Состав для получения реагента-концентрата для приготовления или обработки бурового раствора

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАГЕНТА-КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИЛИ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Гольдаде Виктор Антонович Шаламов Игорь Викторович Цветкова Елена Александровна Пинчук Леонид Семенович Сементовская Елена Аркадьевна Ермолович Ольга Анатольевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Состав для получения реагента-концентрата для приготовления или обработки бурового раствора, содержащий основу, органическую кислоту и силикат натрия, отличающийся тем, что в качестве основы содержит смесь гидратированного в щелочной среде сапропеля с лигносульфонатом и дополнительно содержит многокомпонентную эмульсию, являющуюся отходом волочильного производства, содержащую смесь глицериновых эфиров этерифицированных кислот касторового масла с добавками неионогенного поверхностно-активного вещества и соли четвертичного аммониевого основания, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.основа 12-19 органическая кислота 0,4-2,6 силикат натрия 8-12 многокомпонентная эмульсия 49-64 вода остальное. Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности, а именно к буровым растворам, и может быть использовано для приготовления пасто- или порошкообразного материала для бурового раствора при бурении на нефть и газ. Известен реагент 1 для приготовления бурового раствора, включающий гидролизованный акриловый полимер - гипан, наполнитель - сапропель и воду, при следующем соотношении компонентов,мас.гипан - 1-2 (в пересчете на сухое вещество), сапропель 10-20, вода - остальное. Однако он представляет собой суспензию с содержанием твердой фазы не более 22 , что существенно повышает затраты на его транспортировку и снижает технологичность. 18493 1 2014.08.30 Известен реагент 2 на основе сапропеля, обработанного гидроокисью натрия, сульфит-спиртовой бардой и пеногасителем. Однако буровые растворы, приготовленные с применением такого реагента, очень быстро набирают глинистую фазу в ходе бурения,что вызывает интенсивную наработку бурового раствора, так как упомянутый реагент не обладает флокулирующими свойствами. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является буровой концентрат, который получают смешиванием тонкодисперсной добавки, функционального и кислого компонентов, обработкой полученной смеси жидким стеклом и брикетированием концентрата 3. Данный реагент обладает высокой эффективностью и низкой влажностью концентрата. Способ, принятый за прототип, обладает следующими недостатками при снижении фильтрации значительно увеличивается вязкость раствора концентрат недостаточно эффективен при бурении по соленасыщенным горизонтам при бурении глинистых отложений раствор недостаточно эффективен из-за значительного повышения вязкости и необходимости постоянного разбавления раствора для утилизации твердой фазы из отходов бурового раствора ее необходимо брикетировать. Цель изобретения - повышение стабильности бурового раствора, придание ему ингибирующих свойств и солестойкости, уменьшение плотности раствора и снижение наработки раствора в ходе бурения за счет ограничения возможностей поступления твердой фазы в раствор, решение экологической задачи переработки (утилизация) крупнотоннажных отходов волочильного производства за счет вторичного использования полезных веществ, а также снижение транспортных расходов. Технический результат от применения предлагаемого состава достигается тем, что реагент-концентрат для приготовления или обработки бурового раствора, содержащий основу, органическую кислоту и силикат натрия, в качестве основы содержит смесь гидратированного в щелочной среде сапропеля с лигносульфонатом и дополнительно содержит смесь глицериновых эфиров этерифицированных кислот касторового масла с добавками неионогенного поверхностно-активного вещества и соли четвертичного аммониевого основания, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.