Промывочная жидкость для бурения скважин

 

ПРОМЫВОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН на основе воды, содержащая реагент-поглотитель сероводорода , отличающаяся тем, что, с целью повышения скорости свя-зывания сероводорода при одновременном улучшении очистки промывочной жидкости от выбуренной породы, в качестве реагента-поглотителя сероводорода жидкость содержит натриевую соль п -хлорбензолсульфиновой кислоты или М -нитробензолсуль новой кислоты при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Натриевая соль п-хлорбензолсульфиновой§ кислоты или м-нитробензолсульфиновой кислоты о,06-0,09 Вода Остальное

СОЮЗ ООВЕТСНИХ

ИОООВВВВ

РЕСПУБЛИК

4(51 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И CFfNPhlVI4l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТООСИСИУ СВОССОВОВСТВУ

И

° «В

° ОВ

%et (21) 3540423/23-03 (22) 17.12.82 (46) 07.02.85. Бюл.. У 5 (72) Е.В.Столяров, Б;А.Андресов, У.М.Джемилев, P.Â.Êóíàêîâà, P.Ê.Àíäðåсон, P.Ë.Ãàéñèí и Э.И.Огаркова (71) Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт и Институт химии Башкирского филиала АН СССР (53) 622. 243. 143.(088. 8) (56) 1. Ахметшин Э.А. и др. Опыт проводки cKBcL_#_HH HpH BosMQKHMx npoявленияМ сероводорода на месторож-. дении Узень. — "Бурение", 1977, вып. 6, с. 11-13.

2. Авторское свидетельство СССР

У 914611, кл. С 09 К 7/04, 1972.

3. Патент США У 4246243, кл. 252-25, опублик. 1978.

4. Патент США У 4252655, кл. 252-8.56, опублик. 1978.

5. Авторское свидетельство СССР

У 541968, кл. С 09 К 7/02, 1977.

6 ° Авторское свидетельство СССР

У 825979, кл. С 09 К 7/04, 1977.

7. Ахметшин Э.А. и др. Опыт защиты скважины и бурового оборудования от воздействия сероводорода на Астраханс . ком газовом месторождении. — В кн.

Повышение эффективности оборудования для бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Уфа, t980, с. 66-69 (прототип).,SU„, I1IÙ4Ä2 А (54) (57) ПРОМЫВОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ

БУРЕНИЯ СКВАЖИН на основе воды, .содержащая реагент-поглотитель сероводорода, отличающаяся тем, что, с целью повышения скорости свя-зывания сероводорода при одновременном улучшении очистки промывочной жидкости от выбуренной породы, в качестве реагента-поглотителя сероводорода жидкость содержит натриевую соль

tl -хпорбензолсульфиновой кислоты или

М -нитробензолсульфиновой кислоты при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х:

Натриевая соль п -хпорбензолсульфиновой В кислоты нли м -нитробензолсульфиновой кислоты 0,.06-0,09

Вода Остальное

1 11384

Изобретение относится к нефтяной промьппленности, в частности к промывочным жидкостям, применяемым при бурении скважин, осложненных проявлением сероводорода. 5

Известны промывочные жидкости, содержащие реагент для нейтрализации сероводорода — хлорное железо(11, Недостатками данной жидкости являются сильное коагулирующее действие хлорного железа, обуславливающее повышение водоотдачи и вязкости бурового раствора, низкий показатель водородных ионов (рН) бурового раствора (менее 7), при котором сни- 15 жается эффективность действия химических реагентов, регулирующих ка-. чество бурового раствора (КИЦ, крахмал, KCCS и др.), высокая коррозионная активность промывочной жидкости. 20

Известны промывочные жидкости, содержащие поглотители сероводорода: полидисперсный порошок сидерита(2), пылевидные отходы со сталеплавильных заводов 3), органический хелат цин- 25 ка f4) хлорбензолсульфамид натрия, тригидрат (хлорамин Б) $5).

