlékü kát ónokkal szemben, hőhatásra kevésbé degradálódjék és így flokkulációs hatása is csak CBekély mértékben csökkenjen. Munkánk folyumán megállapítottuk, hogy az öblítőfolyadékban a fúrólyuk megfelelő tisztításához szükséges kolloid jelleget n vizűén kitűnően duzzadó monlinorilloinl típusú agyagásvány, célszerűen bentoriit biztosítja. A benlonil koncentrációja a folyadékban akkor bizonyult megfelelőnek, amikor 20-80 kg/m3, előnyösen 30-50 kg/m3 volt. A nem-montmorillonit típusú agyagásványok flokkulálási kísérletei azt mutatták, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
