Способ получения структурообразователя для буровых растворов на углеводородной основе

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - улучшение структурномеханических свойств буровых растворов при одновременном сокращении длительности процесса получения структурообразователя и снижение его стоимости . Смешивают бентонитовьй глинопорошок с предварительно приготовленным 2-15%-ным водным раствором четвертичной аммонийной соли. На одну часть глинопорошка берут от 0,4 - 0,6 мае.ч. соли. Полученную смесь выдерживают при перемешивании 1-2 ч с последующей сушкой и измельчением. 5 табл. с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ХЦ

РЕСПУБЛИН

15Р 4 С 09 К 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4024826/23-03 (22) 12.02.86 (46) 30 ° 06.87. Бюл. Р 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) К.П1.0вчинский, И.З.Файнштейн, P.Ê.ÐàõìàòóëëHí, Н.M.Êàñüÿíîâ, И.И.Липкес и О.В.Полозов (53) 622,243.144.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р .1016351, кл. С 09 К 7/02, 1978.

Макнв Е.Д. и др. Пластические сма зки на основе аминированных бентонитовых глин. — Химия и технология топлив и масел. M.: Химия, 1964, Ф 2, с.30-36.

Авторское свидетельство СССР

У 1046274, кл. " 03 К 7/06, 1982.

„„SU„„1320220 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ НА

УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — улучшение структурномеханических свойств буровых растворов при одновременном сокращении длительности процесса получения структурообразователя и снижение его стоимости. Смешивают бентонитовый глинопорошок с предварительно приготовленным 2-15%-ным водным раствором четвертичной аммонийной соли. На одну часть глинопорошка берут от 0,4

0,6 мас.ч. соли. Полученную смесь вы- . Я держивают при перемешивании 1-2 ч с последующей сушкой и измельчением.

5 табл.

С:

1320220

Изобретение относится к способам получения материалов, в частности органофильных глинопорошков, используемых в качестве структурообразователей буровых растворов на углеводородной основе, применяемых для бурения нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения — улучшение структурно-механических свойств буровых растворов при одновременном сокраще- 10 нии длительности процесса получения структур6образователя и снижении его стоимости, Способ получения органофильного бентонитового глинопорошка включает 15 смешение бентонитового глинопорошка с предварительно приготовленным 215Х-ным водным раствором четвертичной аммонийной соли, выдержку полученной смеси при перемешивании в течение 20

1-2 ч, высушивание смеси и иэмельче ние.

Необводненный бентонитовый глинопорошок вводится в водный раствор 25

ЧАС вЂ” низкомолекулярного соединения, способного к диссоциации и существующего в растворе в виде ионов. При этом вода не находится в связанном состоянии и способна к образованию 30 адсорбционной оболочки. В результате возникают условия для конкурентной адсорбции молекул воды и ионов ЧАС на поверхности глины. Благодаря высокой подвижности заряда ионов ЧАС они быстрее достигают поверхности глины и вступают в реакцию замещения на обменных центрах. Молекулы воды локализуются вокруг необменных позиций за счет водородHbix связей, образуя щ пространственно не замкнутую адсорбционную оболочку, не препятствующую диффузии ионов ЧАС к вновь открывшимся обменным центрам в результате расклинивающего действия предыдущих ионов ЧАС. Адсорбция ЧАС вызывает олеофилизацию глины, которая предотвращает ее набухание в воде и рост вязкости реакционной массы. Низкая вязкость также благоприятствует диф- 0 фузии ЧАС и усилению ее адсорбции на глине. В результате реакция протекает с большей скоростью и глубиной, тем самым улучшается структурообразующая способность органофильного глинопорошка в буровых растворах на углеводородной основе.

Способ осуществляется следующим образом.

Берут воду,. нагревают ее до 8090 С и в ней растворяют расчетное количество ЧАС, а затем при перемешивании вводят необводненный бентонитовый глинопорошок и продолжают перемешивание в течение 1-2 ч.

