Способ получения кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТО .РАСТВОРИМОГО УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ путем измельчения сухой сидеритовой руды, отличающийся тем, что, с целью улучшения структурообразующих свойств утяжелителя и технологических показателей бурового раствора, перед измельчением в сидеритовую руду вводят триполифосфат натрия в количестве 0,100 0,125% от веса руды.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧНМИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3336087/23-03 (22) 08.06.81 (46) 15.09.84. Бюл. N - 34 (72) A.È.Áóëàòîâ, П.В.Залюбовский, А.П.Крезуб, В.А.Мосин, С.А.Рябоконь и С.Н.Шандин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по крещению скважин и буровым растворам (53) 622,243.444(088.8) (56) 1. .Авторское свидетельство СССР

Р 692845, кл. С 09 К 7/00, 1976.

2. Патент Франции Р 2298593, кл. С 09 К, опублик. 1976 (прототип).

ÄÄSUÄÄ 111339Т А (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТОРАСТВОРИМОГО УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ БУРОВЫХ

РАСТВОРОВ путем измельчения сухой сидеритовой руды, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения структурообразующих свойств утяжелителя и технологических показателей бурового раствора, перед иэмельчением в сидеритовую руду вводят триполифосфат натрия в количестве 0 100""

0,125% от веса руды.

1 11133

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при получении кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов.

Известен способ получения утяжелителя буровых растворов путем обработки утяжелителя водным раствором триполифосфата натрия с последующей

его сушкой И .1.

1а

Однако такой способ имеет сложную технологию и недостаточно эффективен.

Известен также способ получения кислоторастворимого утяжелителя путем сухого измельчения сидеритовой руды l 2 ).

Однако при измельчении сидерита сухим способом происходит механохимическая диссоциация карбоната железа с выделением углекислого газа и образованием на поверхностях изломов и ребрах частиц сидерита окиси железа. Последний представляет довольно активное химическое соединение, реагирующее с водой и кислородом воздуха. Вследствие этого увеличиваются гидрофильные свойства сидеритового утяжелителя, ухудшаются реологические показатели утяжеленного им бурового раствора, снижается его предельная утяжеляющая способность.

Цель изобретения - улучшение структурообразующих свойств утяжелителя и технологических показателей бурового раствора.

Поставленная цель достигается .тем, что при получении кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов путем измельчения сухой сидеритовой руды перед измельчением в сидеритовую руду вводят триполифосфат натрия в количестве 0,7-0,125Х от веса руды.

Образующийся .при помоле вследствие механохимического разложения триполифосфата натрия ортофосфат реагирует с катионами железа на поверхности сидерита с образованием устойчивых поверхностных соединвний (фосфатов железа). Вследствие этого блокируются активные химические цент- 50 ры на поверхности сидерита, уменьшается отрицательное влияние утяжелителя на свойства бурового раствора и увеличивается предельная утяжеляющая способность. 55

Пример 1. Образцы утяжелителя (плотностью 3,5х10 кг/м ) получают измельчением сидеритовой руды круп97 2 ностью O)15 мм в лабораторной шаровой мельнице МБЛ конструкции Гипроцемента при следующем режиме помола:

Шаровая загрузка, кг 70

Диаметр шаров, мм 30-80

Загрузка руды, кг 5

Время измельчения, мин 12

Перед измельчением в руду добавляют в сухом виде триполифосфат натрия в количестве 0,5 кг. После измельчения в водной вытяжке. каждой пробы определяют содержание триполифосфата. Для этого 700 r пробы помещают на фильтр в воронку Бюхнера и промывают дистиллированной водой (500 мл) . Затем в фильтрате определяют содержание триполифосфата нат рия фотометрическим методом с молибденованадиевым реактивом. Остальные утяжелители готовят таким же образом °

Эксперименты показывают, что при добавке триполифосфата натрия до

0,1257 весь триполифосфат хемосорбируется поверхностью сидерита ° .Пример 2. С целью оценки влияния измельченного сидерита без добавок и с добавкой триполифосфата натрия (до и после помола) на структурно-реологические показатели бурового раствора готовят буровые растворы с разной концентрацией указанных утяжелителей.

Исходный буровой раствор имеет состав, об.X:

Бентонитовая глина 3,2

70Х-ный раствор УЩР 3,6

Вода 93,2

К нему добавляют измельченный сидерит (без добавок и с добавками триполифосфата натрия в количестве

0,7Х до и после измельчения) в количестве 10; 20; 30; 40; 45 об. X.

На приборе ВСН-3 замеряют пластическую вязкость ", динамическое напряжение сдвига 16, статическое напряжение сдвига СНС „ через 1 и 10 мин.

Условную вязкость Т измеряют с помощью воронки СПВ-5, а плотность. бурового раствора — с помощью пикнометра.

Результаты сравнительной оценки влияния сидеритовго утяжелителя, полученного разными способами, на свойства бурового раствора приведены в табл. 1.

