Реагент для обработки глинистых буровых растворов

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для промьшки ствола скважины. Цель изобретения - снижение структурно-механических параметров глинистых буровых растворов. В реагенте в качестве гуматсодержащего вещества используют отход животноводческих ферм, в качестве модифицирующей добавки - щелочь или моноэтаноламин при следукнцем соотношении ингредиентов, мас.%: отход животноводческих ферм 15,0 - 30,0; щелочь или моноэтаноламин 1,5- 2,0; вода - остальное. Реагент готовят путем растворения в воде щелочного агента с последующей добавкой навоза. Полученную смесь перемешивают при 20 С и используют непосредственно для обработки буровых растворов. Изменения параметров бурового глинистого раствора при обработке гуматным навозощелочным реагентом зависят от времени приготовления навозощелочного реагента. 6 табл. (Л

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

И В

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4Ю4 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3702369/23-03 (22) 27.12.83 (46) 23.12.87. Бюл. 9 47 (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (72) Д.А.Галян и Г.А.Чуприна (53) 622.243.143.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 615112, кл. С 09 К 7/02, 1975, Авторское свидетельство СССР

У 618402, кл. С 09 К 7/02, 1976.

Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам. — М.: Недра, 1979, с. 73-75. (54) РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГЛИНИСТЫХ

БУРОВЫХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для промывки ствола скважины.

Цель изобретения — снижение структурно-механических параметров глинистых

6уровых растворов. В реагенте в качестве гуматсодержащего вещества используют отход животноводческих ферм, в качестве модифицирующей добавки— щелочь или моноэтаноламин при следующем соотношении ингредиентов, мас.X: отход животноводческих ферм 15,0—

30,0 щелочь или моноэтаноламин 1,52,0; вода — остальное. Реагент готовят путем растворения в воде щелочного агента с последующей добавкой навоза. Полученную смесь перемешивают при 20 С и используют непосредственно для обработки буровых растворов. ®

Изменения параметров бурового глинис- фу того раствора при обработке гуматным навозощелочным реагентом зависят от времени приготовления навозощелочМ ного реагента. 6 табл.

20

40

1 13

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к промывке ствола скважины.

Цель изобретения — снижение струк- турно-механических параметров глинистых буровых растворов.

Реагент для обработки глинистых буровых растворов включает в качестве гуматсодержащего вещества отход животноводческих ферм в количестве

15,0-30,0 Мас,7, в качестве модифи цирующей добавки — щелочь или моноэтаноламин в количестве 1,5-2,0 мас.7, и воду — остальное, причем в качестве отхода животноводческих ферм используют навоз, состоящий из микроэлементов, органической и неорганической частей.

Органическая часть навоза — комплекс органических веществ, которые подразделяются на две группы: гумусперегной (органическое вещество специфической породы), негумифицированные органические вещества растительного или животного происхождения, со временем частично превращающиеся в гумус.

Органическая часть навоза содержит гуминовые кислоты (до 40мас.7), сульфокнслоты, клетчатку, лигниновые соединения, белки, сахар, смолы, жиры, дубильные вещества, галактозу, арабинозу и другие промежуточные продукты разложения.

Гумусовые вещества. подразделяются по составу, свойствам на гуминовые кислоты, фульвокислоты (креновые и апокреновые) и гумины.

По современным представлениям гуминовые кислоты — сложные высокомолекулярные соединения, имеющие ароматическую природу, В состав молекулы гуминовой кислоты входят ароматические, безазотистые и азотисто-содержащие гетероциклические 6 и 5-ти.членные кольца, соединенные между собой мостиками

-И-„ -NH- -СН вЂ, а также содержатся углеводные остатки, функциональные . руппы 3-6 фенольных гидроксилов (ОН), 3-4 карбоксильных (COOH), метоксильные (-О-СН ) и карбонильные

Ъ (=-С=О) группы, Водород карбоксильной группы замещается катионами с образованием солей (гуматов), например:

RC0OH + КаНСО RCOONa+H O+CO

2RC0OH + CaCO (RCOO) Са+Н 0+CO

3— г к

61164 2

Содержащиеся в навозе гуминовые кислоты в зависимости от модифицирующего агента образуют натриевые, калиевые и другие соли гуминовых кислот, которые являются основой навозощелочного реагента и придают буровому раствору многофункциональные стабилизирующие свойства. Элементарный состав гуминовых кислот следующий, мас.7:, С 52-62, 0 31-39; Н 2,8-6,6

N 3,3-5,1 .

