Реагент-стабилизатор для буровых растворов и способ получения реагента-стабилизатора

 

1. Реагент-стабилизатор для буровых растворов, включающий фенол, сульфит-спиртовую барду (ССЕ), формалин и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения термосолестойкости и ингибируницей способности бурового раствора, он дополнительно содержит поликапроамид общей формулы fNH (CHj), COJfl или полигексаметчленадипамид общей формулы (CHj) NH-COJnмол.массы (8,0 - 25,0) 10 при следующем соотношении компонентов, мае. %: Фенол4,0 - 8,0 Поликапроамид или полигексаметиленадипамид30 ,0 - 40,0 , Формалин3,0 - 6,0 ССБ30,0 - 35,0 ВодаОстальное 2.Реагент-стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве поликапроамида он содержит отходы синтеза капрона или отходы трикотажного производства на основе волокон капрона. 3.Реагент-стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полигексамителенадипамида он содержит отходы синтеза нейлона или отходы трикотажного производства на основе волокон нейлона. 4.Способ получения реагента-стабилизатора для буровых растворов путем конденсации сульфит-спиртовой барды с фенолом и формалином с последукщей термообработкой полученной смеси при 90-95 С, отличающийся тем, что конденсацию проводят в присутствии полиамида, который предварительно растворгпот в феноле при 65-70 С, причем конденсацию полиамида и фенола с формалином проводят в течение 35-40 мин, а затем ,в смесь вводят сульфит-спиртовую барду и дополнительно продолжают конденсацию в течение 30-35 мин. i (Л со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3,0 — 6,0

30,0 — 35 0

Остальное

Формалин

ССБ

Вода

4. Способ получения реагента-стабилизатора для буровых растворов путем конденсации сульфит-спиртовой барды с фенолом и формалином с последующей термообработкой полученной смеси при 90-95 С, о т л и ч а ю— шийся тем, что конденсацию проводят в присутствии полиамида, который предварительно растворяют в феноле при 65-70 С, причем конденсацию о полиамида и фенола с формалином проводят в течение 35-40 мин, а затем ,в смесь вводят сульфит-спиртовую барду и дополнительно продолжают конденсацию в течение 30-35 мин.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3779289/23-03 (22) 01. 06. 84 (46) 23.06.86. Бюл. Р 23 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского (72) Н.Н. Круглицкий В.А. Яременко и В.В. Минченко (53) 622 ° 243.144(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 956537, кл. С 09 К 7/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 581134, кл . С 09 К 7/02, 1977. (54) РЕАГЕНТ-СТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ БУРОВЫХ

РАСТВОРОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (57) 1. Реагент-стабилизатор для буровых растворов, включающий фенол, сульфит-спиртовую барду (ССБ), формалин и воду, отличающийся тем, что, с целью повьппения термосолестойкости и ингибирующей способности бурового раствора, он дополнительно содержит поликапроамид общей формулы (NH (СН ) СО)п или полигексаметиленадипамид общей формулы

1.11Н (СН, ) NH-С01я мол.массы (8,0—

25,0) 10 при следующем соотношении компонентов, мас. 7:

Фенол 4,0 — 8,0

Поликапроамид или полигексаметиленадипамид 30,0 — 40,0;.SU 12 9142 А1

2. Реагент-стабилизатор по п. i, отличающийся тем, что в качестве поликапроамида он содержит отходы синтеза капрона или отходы трикотажного производства на основе волокон капрона.

3. Реагент-стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полигексамителенадипамида он содержит отходы синтеза нейлона или отходы трикотажного производства на основе волокон нейлона.

12

Изобретение относится к технологии бурения скважин, в частности к составам для бурения, и может быть использовано для обработки буровых растворов и повышения прочности пород, слагающих стенки скважин, при их проводке. на нефть и газ в неустойчивых породах в условиях действия повышенных температур и солевой агрессии.

Целью изобретения является повышение термосолестойкости и ингибирующей способности бурового раствора.

Предлагаемый реагент для глинистых буровых растворов отличается наличием в его составе высокомолекулярной добавки (поликапроамида или полигексаметиленадипамида), молекулы которой содержат. амидные группы

-NH-C0, способные к образованию.водородных связей, обуславливающих повышенную гибкость полимерной цепи.

Благодаря этим группам увеличивается также межмолекулярное взаимодействие в полимере, что способствует возрастанию его термостойкости в растворах солей многовалентных металлов.