Однако применение окиси железа или так называемого губчатого железа связано с дополнительными экономичес- 30 кими затратами при получении его из высокоактивного химически чистого порошка железа. Кроме того, недостатками являются взрыво- и пожароопасность вследствие образования пирофор-З5 ных отложений при взаимодействии окиси железа с сероводородом.

Применение окиси меди в качестве нейтрализатора Н>9 вызывает коррозию бурильных и обсадных труб, а также

40 бурового оборудования, а окись цинка несовместима с компонентами некоторых типов минерализованных промывочных жидкрстей.

Применение порошка сидерита имеет тот недостаток, что резко снижается долговечность работы долот,бурильного инструмента, забойных двигателей и бурового оборудования из-за абразив- 50 ного износа. Вместе с тем, из-за наличия в растворе тонкодисперсного порошка ухудшается интерпретация геофизических исследований, повышается плотность бурового раствора, обуслав- 55 ливая ухудшение; буримости горных пород и, как следствие, снижение показателей бурения скважин.

Применение хлорбензосульфамида натрия,тригидрата (хлорамина Б) вызывает повышение коррозионной активности бурового раствора, так как хлорамин Б получают хлорированием бензолсульфамида в водно-щелочной среде (порошок белого цвета, содержит 25-30Х активного хлора). Этот фактор отрицательно отражается на долговечности работы породоразрушающего инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб. Кроме того, токсичность этого реагента и высокая стоимость затрудняют

его применение.

Использование для нейтрализации сероводорода органического хелата цинка ограничено вследствие большого расхода реагента (13,43 кг/мЗ),труднодоступности, что делает его малоперспективным.

Известна промывочная жидкость, содержащая реагент для нейтрализации сероводорода — отходы витаминного производства со следующим химическим составом, вес.7:

Двуокись марганца 60-65

Едкое кали 3-5

Влага 30-37

Отходы витаминного производства вводят в количестве 0,8-0,1 вес.7 (6).

Недостатком этого способа является низкая растворимость в воде отходов,витаминного производства, представляющих собой пастообраэную массу. При добавках пасты в промывочную жидкость с низкими структурно-механическими свойствами (например, как у воды) она осаждается и практически не участвует во взаимодействии с сероводородом. Кроме того, недостатками являются подверженность от. ходов витаминного производства замерзанию в сплошной конгломерат при -3-5 С, что затрудняет их исо пользование в зимний период времени, а также высокий рН раствора (9,5 и выше), вызывающий коррозию бурильных труб иэ алюминиевого сплава, и обвалы глинисто-оргаллитовых пород составляющих стенки скважины.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является промывочная жидкость для бурения на основе воды, содержащая реагент-поглотитель сероводорода. Используемая в качестве реагента-поглотителя Н 5

2 жидкость содержит соединение класса!!38402

1,3-диоксацикланов — продукт производства изопрена из изобутилена и формальдегида (реагент Т-66). Рекомендуемая концентрация Т-66 1-3Х(7).

Недостатками известной жидкости являются низкая степень нейтрализации сероводорода при температуре раствора

20-30 С, высокий расход известной добавки, обуславливающий удорожание стоимости" бурения скважины, взрыво- !0 опасность реагента Т-66 в смеси с воздухом. Кроме того, реагент Т-66 выпускается в жидком виде, что вызывает необходимость использования для транспортировки реагента спецтранспорта, а для хранения реагентаемкостей закрытого типа, удорожающих стоимость бурения скважины.

Цель изобретения — повышение скорости связывания сероводорода при од- щ новременном улучшении очистки промывочной жидкости от выбуренной породы.

О (t), Х=С1, X=H

®,Х=Н, X =1(0, х О 3 ока

Поставленная цель достигается тем, . что промывочная жидкость для бурения скважин на основе воды, содержащая реагент-поглотитель сероводорода, в качестве реагента-поглотителя

Приготовление предлагаемой жидкости. . 35

Расчетное количество натриевой соли П-хлорбензолсульфиновой кислоты или натриевой соли M-нитробензол,сульфиновой кислоты добавляют в виде порошка или водного, раствора (30-35Х-ной концентрации) в воду и перемешивают до растворения их.