Оставшаяся органическая часть— клетчатка (подстилка — солома) в процессе хранения теряет свою прочность, темно-коричневая окрашенная масса уменьшается на 20-307.. В процессе приготовления под воздействием модифицирующего агента легко разрушается до тонкой суспензии (сито У 0,01 мм), свободно перекачивается насосом, Компонентом навоза, определяющим возможность его использования, являются гуминовые вещества, В табло 1 приведено изменение сос.тава навоза от времени хранения.

Содержани гуминовых веществ (3040 мас.%) в навозе зависит от срока хранения последнего и наилучшим условием приготовления реагента является навоз 5-10 мес. его хранения, Реагент используют в следующей последовательности, В воде растворяют щелочной агент, после чего добавляют навоз представляющий отход животноводческих ферм.

В стеклянный стакан емкостью

1000 мл, снабженный лопастной мешалкой, последовательно вводят, г: вода

680; гидроксид натрия 20, навоз сухой 300.

Смесь компонентов перемешивают при 20 С в течение 6 ч и используют непосредственно для обработки буровых растворов.

В качестве модифицирующей добавки также используют гидроокись калия, моноэтаноламин (ИЭЛ). Изменяя соотношения навоза в пределах 10-35 мас.%, а модифицирующей добавки от 1 до

2 мас.% приготовлены 11 навозо-щелочных растворов.

В табл. 2 показана эффективность экстракции гуминовых из навоза в зависимости от вида и концентрации модифицирующей добавки.

Г Для проверки эффективности предлагаемого навозощелочного реагента для обработки бурового раствора ис3 13611 пользуют глинистый буровой раствор при следующем содержании компонентов, мас.7, глина 10, гидроокись нат-. рия (сухое вещество) 0,3, вода — остальное, В отдельный фарфоровый сосуд емкостью 1 5 л наливают 1000 мл бурового раствора и к нему доливают в количестве 6-10 мас,7. от объема бурового раствора приготовленные реагенты, перемешивают и определяют технологические показатели получившегося раствора.

Технологические показатели исходного бурового раствора и бурового раствора, обработанного приготовленными реагентами, приведены в табл.3

Для проверки эффективности навозощелочного реагента для обработки бурового раствора используют глинистый буровой раствор при следующем содержании компонентов, мас.7: глина

16-26, гидроокись натрия (сухое вещество) 0 5 вода — остальное. Z5

В отдельный фарфоровый сосуд емкостью 1,5 л наливают 1000 мл бурового глинистого раствора и к нему доливают в количестве 5-20 мас.7. от объема бурового раствора приготовленный навозощелочной реагент, перемеши- вают и определяют технологические показатели полученного раствора.

Навозощелочной реагент (НЩР) приготавливают отдельно в емкости путем

35 перемешивания навоза с щелочным компонентом, взятых в соотношении навоз:

::щелочь 15-30, 1,5-2,0 мас.7..

Эффективность способа химической обработки в глинистых растворах про- 40 верена на глинах различного минералогического состава — натриевого, кальциевого типа и гидрослюдистого типа, стабилизированных гуматными реагентами — навозощелочным и извест45 ным способом — углещелочным.

В табл, 4 приведена зависимость свойств глинистого бурового раствора от концентрации НЩР.

В опытах 1-9 используют модифици50 рованный бентонит натриевого типа, а в качестве стабилизатора навозощелочной реагент в опытах 2-7 и углещелочной в опытах 8-9.