основа 12-19 органическая кислота 0,4-2,6 силикат натрия 8-12 многокомпонентная эмульсия 49-64 вода остальное. Для приготовления бурового реагента-концентрата в качестве структурообразующей основы и стабилизатора реагента применяют сапропель, который предварительно гидратируют в щелочной среде и дообрабытывают лигносульфонатами в обычно применяемых в практике бурения концентрациях 4. Сапропель представляет собой тонкоструктурные коллоидальные отложения водоемов, содержащие органические и минеральные компоненты биогенного и приносного характера, и является в бурении нефтяных и газовых скважин структурообразователем, заменителем глинопорошков. Добычу сапропелей из водоемов (озер) осуществляют гидромеханическим способом. Сапропели бывают органического, кремнеземистого и карбонатного типа в зависимости от состава органической и минеральной части. Для получения предложенного реагента может быть использован любой из указанных сапропелей. Органический сапропель озера Судобль (Беларусь, Минская обл., Смолевичский р-н) органическая часть содержит 5 мас.битумов, 25 мас.легкогидролизуемых веществ,31,1 мас.гуминовых веществ, 10,2 мас.трудногидролизуемых веществ. Негидролизуемый остаток составляет 30,1 мас. . Содержание углерода составляет 58,4 мас. , водорода - 7,3 мас. , азота - 5,9 мас. , кислорода - 28,3 мас. . Содержание минеральных веществ, мас.2 - 2,0 2 - 7,4 23 - 1,0 23 - 2,3- 1,1- 0,3. 2 18493 1 2014.08.30 Кремнеземистый сапропель озера Червоное (Беларусь, Гомельская обл., Житковичский р-н) органическая часть сапропеля содержит 4,6 мас.битумов, 27,3 мас.легкогидролизуемых веществ, 29,4 мас.гуминовых веществ, 8,9 мас.трудногидролизуемых веществ. Негидролизуемый остаток составляет 28,8 мас. . Содержание углерода составляет 52,3 мас. , водорода - 6,7 мас. , азота - 4,1 мас. , кислорода - 36,6 мас. . Содержание минеральных веществ, мас.2 - 3,2 2 - 33,9 23 - 1,1 23 - 3,6- 1,3- 0,2. Карбонатный сапропель озера Вечер (Беларусь, Минская обл., Любанский р-н) органическая часть карбонатного сапропеля содержит 3,2 мас.битумов, 18,2 мас.легкогидролизуемых веществ, 58,8 мас.гуминовых веществ, 4 мас.трудногидролизуемых веществ. Негидролизуемый остаток составляет 20,5 мас. . Содержание углерода составляет 55,8 мас. , водорода - 7,8 мас. , азота - 4 мас. , кислорода - 31,7 мас. . Содержание минеральных веществ, мас.2 - 20,5 2 - 22,8 23 - 3,2 23 - 11,5- 21,9- 1,1 5, 6. Для гидратации сапропеля (до 10) в качестве щелочных реагентов используют промышленно выпускаемыеи 23. В качестве регулятора ингибирующих свойств реагента используют отход волочильного производства (ОВП), представляющий собой жидкость серо-голубого цвета плотностью 1,04-1,07 г/см 3. ОВП - смесь глицериновых эфиров этерифицированных кислот (в основном рицинолевой), касторового масла с добавками неионогенных поверхностноактивных веществ (полиэтиленгликолевые эфиры жирных кислот) и соли аммониевого основания, продуктов окисления и изомеризации кислот касторового масла, соли этих кислот, продуктов разложения четвертичного аммониевого основания, а также соли металлов(, , , , , , , , , , ). ОВП активно взаимодействует с органическими и неорганическими кислотами, а наличие катионов металлов обеспечивает комплексообразующие свойства, особенно 2, содержание которого достигает до 2,6 г/кг. В качестве комплексного регулятора-структурообразователя многофункционального действия в составе основы используют лигносульфонат технический жидкий или порошкообразный ТУ 2455-028-00279580-2004, представляющий собой темно-коричневую жидкость с характерным кисловатым запахом и