Способ может быть реализован в. любом аппарате, предназначенном для механического перемегвивания жидкотекучих смесей„

Предлагаемый способ получения органофильного бентонитового глинопорошка был проверен в лабораторных условиях.

Для осуществления способа использовали бентонитовый глинопорошок группы ПБВ и следующие ЧАС: алкилбензилдиметиламмонийхлорид с R — С„ — С,, (катамин АБ), алкилбензилдиметиламмонийхлорид с R = C, - С о (АБДМхлорид), алкилбензилдиметиламмоний хлорид с R = С (катионат 2Б) .

В процессе синтеза органофильного бентонитового глинопорошка необходимые количества ЧАС и глины определяются исходя из концентрации реакционной массы, которая, в свою очередь, задается из условия возможности ее перемешивания и соотношения глина—

ЧАС

Пример 1. Соотношение глинопорошок — ЧАС 10:5, концентрация реакционной массы 5,87.. В 94,2 r воды вводят 1,93 г ЧАС и при нагревании и перемешивании вводят 3,87 r сухой глины, Пример 2. Соотношение глинопорошок — ЧАС 10:5, концентрация реакционной массы 18,4. В 81,6 r воды вводят 6,14 r ЧАС и при нагревании и перемешивании вводят 12,26 r сухой глины.

Пример 3. Соотношение глинопорошок — ЧАС 10:5, концентрация реакционной массы 34,6 . В 65,4 r воды вводят 11,53 г ЧАС и при нагревании и перемешивании вводят 23,07 г сухой

ГЛИНЫ.

Технологические параметры синтеза органофильного бентонитового глинопорошка различными способами приведены в табл.1.

Из табл.1 видно, что по предлага(емому способу упрощается процесс получения органофильного бентонитового глинопорошка и значительно сокращается его длительность.

Время, необходимое,цля перемешивания реакционной массы в процессе по1320220

Продолжение табл.З

Т а б л и ц а 2

Соотношение гли5 на — ЧАС

64/70

10:6

f0

10:7

90/93

3,8

3 Я

54/57

42/45

0,25

2,5

Т а б л и ц а 4

1,5

0,15

ЧАС

СНС 1/10,, дПА, по способу

Соотношение

1,0

0i1О глина—

ЧАС

120

0,3

0,08 извест- предлагаеному мому

0,15

180

0,08

0,08

2400 ° 08

300

0,08

0,08

Т а блица 3

Соотношение .глина - ЧАС

О/О

3/6

10:1

10:6 61/70 82/85

3/6

11/14

10:2

30/33

64/70

10:3

10: 5 122/ 125 145/ 148

10:6 64/70 90/93

82/55

116/119

145/148

10:4

1О:5

122/125

Таблица 5

СНС 1/10» дПа, по способу

Состав

Компоненты

Соотношение эмульсий, мас.% глина—

ЧАС извест- предлаганому емому

Дизельное топливо 38э4 10:4 36/54 55/73

Окисленный петролатум 2,0 10:5 49/83 76/93

Окись кальция 2,0 10:6 28/47 45/60

Время реакции мин

Содержание остаточного катамина АБ в водной Фазе, Х, по способу известному предлагаемому

В

СНС 1/10 органосуспензии, дПа, по способу известному предлагаемому

СНС 1/10 органосуспензин,, дПа, по способу известному предлагаемому

Катамин АБ 10:4 64/66 87/91

10:5 93/96 102/108

10:6 43/47 66/71

АБДИ30 хлорид 10:4 73/76 96/102

10:5 112/118 122/128

Катионат 2Б 10:4 82/85 116/1 19

1320220 о зий, так и -инвертных эмульсий различного состава.