В процессе поликанденсации исходных компонентов получают реагент, макромолекулы которого состоят из различных по своей природе групп полярных лигносульфатных и малополярных полимерных, отличающихся повышенной устойчивостью к термосолевой агрессии. Благодаря такому строению макромолекул реагента расширяются пределы регулирования структурно-реологических свойств глинистых буровых растворов при действии высоких температур. Это обусловлено тем, что малополярные участки макромолекулы реагента образуют на границе фаз в объеме дисперсной системы (буровой раствор) малоактивные углеводородные слои (по отношению к воде и ее растворам электролитов), увеличивающие коагуляционную устойчивость системы в присутствии солей многовалентных металлов, особенно в гидротермальных условиях, Лигносульфонатные полярные группы реагента способствуют повышению агрессивной устойчивости дисперсных частиц, улучшая тем самым стабильность и пластическую прочность бурового раствора, Наличие в составе макромолекулы реагента различных по своей природе полимерных групп; предполагает линейное строение цепи макромолекулы

39142 2 и повышенную ее гибкость, что является также одним из важных свойств реагента-стабилизатора, позволяющих использовать его в качестве разжижителя глинистых буровых растворов при высоких температурах.

В качестве добавок полиамида используют отходы, получаемые при синтезе поликапроамида или полигексаметиленадипамида, а также отходы трикотакжного производства на основе капронового или нейлонового волокна.

Кроме того, используют фенол, формалин

30 07-ной концентрации и сульфитспиртовую барду (ССБ) 5Ñ,07.-ной концентрации.

Технология получения предлагаемого реагента заключается в следующем.

Предварительно измельченные волокна поликапроамида или полигексаметиленадипамида размером 1-2 мм помещают в колбу-реактор с обратным холодильником, куда заливают 50,0—

60,07. — ный водный раствор фенола, подогре гый до 70,0 С, и перемешивают в течение 20,0-30,0 мин до полного растворения полимера. Затем в реактор добавляют 30,07-ный раствор формалина и повышают температуру полуЗО ченной смеси до 90 0-95 0 С. По истеУ Э чении 35,0-40,0 мин в реакционный объем дополнительно вводят 50,07.-ный водный раствор ССБ и при перемешивании и сохранении той же температуры продолжают процесс еще 30,0-35,0 мин.

З5 По окончании реакции готовый реагент сливают в емкость для хранения.

Полученный таким образом реагент представляет собой однородную темнокоричневую жидкость с удельным весом

4О 1,11-1,12 г/см .

Глинистый буровой раствор с удельным весом 1,20-1,22 г/см приготавливак т путем разбавления бентонитовой пасты дистиллированной водой и перемешивания на высокооборотной мешалке. при 3000,0 об/мин в течение

2 ч. После первого часа диспергированин в систему вводят 1,0 мас.Е

СаС1 и 25,0 мас.7 NaC1. После пере5О мешивания такую композицию обрабатывают предлагаемым реагентом в количестве 5,0-6,0 мас.7 и после допол" нительного диспергирования в течение

30,0-40„0 мин получают буровую композицию„ годную к использованию.

Эксплуатационные характеристики бурового раствора — водоотдачу (В, см /30 мин) измеряют на приборе ВИ вЂ” 6, 1239142 предельное статическое напряжение сдвига (СНС /ю, Мг/см ) на приборе

CHC — 2, условную вязкость (Т,с) на стандартном вискозиметре СП — 5, пластическую прочность образцов (Рр, дин/см ), набухших в фильтрате бурового раствора, — методом конического пластомера (6).

Термообработку бурового раствора производят в автоклавах. 10

Пример. Реагент получают следующим образом: 300,0 г предварительно измельченного поликапроамида или полигексаметиленадипамида с размером частиц 1 — 2 мм помещают в колбу-реактор с обратным холодильником, куда

I добавляют 100,0 мл 50,0Х-ного водного раствора фенола, подогретого до

70,0 С, и перемешивают в течение

Ь

35,0 мин. После растворения полимера. 20 в реактор при перемешивании добавляют 50,0 мл ЗО,OX-ного раствора формалина и повьппают температуру полученной смеси до 90,0 С. Через 40 0 мин в реактор дополнительно вводят ,300, мл раствора ССБ и при этой же температуре продолжают процесс еще

35 0 мин.

Полученный таким образом реагент представляет собой однородную темнокоричневую жидкость следующего состава, мас.7:

Фенол 5,0

Поликапроамид или .полигексаметиленадипамид 30,0

Формалин 5,0

ССБ . 30,0

Вода Остальное

Буровой раствор, содержащий 1,07 хлористого кальция и 25,07 хлористо- 40

ro натрия и обработанный полученным реагентом указанного состава в количестве 5,0 мас.7, характеризуется следующими показателями: водоотдача

РаствоРа В 7,0, см /30 мин; вязкость 4

31,0, Т,с; СНС

Р 843 10 дин/см .