плотностью 1,26 г/см 3 при массовой доле сухих веществ не менее 47 или тонкодисперсный порошок от светло-желтого до коричневого цвета. В качестве вяжущего применяют жидкое стекло из содовой, содово-сульфатной или натриевой силикат-глыбы ГОСТ Р 50418-92. Силикат натрия растворимый. Для приготовления реагента жидкое стекло должно соответствовать ГОСТ 13078-81 Жидкое натриевое стекло. Оно представляет собой вязкую жидкость 40 -ной концентрации от светло-желтого до желто-коричневого и серого цветов с соотношением компонентов 2 2, равным 2,4-3,0, и плотностью 1,36-1,5 г/см 3. Используется в количестве, эквивалентном по сухому веществу необходимому содержанию в заявляемом составе. При взаимодействии с органическими кислотами силикат натрия образует микроколлоидные частицы, способствующие образованию геля из частиц сапропеля с лигносульфонатом и ПАВ-эмульсии. В качестве регулятора гелеобразования используют промышленно выпускаемые органические ледяную уксусную ГОСТ 19814-74 и винную ГОСТ 21205-83 кислоты. В экспериментах по исследованию буровых растворов используют общепринятые методики и приборы. Плотность измеряют пикнометрическим методом, условную вязкость(УВ) - вискозиметром СПВ-5, фильтрацию (Ф) - на приборе ВМ-6 7. Для приготовления растворов применяют лабораторную лопастную мешалку (-4). Приведем пример приготовления бурового реагента-концентрата. В качестве основы использовали эффективное количество сапропеля в смеси с лигносульфонатом. Пример. В смеситель загружают основу (18,2 мас.от общего содержания компонентов) в виде эффективного количества гидратированного в щелочной среде сапропеля (при соотноше 3 18493 1 2014.08.30 нии мас. частей сапропеля и 61) в смеси с лигносульфонатом (2,8 мас. части на сухое вещество). Затем загружают ОВП (многокомпонентная эмульсия - 56,2 мас. ). Компоненты перемешивают до получения гомогенной массы в течение 3 ч, затем добавляют силикат натрия (8,3 ) и перемешивают в течение 30 мин. После этого добавляют уксусную кислоту (1,5 мас. ) и воду (остальное) и перемешивают смесь до получения гомогенной массы. Полученную композицию сушат и измельчают до порошкообразного состояния. В табл. 1 приведены составы композиций для получения реагента-концентрата, подвергаемые высушиванию после завершения физико-химических реакций при перемешивании. В последней графе табл. 1 кратко описаны технологические характеристики реагента. Таблица 1 Составы композиций для получения реагента Состав композиции в (мас. ), вода - остальное соПримечание ОрганиСиликат става Основа ОВП ческая натрия кислота 1 22 64,0 3,0 несохнущая композиция быстросохнущая композиция. Порошок хрупкий, не образует седиментационно-устойчивых 2 60 4 20 дисперсий. Не может служить реагентом для буровых растворов хрупко-упругая, комковатая масса, высыхающая с поверхности агрегатов тонким охрупчен 3 21 65 2,7 13 ным слоем, технологически малопригодна вязко-упругая, рыхлая и объемная, плохо со 4 20,5 64 2,7 6,6 хнущая композиция плохо сохнущая паста 5 20 48 0,3 8,0 вязкая расслаивающаяся, не сохнущая масса 6 11,3 45 0,3 7,2 быстросохнущая композиция. Порошок хрупкий, плохо растворим. Образует седиментаци 7 12 45 3,0 14,9 онно-неустойчивые суспензии даже при воздействиисредняя по технологическим параметрам буровых растворов и хорошо сохнущая технологи 8 18,2 56,2 1,5 8,3 чески выгодная композиция в сравнении с 8 быстрее высыхающая в тонком слое композиция. Меньше энергетические 9 13,9 49,3 2,6 12,0 затраты на единицу объема продукции, но состав имеет меньшую седиментационную устойчивость и менее гидрофилен длительно сохнущая композиция. В процессе сушки нуждается в рыхлении. На единицу объ 10 11,5 64 0,4 8,2 ема продукции выше энергетические затраты, в сравнении с 8 Цель изобретения достигается только при совместном использовании