Т а б л и ц а1

Время предварительной

Способ получения opraнофильного глинопорошка

Время Время выреак- деления ции, конечного ч продукта, подготовки исходной глины, Введение ЧАС в водную суспензию глинопорошка 144

4,0 48

Введение глинопорошка в водный раствор ЧАС: катамин

1,0

3 лучения органофильного бентонитовог глинопорошка, определяли путем изме рения содержания остаточного ЧАС (катамина АБ) в водной фазе. Зависимость содержания ЧАС от времени выдержки приведена в табл.2.

Как видно иэ табл.2 время перемешивания по предлагаемому способу составляет 1-2 ч, в течение которых содержание ЧАС в водной фазе выходит на постоянный уровень, что свидетельствует о завершенности процесса.

Оценка органофильных глинопорошков, полученных на различных ЧАС с различными сортношениями глина — ЧАС,f> проводилась по структурно-механическим показателям 10%-ных суспенэий этих глинопорошков в дизельном топливе и различных типов растворов на углеводородной основе. ?О

Органосуспенэии готовили с помощью смесителя типа Воронеж" в течение 1 ч. Измерения структурно-механических показателей проводили на приборе СНС-2. При этом после обработки 25 всех исследуемых типов растворов на углеводородной основе (РУО) органофильным бентонитовым глинопорошком улучшение структурно-механических показателей не сопровождалось ухудшени-Зп ем других показателей, в частности электростабильности и фильтрации.

Электростабильность, измеренная на приборе ИГЭР-1, находились на уровне

500-600 В, а фильтрация по ВИ-6 не превышала 2-3 см чистой углеводородной фазы. .Структурно-механические показатели

10%-ных органосуспензий с органоглиной на основе катионата 2Б приведены gg в табл.3.

Из табл.3 видно, что оптимальным является соотношение глина — ЧАС

10:4 — 10:6.

Структурно-механические показатели45

10%-ных органосуспензий с органоглиной на основе различных ЧАС приведены в табл.4.

Структурно-механические показатели различных РУО с органоглиной на ос- 50 нове катионата 2Б (количество органоглины 20 мас.%) приведены в табл.5. формулаизобретения

Способ получения структурообразователя для буровых растворов на угле.— водородной основе, включающий смешение бентонитовогo глинопорошка с четвертичной аммонийной солью и водой, l выдержку полученной смеси в течение

1-2 час и последующую ее сушку и измельчение, отличающийся тем, что, с целью улучшения структурно-механических свойств буровых растворов при одновременном сокращении длительности пропесса получения структурообраэователя и снижении его стоимости, бентонитовый глинопорошок смешивают с предварительно приготовленным 2-15%-ным водным раствором четвертичной аммонийной соли,.причем на 1 мас.ч. бентонитового глинопорошка берут 0,4 — 0,6 мас.ч. четвертичной аммонийной соли.

АБДИхлорид катионат

2Б

2,0 12

Из табл.3, 4, и 5 следует, что вве- .„ дение органобентонита, полученного по предлагаемому способу, обеспечивает более высокие структурно-механические показатели как органосуспен1320220

Продолжение табл.5

Компоненты

НС f/10, дПа, по способу оотно звест- предлагаому емому

57,4

Дизельное топливо

38,4 10:4 - 42/64

61/71

Окисленный петролатум

2,0

10:5

Окись кальция 2,0

10:6

6,0

51,6

Дизельное топливо

38,4 10:4 51/71 73/84

1,5 10:5 64/79 90/116

Эмультал

Окисленный петролатум

10:6 36/57 57/76

1,0

60,1

Составитель Л,Бестужева

Техред И.Попович Корректор A.ОбРУчаР

Редактор И.Рыбченко

Заказ 2611/22 Тираж 633

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Раствор хлористого кальция .(у =

=1,20 г/см ) Раствор серноникслого железа (y =

=1,20 г/см ) Раствор хлористого кальция (p=

=1,20 г/см ) Раствор хлористого кальция (р=

=1,20 г/см ) Соста эмуль сий, мас Л ение лина

ЧАС

55/76 73/87

33/52 52/62