Для обоснования граничных значений содержания компонентов предлага. емого состава реагента проводят опыты, идентичные указанным.

Сравнительные результаты обработки минерализованного бурового раствора предлагаемым и известным реагентами указаны в табл. 1 — 5, Граничные значения содержания компонентов предлагаемого состава выбраны из условий его использования в промывочных жидкостях, работающих при повышенных температурах и солевой агрессии. Так, при содержании в реагенте поликапроамида или полигексаметиленадипамида меньше нижнего предела (например, 28,0 мас,X) продукт малоустойчив к термодеструктивному разложению. Повышение добавок полиамида более 40,0Х вызывает затруднения в использовании реагента как разжижителя дисперсных систем при высоких температурах. Граничные концентрации фенола и формалина обусловлены необходимостью проведения процесса поликонденсации первичных ингредиентов. Избыток фенола и формалина в реакционной смеси (более 8,0 и 6,0 мас.7, соответственно) способствует понижению гидрофильной активности полимера. При недостатке фенола, менее 4,0 мас.7, и формалина, менее 3,0 мас.7., усложняется процесс получения макромолекул реагента ли,нейного строения и использования

I его в конечном итоге в качестве реагента-стабилизатора минерализованных глинистых дисперсиИ. Добавки ССБ обуславливают достижение необходимого уровня взаимодействия реагента в минерализованных растворах с дисперсной фазой (твердыми частицами). увеличение содержания ССБ (например, 37,0 мас.X) в реагенте вызывает усиленное пенообразование бурового раствора, тогда как недостаток,например, 28,0 мас Л) приводит к понижению его агрегативной устсйчивости.

Технологические свойства бурового раствора, обработанного предлагаемым и известным реагентами в присутствии солей СаС1, (1,0 мас.7) и

NaC1 (25,0 ма9.7), даны в табл. 2.

В табл. 3 приведены свойства бурового раствора, обработанного предлагаемым реагентом, полученным на основе отходов синтеза полиамидной смолы при содержании основного вещества 85,0 мас.7. в присутствии солей СаС1 (1,0 мас.7.) и NaC1 (25,0 мас.7).."ависимость свойств бурового раствора от РН среды при той же степени минерализации представлена в табл.4.

Как видно из приведенных в табл.1-.

5 данных, использование предлагаемых составов реагента позволяет увеличить стабилизирующую и разжижающую способность, что обуславливает повы1239142

Сос" Состав лредлагаемого реатав re>rrà, мас. Х

Технологические свойства минерализоваиного бурового раствора

Состав известного реагента> мас.Х ма- В,Б(14 .Маон

СС8 Хром>п к Вода Т, с В, сн»/Зоми

74р >,Р,» к 10 сн дин/см (Фенов Полнамид

t капрон нейлон

Вуровмй раствор, обраоотаннмй преллагаемв> реагентом

60/74 840

73/84 915

65/81 875

63/77 820

81/90 935

З,О -. - ЗО,O - ЗЗ,О 35,О В,О

Ч 4,0 30,0

2 8,0 40 0

3 6,0 35,0

4 40 280

11,0 47,0 5,0

6,0 - - 35 0

4>5

32э5 22>0 39>0 7>0

30,0 - 35,0 32,0 . 8,5

З,О

35,0 " . 9>0 50>0 S>5

5 8,0

6 3,0

42>0

32,5 27 ° 5 38,0 18,5 63/71 790

2 О

35 0

32,5 - tá,S 42,0 14,5

35 0

70/79 780

75/86 900

46/58 730

58/77 &70

66/79 9!О

7,О

7 9,0

В 6,0

28,0 - 26,5 37,0 tt>O

4,5

35,0

37,0 17 5 33 0 6,8

9 6>0 35 О зо,о

300 - 330 310 64

35>0 " Ч 1>О 43>0 5>О

З,О

6,0

10 4,0 в,о I2 6,0

4O,Î

4,5 - 32,5 22 Î 34,0 6,0 62/84 930

После терностатнровання прн 175еС

35 0

30,0

4,О

З,О - - ЗО,О - ЗЗ,О 44,О 12,0

6,0 ." - 35,0 - II,D 51,0 7;5

4 5 » 32 ° 5 - 22,0 44,0 . 9>0

8! /96 910

76/93 946

72/83 920

75/87 936

80/97 960

8>О

40,0

3 6,0 35 0

10 4,О .