основы и силиката натрия, поэтому составы 1 и 2 непригодны. При выходе реагентов в составе композиций за пределы заявляемых концентраций технологический результат - высушивание композиции - ухудшается. Соотношение силиката натрия и ОВП в смеси выбирают из условия получения консистенции смеси, обеспечивающей ее высушивание. Сапропель с лигносульфонатом регулирует физико-химические характеристики получаемого реагента,4 влияющие на технологические свойства приготавливаемых буровых растворов, в том числе солестойкость. Составы 8, 9, 10 являются технологически пригодными для получения однородной массы при высушивании. Уменьшение содержания силиката натрия ниже значений, указанных в формуле изобретения (составы 4, 6), не дает возможности высушивать получаемую массу до порошкообразного состояния. Излишнее количество основы(состав 5) при малом количестве органической кислоты, не дает возможности эффективно высушивать реагент в тонком слое, сильно затягивает процесс. Избыток силиката натрия(составы 3 и 7) при значительном ускорении процесса сушки приводит к потере структурообразующих свойств (примечание и примеры 11 и 13 из табл. 2), что также не позволяет достичь цели. Недостаточное количество тонкодисперсной добавки (составы 6 и 7) резко ухудшает стабильность получаемых дисперсий. Составы 8 и 9 свидетельствуют о влиянии силиката натрия на скорость высушивания композиции. Свойства предлагаемого бурового реагента-концентрата оценивают по технологическим показателям бурового раствора, получаемого при содержании в воде 20 мас.полученного концентрата. Для приготовления 500 г раствора к 480 г воды добавляют 20 г полученного порошка и диспергируют на лопастной мешалке в течение 30 мин. После этого производят измерение параметров, т.е. оценивают влияние регента на технологические показатели стандартного глинистого раствора из каолинового глинопорошка (УВ 25 с). Табл. 2 характеризует влияние состава композиций, использованных при получении реагентов, на технологические свойства буровых растворов. Таблица 2 Влияние состава высушиваемых композиций на технологические свойства 20 -го бурового раствора УсловТолсоПлотОргаСиФильтСиль- Бенная щина ста- Ос- нич. ность,ликат рация,нови- товязкорки,ОВП вов кина(Ф)ва нит нит кость,(К),3 слоты трия см 3 г/см уменьшение ингибирующего эффекта в ср.3 Растворы, полученные на основе предлагаемого реагента-концентрата, имеют высокую солестойкость. Введение в состав 3 даже 30 мас.сильвинита ( 4) приводит к показателю фильтрации 4,5 см 3, а вполне приемлемым для бурения по соленосным горизонтам является показатель Ф 10-15 см 3. Растворы, приготовленные из концентрата, имеют высокий ингибирующий эффект. Это следует из того, что введение до 20 бентонитового глинопорошка (БГП) в состав 5 приводит к росту показателя условной вязкости всего лишь с 29 до 40 с ( 6), т.е. раствор остается легкоподвижным, а, следовательно, должна значительно снизиться и наработка раствора в ходе бурения. Однако увеличение содержания тонкодисперсной основы свыше указанных пределов (составы 8, 9) или уменьшение содержания ОВП (состав 17) приводят к потере ингибирующих свойств. Уменьшение содержания основы как тонкодисперсной структурообразующей добавки, даже при сохранении высоких концентраций остальных элементов (состав 7), приводит к потере раствором структуры (УВ 18 с, Ф 18 см 3). Известные растворы, соответствующие аналогу и прототипу, интенсивно набирают глинистую фазу, т.