Пример 1. В 1 л технической воды растворяют 0,6 r натриевой соли и -хлор- кпи -м-нитробензолсульфино- 45 вой кислоты. Степень нейтрализации составляет 97-98Х, а скорость нейтра.лизации сероводорода — 0,256—

0,270 л/ч.

Пример 2. В 1 л технической 50 воды растворяют 0,7 г,натриевой . соли и --хлор- или м-нитробензолсульфиновой кислот. Степень нейтрализации составляет 98-99Х, а скорость нейтрализации сероводорода — 55

0,272 — 0,306 л/ч.

Пример 3. В 1 л технической воды растворяют 0,8-0,9 г натриевой сероводорода содержит натриевую соль и -хлорбенэолсульфиновой кислоты или м -нитробензолсульфиновой кислоты, при следующем соотношении компонентов, вес.Х:

Натриевая соль и -хлорбензолсульфиновой кислоты или м -нитробензолсульфиновой кислоты 0,06-0,09

Вода Остальное

Предлагаемые реагенты п-хлорбензолсульфинат натрия и м-нитробензолсульфинат:натрия относятся к ряду ароматических сульфиновых кислот и отличаются повышенной устойчивостью при длительном хранении. Данные соли кислот — белые кристаллические вещества, хорошо растворимые в пресной и минерализованной воде без осадка и мути, нетоксичяы, не пожароопасны, коррозионно не активны. Эти вещества широко применяются в органическом синтезе как промежуточные соединения для получения сульфонов.

Общая структурная формула предлагаемых соединений имеет следующий вид: соли и -хлор- или м-нитробензол- сульфиновой кислот. Степень нейтра" лизации составляет 99-100Х, а скорость нейтрализации сероводорода—

0,280-0,32 1 л/ч.

Промывочную жидкость испытывают в лабораторных условиях путем воздействия на раствор, содержащий

45 об.Х сероводорода, натриевых солей и -хлор- или м-нитробензолсульфиновых кислот, а также в процессе бурения скважины в сероводородсодержащих отложениях.

Оценку способности препаратов нейтрализовать H S производят по известной методике. В круглодонную колбу отбирают 100 мл охлажденной до 5 С сероводородной воды, исходную концентрацию которой непосредственно перед опытом определяют иодометрическим методом. Затем в колбу помещают навеску реагента-нейтрализатора, колбу плотно закрывают и погружают в чашку с раствором ацетата кадмия, таким образом, чтобы пробка быпа ниже

1138402 уровня раствора. Содержимое перемешивают в течение часа магнитной машалкой и охлаждают, после чего иодометрически определяют остаточную концентрацию сероводорода. Поглотительную 5 способность реагентов рассчитывают, исходя из разности концентрации в пересчете на 1 r препарата.

Скорость,нейтрализации сероводорода рассчитывают по данным примеров

1-3.

Сущность предлагаемого изобретения раскрыта в табл. 1.

Иэ табл.1 видно, что для нейтрализации сероводорода 45Х-ной концентрации сероводорода расход предлагаемых реагентов-поглотителей Н S в 33-60 раэ меньше, чем известных.

При этом полнота нейтрализации сероводорода составляет 97-100Х при ис- 20 пользовании предлагаемой жидкости против 76Х у известной.

Скорость нейтрализации сероводорода в предлагаемой промывочной жидкости в 2,9-3,6 раза выше, чем 25 у известной. Нижним пределом концентрации предлагаемых поглотителей сероводорода является 0,06Х при котором степень нейтрализации сероводорода составляет 97-98Х а оставшийся щ в промывочной жидкости сероводород не представляет опасности для обслуживающего персонала буровой.

При концентрации 0,09Х предлагаемых поглотителей сероводорода обеспечивается полная нейтрализация сероводорода и дальнейшее увеличение добавки реагентов нецелесообразно.

Образующиеся в результате взаимо- 4 действия натриевых солей и -хлорбензол- и м-нитробензолсульфиновых кислот, с сероводородом продукты ре акции обладают сильными флокулирующими свойствами, которые будут способствовать улучшению степени очистки промывочной жидкости от частиц выбуренной породы и тем самым— повышению показателей бурения скважин.