ЗО,О з,о

30>0, » «33,0 39>0 8,0

В,О

12 6,0

1 !

3 05

14 0,5

40,0

6,0 - 35,0 - 11,0 46,0 - 6,5

35,0

45 -. 325 220 37 ° 0 75

Вуровмй раство!> обработанный мзвестймм реагентом

2эо 4 ° 3 3э8 54 ° 5 2>8 32>1 ЗВэо 23э5

82/96 920

91/87 640

2,0 4,3 4,0 54,5 2,9 31,8 43,0 21,0

После термостатнрованин прм 17540

85/88 670

2 В 32,1 66,0 38>0

2,0 4 3 3 8 54 S

13 О>5

14 0,5

118/137 720 !

О5/110 740

2,0 4 3

2>9 31 >8 60,0 35>0

4;О 54,5

П .ни р.н м ° » а н и е . Буровой раствор обработан 5,0 мас Х реагента в присутствии солей

NaC1 (25,0 мас Х) н СаС1 (1,0 нас .Х) . шенную термостойкость промывочной жидкости и способность последней укреплять породы, слагающие стенки скважин: водоотдача бурового раствора, минерализованного солями кальция в количестве 1,0 мас.X и хлористым натрием в количестве 25,0 мас.%, в 2,83,0 раза ниже водоотдачи такой же системы, но стабилизированной извест- 1О ным реагентом; вязкость и предельное статическое нанряжение сдвига такой композиции при 175,0 С по сравнению е с известной меньше на 35,0-40,07. °

Предлагаемый реагент позволяет также 15 более эффективно закреплять стенки

1 скважин за счет увеличения пластической прочности пород стенок на 26,030,07.

Кроме того, предлагаемый реагент может быть использован для получения противофильтрационных композиций на основе глинистых пород при возведении различного рода гидротехнических сооружений (пруды-шламонакопители, отстойники, испарители и др) с целью защиты подземных водных источников от загрязнения отходами промьппленных предприятий, содержащих ядовитые и агрессивные соединения.

Таблица I

1239142

Таблица 2

Добавка реагента, .мас. _#_

Состав

Известный

Предлагаемы капрон нейлон

Исходный состав бурового раствора 28,0

47,0

40,0 29/37

63,0

2 Раствор 1 +4,0

32,0 21,0 48/61

3 — " — +5 0

76,0

8,0 57/70

35,0

37,0 6,5 65/80

87,0

4 — " — +6,0

6,0 76/93

91,0

40,0

5 - " — +7,0

38,0 6,0 63/74

83 0

6 !

1 11

l I tt

41, 0 5, 0 73/86

46,0 4,5 78/93

90,0

94,0

32,0 23,0 33/41 58,0

P-p Р 1 + 5,0

" — + 6,0 36,0

60,0 — " — + 70 380

63,0

-"-+8,0 43,0

68,0

После термостатирования при 175,О С

13 Раствор 1 + 5 0

38,0 11,0 63/71

81,0

91,0

41,0

8,5 73/90

45,0 6,5 79/93

15 11

94,0

6,0 70/85

92,0

42,0

+ 6,0

+ 7,0

44,0 6,0 75/9 t

94,0

Раствор 1 + 6,0 57,0 35,0 110/120 75,0

19

+ 7,0 55,0 30,0 95/125 80,0

76,0

+ 8,0 51,0 27,0 97/105

+ 6,0

+ 7,0

+ 5,0

+ 6,0

+ 7,0

В, СНСфр, Pm. х10, см /30 дйа Па

21,0 39/47

18,0 41/52

18, 0 47/54

1239142

P)ð, х 10

Па

Добавка реагента, мас.Е!

СосУау с

В, см /30 снс,, дПа тав нейлон капрон

Исходный состав бурового 28,0 раствора

40,0

29/37

47,0

11,0 46/60

33,0

71,0

+ 7,0

+. 8,0

+ 9,0

35 0

74 0

82,0

35 0

86,0

Ф"

38,0

+ 7,0 36,0

+ 8,0 38,0

76,0

7 !!

83,0

87,0

+ 9)0 41,0

После термостатирования

9 Раствор 1 + 7,0

10,0

44,0

63/80

77,0

64/83

10 — " — + 8,0

46,0

79, О

8,5

+ 9,0

46,0

7,0

70/85

84,0

7!0

+ 8,0

+ 9,0

42,0

9,0

61/81

78,0

7,0

13.45,0

67/85

82,0

7,0

68/88

47,0

90,0 рн УВ, с

Рх 10

Па

В, СНС см /30 дПа

Добавка реагента, мас.7.