е. будут иметь значительную наработку объема в процессе бурения, и при минерализации (30 сильвинита) катастрофически возрастает показатель фильтрации (составы 20 и 23). Табл. 3 показывает возможность регулирования показателей необработанного стандартного глинистого раствора из каолиновой глины (раствор 1) с УВ 19 с. Введение уже 5 реагента позволяет снизить фильтрацию с 25 до 9 см 3, а введение 14 реагента(обычная технологическая добавка) позволяет как поднять значение УВ до 42 с, так и получить значение Ф 3 см 3. Для оценки качества предлагаемого реагента проведено моделирование процесса бурения по надсолевым отложениям. В табл. 4 и 5 приведены данные по влиянию порошкообразного реагента на способность глинистых частиц диспергироваться при попадании в раствор. В табл. 4 - данные для модельного раствора, в табл. 5 - данные для раствора, содержащего предлагаемый реагент. Ввод в суспензию хорошо распущенной глины бенто 6 18493 1 2014.08.30 нитового глинопорошка в сухом виде с последующим размешиванием приводит к интенсивному росту условной вязкости, поскольку концентрации БГП в суспензии довольно велики (табл. 4). В этих неблагоприятных условиях наличия в растворе большого количества химически активных глинистых частиц действие реагента приводит к значительному ограничению способности глинистых частиц диспергироваться в растворе, в связи с чем наблюдается меньший относительный рост вязкости (табл. 5). Это свидетельствует о достижении одной из целей по настоящему изобретению - ограничение наработки раствора при поступлении избыточного количества глинистой фазы. Таблица 3 Показатели стандартного глинистого раствора после введения предлагаемого реагента 8 из табл. 1.раствора 1 2 3 4 Состав раствора (мас. ), остальное - вода Необработанный глинистый раствор, каолин Раствор 15 мас. реагента Раствор 110 мас. реагента Раствор 114 мас. реагента Параметры раствора Условная вяз- Фильтрация кость (УВ), с Изменение вязкости глинистого раствора после введения сухого бентонитового глинопорошка (БГП) (4 мас. частей). Состав раствора УВ после дополнительного ввода сухого БГП 67 90 159 Таблица 5 Изменение вязкости глинистого раствора, содержащего реагент 8 из табл. 1(33 мас. частей), после введения сухого БГП (4 мас. частей). Состав раствора УВ после дополнительного ввода сухого БГП Настоящее изобретение может быть использовано в качестве реагента для ограничения наработки буровых растворов при бурении по глинистым отложениям концентрата для приготовления буровых растворов, предназначенных для бурения по глинистым и соленосным отложениям. Предлагаемый реагент может выпускаться как в виде пасты, так и в виде порошка,влажность которого можно варьировать в зависимости от требований потребителя. Эколо 7 18493 1 2014.08.30 гическая значимость предлагаемого решения заключается в возможности утилизации больших объемов отходов волочильного производства. Источники информации 1.2025477 1, МПК 509 7/02, 1994. 2. А.с. СССР 969025, МПК 009 К 7/02, 1982. 3.2051944 1, МПК 609 7/00, 1996 (прототип). 4. Лиштван И.И., Битюков Н.И., Косаревич И.В., Евтушенко Г.С., Шаламов И.В., Полосина И.Н. Применение сапропелей для приготовления буровых растворов // Нефтяное хозяйство. - 1989. -1. - С. 21-25. 5. Косаревич И.В., Битюков Н.Н., Шмавонянц В.Ш. Сапропелевые буровые растворы / Под ред. И.И.Лиштвана. - Минск. - 1987. - 191 с. 6. Косаревич И.В. Реологические свойства сапропелевых промывочных жидкостей // Бурение разведочных скважин в сложных геолого-технических условиях. - Минск, 1982. С. 136-148. 7. Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам. - М. Недра,1979. - 215 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8

МПК / Метки

МПК: C09K 8/02, C09K 8/08, C09K 8/035

Метки: получения, обработки, или, раствора, состав, бурового, реагента-концентрата, приготовления

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/8-18493-sostav-dlya-polucheniya-reagenta-koncentrata-dlya-prigotovleniya-ili-obrabotki-burovogo-rastvora.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Состав для получения реагента-концентрата для приготовления или обработки бурового раствора</a>

Похожие патенты