В табл.2 приведены флокулирующие свойства предлагаемой и известной промывочных жидкостей.

Из табл.2 видно, что до взаимодействия с сероводородом водные растворы предлагаемых нейтрализаторов

Н не обладают флокулирующими свойствами и осветления жидкости вследствие осаждения. твердых частиц не наблюдается. Однако образующиеся продукты реакции предлагаемых нейтрализаторов с сероводородом эа счет ярко выраженных флокулирующих свойств обеспечивают осветление жидкости за 15 мин, промежуток времени на

68-76Х, в то время как у растворов с известным нейтрализатором Т-66 подобный эффект фактически отсутствует.

Технико-экономические преимущества предлагаемой жидкости состоят в том, что полнота нейтрализации сероводорода повышается на 2 1-24Х, скорость нейтрализации сероводорода в 2,9-3,6 раз выше, чем у известной жидкости, расход нейтрализаторов сероводорода снижается в 33-60 раз и степень очистки промывочной жидкости,от частиц выбуренных пород повышается на 63-65Х.

1138402

СЧ

Ю л О О л

Э 1 4

1 х

Ю

t о

Ф CO о о

Ю ° a о о сч о л оО

CV СЧ л о о О ь

С )

A ь ь л

С4 о О

an

СЧ о

С 1

Ю о

С Ъ

Ф о ф ч

-! к

cd 1

go х

A I х Ф э д

И Е э >х

6» э ь о о ь ец л

С 1 и х

1 ао х о л

О Х 1

И I

OdI cd1

О,Х m I х i х о

cd

1 о д Ф

Э О

Ц О о э

o v

an а 3 о л л л В о о О

Ю ь л сО л Ю о о л л о

СО

Ю о

Ю ь О л ь

5 х >х

Э О о, î ох

: х

V Id х

cd

Ф Э х

О

l .1, е с ж О

Л е4

dI O

О,о

Э л

cd

Е О

Э

1-ч Е

Ig э

И

v х Ф о =, 1

Cf о саА

Pl

3 v

М Ф

I

1

1 I

1 I

1

1

I.

I

I

1

1 с

Э

Сб

cd

Ц

I Ц

О

1

I ж I д I a ! 1

Ф 1

m I ах

О О, д !» ° 1 охх охи л

lg

Ц 1 б 1 о, 1 д I & 1 с

Э 1 ф 1 Х !»

m I Х о

1 Х д, х

cd 1 в II

1 О.

<б I Е»

g I Ф

Id I Э Э

1 Х О цр О о! и К ХЭ

11-

1 л л л ф х Ф э о,х ох

IdI Ь МИ сО О8

Э X 4!,Х Х>о О,h I V

1-ц gv

jdI О О Х

О m g о о

N СЧ CV

1 о I.е

an I

I

I ч» л I о а о

1

1

cn I из I

1

1 и I

I

I

1

I (I

1

I сп 1 л о

1

1

I

I

1

I

I !

I

1 о о о

<ц cv I

I

1

l0.1)38402

Концентрация нейтрализатора, вес.й

Время мин

Способ

До взаимодействия с НР

0,06 1

0,06, 5

О

0,06

32

То же

51

10

0,09

42

0,09

0,09

28

0,06

68

То же

72

О

71

0,09

О

0. 0

Поглотитель Н 5

Предлагаемый Натриевая соль п -хлорбеизолсульфиновой кислоты

Натриевая соль м - нитробе из олсульфиновой кислоты

Известный Хлорамин Б

0,075

0,075

0,075

0,06

0,06

0,075

0,075

0,075 15

0,09 1

0,09 5

0,0375 1

0,0375 5

0,0375 15

;Таблица 2

Объем осветленной части, Ж

После взаимодействия с Н З

1138402

Продолжение табл.2 нцент йтрал ра, с:7

То же

0,075

0,075

0,075

0

0,09

0,09

0,09

Заказ 10633/18 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г.Сапронова Редактор И.Дербак Техред М.Надь Корректор Е.Сирохман