Из данных таблицы видно, что более всего загущает буровой раствор сидеритовый утяжелитель, полученный сухим иэмельчением без добавок, и меТаблица 1

Параметры бурового раствора

Утяжелитель о )

45 кг/ з

1,06 1,29 1,53 1,78

1,98

1. Измельченный сидерит без добавок

23 25 32,5 45,0 Не изме-Не из-

Т, меримо

То же римо

То же

6 14

18 26

78 126 мПа с

24 33 дПа

"a

СНС„/ю дПа 3/24 30/45 36/87 120/141 у, кг/м 1 06 1 31 1 54

1,80 2,00

2. Измельченный сидерит с добавкой 0,17

ТПФ Na (после измельчения) 35

Т, с 23 мПа с 6

65 Не измеримо

73 То же

17

35 дПа 24

CHC „/ дПа 3/24 3/33 12/60 18/66 18/141

3 1113 нее всего — утяжелитель, полученный измельчением в присутствии 0,17 триполифосфата натрия. Промежуточное положение занимает утяжелитель, в котором триполифосфат натрия вводят после помола. В этом случае уменьшение значений структурно-реологических параметров бурового раствора по сравнению с раствором, утяжеленным сидеритом без добавок, можно объяснить разжижающим действием свободного триполифосфата натрия в растворе. При добавлении ТПФ Na до помола в процессе измельчения он весь связывается на поверхности сидерита при механохимических реакциях и поэтому в свободном состоянии в растворе не обнаруживается и разжижающее действие не оказывает ° Улучшение же.реологических показателей при этом объясняется адсорбционной активностью поверхности сидерита вследствие блокирования активных центров. Сидерит, измельченный без добавок, вследствие образования на поверхности частиц оксида железа РеО, и частично Ге(ОН) ,обладает повышенными гидрофильными

397 4 свойствами и загущает буровой раствор.

Пример 3, С целью определения,оптимального интервала концентра ций триполифосфата натрия, получают образцы аналогично описанному в примере 1 и испытывают их влияние на свойства бурового раствора при одной и той же концентрации 40 об. Ж (табл. 2) и при различных концентрациях (табл. 3) в сравнении с утяжели. .телем, обработанным водным раствором

0,1Х триполифосфата натрия с последующей сушкой.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что опти. мальными являются концентрации ТПФ

Na 0,1-0,1257..

Способ получения кислоторастворимого сидеритового утяжелителя позволяет уменьшить расход утяжелителя и химреагентов для обработки бурового .раствора, расширить область его применения, улучшить технологические параметры утяжеленного бурового раст-. вора, используемого для вскрытия продуктивных горизонтов.

Концентрация утяжелителя, об. 7.

0 20 30 40

15 36 27 78

1113397.ПРодолжение табл.1

Ц ар аметры бурового раствора

Утяжелитель

0 IO 20 30 40 45

I кг/мз с

1,06

3. Измельченный сидерит с добавкой 0,1% ,ТПФ Na (до измельчения) 23

29

45 67

53 97

23

12 69

СНС «/ю, дПа 3/24 3/18 3/9 3/12 6/21 12/132

Таблица2

Параметры бурового раствора

Уплотнитель

У 10, xr/ É

Т, с

t (У СНС„„ мПа с дПа дПа

Н е измеримо

Сидерит

Сидерит +

+ 0,1% ТПФ Na

45 53

8/21

2,02

Сидерит + О, 112%

ТПФ Иа

12/30

2,015

S0 59

Сидерит + 0,125%

ТПФ На

18/42

55 65

2,01

Таблица3

Параметры бурового раствора

Утяжелитель

Концентрация утяжелителя, об. %

Плотность

Р г/см

Условная

Пластическая вязкость, мПа с вязкость

Т, с

1 . Сидеритовый

1,06

23

1,31

10

1,53

23

1,78 29

30

2,02

53

2,2А 67

45 утяжелитель с добавлением

0,1% ТПФ Na до помола

Т, с 23 мПа с 6

Ц, дПа 24

Концентрация утяжелителя, об. %

1,31 1,53 1,78 1,02 2,18

1113397 араыетры бурового раствора

У тяжел ит ел ь

Условная Пластическая

Плотность г/см

Вяэкость Вя9кость Qу

Т, с мПа с

2. Сидеритовый

1,06

10

1,30

12 утяжелитель

30

30

1,79

30

0,17. ТПФ Na c

2,00

66 последующей сушкой

120

Продолжение табл. 3

Параметры бурового раствора

Предельная утяжеляющая способность, г/см

Динамическо напряжение сдвига дПа

Статическое

3/24

2,15

Сидеритовый

3/18 утяжелитель с

3/9

3/12

69

8/21 до помола

12/132

3/24

2,05

2. Сидеритовый

3/30

15 утяжелитель

6,39

12/48

18/60

0,1Е ТПФ Na c последующей сущкой 210

88/147

ВНИИПИ Заказ 6526/20 Ти аж 633 Подписное

Филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул.Проектная, 4 обработанный водным раствором добавлением

О, 1Х ТПФ Na обработанный водным раствором

Концентр аци утяжелит еля об ° 7. напряжение сдвига СНС, дПа

Продолжение табл.3