Состав нейлон капрон

47 О

7,0 28,О 50,0 . 29/37

1 . Исходный состав бурового раствора

87,0

7,0 37,0

91,0

7,0 40,0

3 !!

+ 7,0

90,0

+ 6,0

92,0

+ 7,0

tl lt

84,0

+50

+ 6,0

88,0

Il

2 Раствор 1 + 6,0

2 Раствор 1 - + 6,0

7,0 39,0

7,0 43,0

9,0 39,0

9,0 41,0

Табли ца3

8, О 55/67

7, О . 59/71

6,0 „ 62/77

7,.0 53/68

6,,0 61 /80

6,0 .65/88 при 175,0 С

Т а б л и ц а 4

6,5 65/80

6,0 76/93

5 0 73/86

5,0 78/90

6,0 60/72

5 0 68/84

l239142

Продолжение табл.4

1 в, см /30

Р х 10

-3

Па

Добавка реагента мас.X

СНС дПа

УВ, с рН нейлон

1 капрон

74/87

93,0

5 0

+ 7,0

9,0 43,0

95,0

70/92

5 0

+ 6,0 9,0 41,0

+ 7,0 . 9,0 44,0

9 !!

75/93

95,0

4,5

10 !1 !1

70/88

88,0

4,5

10,0 42,0

10 0 44,0

+ 6,0

+ 7,0

91,0

72/90

4,5

73/97

+ 6,0 10,0 42,0

94,0

5 0

13

11 11

+ 7,0 10,0 44,0 4,5 75/98

После термостатирования при 175,0 С о

96,0

14 !

15 Раствор 1 + 6,0

16 + 7,0

68/84

9,0 38,0

9,0 40,0

9,0 39,0

9,0 38,0

10,0 41,0

10 0 40,0

10,0 42,0

10,0 40,0

7,0

91,0

6,5 72/88

94,0,17

63/86

+ 6,0

+ 7,0

6,5

93,0

7,0

71/89

94,0

19 - " — + 6,0

65/84

6,0

94,0

6,0

20-и- +70

68/82

94,0

+ 6,0

+ 7,0

69/85

7,0

91,0

70/90

6,0

93,0

П р и м е ч а н и е .. Повышение рН бурового раствора производят добавками гидроокиси натрия.

Таблица 5

Р 10, дин/см

СНС,ФОФ мг/см

Нэ см /30

Tj с

Добавка реагента, Состав

f нейлон капрон

40,0

29/3 7

470

28,0

1 Исходный состав бурового раствора

38/67

650

31,0 19,0

2 Раствор 1 +4,0Х реагента

45/70

10,0

690

+5,0X

33,0

1!

37,0 6,0

780

65/76

II

+6,0Х

1739142

l4

° Продолжение табл.5

Добавка реагента, P 10 див/см .

СНС,, „ мг/см

В, смЗ /30

Т, с

Состав нейлон капрон

+7,0%

68/77

40,0

5,5

870

47/67

+ 5,0X -"- 34,0

12,0

740

+ 6,0% -™- 39,0

63/70

7,0

820

+ 7,0X -"- 38,0

69/83

6,0 о00

9 Раствор 1 +5,0% реагента 33,0

41/64

12,0

790

55/73

7,5

+6, 0%

+7,0X

37,0

42,0

830

7? /83

6,5

900

750

38/69

+ 5,0% -"- 36,0

10 5

800

45/72

+ 6,0% -"- 40,0

7,О

+ 7,0% -"- 40,0

54/75!

5,5

800

После термостатирования при 175ОС

61/78

1 Раствор 1 +5,0% реагента о

1!

+6, 0%

13,5

805

38,0

13,0

67/80

830

46,0

70/83

+7,0% 44, О

12,5

850

62/85

+ 5,0% -"- 47,0

+ 6,0% -"- 41,0

+ 7,0% -"- 40,0

800

12 0

68/87

840

10,5

70/89

860

10,0

П р и м е ч а н и е . Буровой раствор обработан предлагаемым реагентомстабилизатором в присутствии солей:

А — М8С1, (20;0 мас.%) и NaC1 (25,0 мас.%);

 — FeC1, (5,0 мас.X) и NaC1 (25,0 мас.X).

Составитель В. Борискина

Техред Н.Бонкало Корректор С. Черни

Редактор Н. Егорова

Заказ 3355/21

Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4