В опытах 10-177используется каоли55 нитовая кальцийсодержащая глина, а в качестве стабилизатора навозощелочФормула и з обретения

Реагент для обработки глинистых буровых растворов, включающий гуматсодержащее вещество, модифицирующую добавку и воду, о т л и ч а ю щ,и йс я тем, что, с целью снижения структурно †механическ параметров глинистых буровых растворов, в каче— стве гуматсодержащего вещества используют отход животноводческих ферм, а в качестве модифицирующей добавки — щелочь или моноэтаноламин при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:

Отход животноводческих ферм 15,0-30,0 Щелочь или моноэтаноламин

Вода

1 5-2,0

Остальное

64 4 ной реагент в опытах 11-15 и углещелочной в опытах 16 — 17.

В опытах 18-27 используют гидрослюдистую глину при минерализации

57. NaC1 а в качестве стабилизатора навозощелочной реагент в опытах 19-24 и углещелочной реагент в опытах 26-27, Свойства навоэощелочного реагента зависят от времени хранения отхода животноводческих ферм. Изменения параметров бурового глинистого раствора при обработке навозощелочным реагентом в зависимости от времени хранения навоза приведены в табл. 1.

В примерах используют гуматный реагент следующего состава, мас.7.: навоз 20; NaOH 2", вода 78, глинистый раствор из модифицированного бентонита ° Навоз содержит гуминовых от

12 до 407. в зависимости от времени хранения, При хранении навоза 5

10 мес. содержание гуминовых 30-407., Изменения параметров бурового глинистого раствора при обработке гуматным навозощелочным реагентом от времени приготовления навозощелочного реагента (НЩР) приведены в табл.5, В примерах использован навозощелочной реагент состава, мас.7.: навоз 20;

Na0H 2, вода 78.

Компоненты перемешивают 1 ч и после этого выдерживают.

Данные о влиянии времени на обработку навоза щелочью приведены в

)габл, 6.

Таблица 1

1361164

Содержание компонентов, мас.%, после хранения, мес

2 4 58 12

В свежем навозе

68

75,5

72

Н О

Органические вещества .

17,3

24,5

17,5

19,5

Гуминовые вещества

30-40

14,2-15,6 17-20

30-40

12-12, 5

Таблица 2

Реагент

Концентрация компонентов

Содержание гумнновых. мас.% рн в реагенте, мас.%

Навоз соНавоз 10

Na0H 1,0

1,5

11,0

Навоз 15

Na0H 1,5

2,8

12,0

2,6

Навоз 15

КОН 1,5

11,8

3,6

Навоз 15

М3А 1,5

10,2

3,9

Навоз 15

Na0H 2,0

12,75

Навоз 15

КОН 2,0

3,17

12,6

4,24

10,8

4,37

Навоз 30

Na0H 2,0

12,65

Навоз 30

КОН 2,0

3,81

12,4

Вещества, входящие в навоз,мас.%

Исходное содержани гуминовых кислот в гуматном реагенте, мас.% держанием гуминовых кислот 30

Навоз 15

МЭА 2,0 в растворе в пересчете реагента на сухую массу

1361164

Продолжение табл. 2

Концентрация компонентов

Содержание гуминовых. мас.%

Реагент рн в реагенте, мас. 7. в растворе в пересчете реагента на сухую массу

10,8

4,5

100

Навоз 30

МЭА 2,0

Навоз 35

NaOH 2,0

12,3

4,32

10,8

32,5

Бурый уголь 15 1,95

NaOH 2,0

Таблица 3

Содержание гуматных реагентов (табл.1) в буровом растворе, мас. 7.

Растехнологические показатели бурового раствора вор

Условная Статичес рн кое напвязкость, УВ, с

Глинистый буровой

P P

3,6/5,6

7,5

18

1,16

P-p 1 + 10X реагента 1

2,6/5,4

8,5

1,14

Р р 1 + 107. реагента 2

1,6/3,2

8,9

1,14

+ 10% реа5

Р-р 1 гента

0,8/1,2

9,6

1,14

P-p 1 + 10X реагента 8

0,8/1,6

9,4

1,14

P-р 1 +,10X реагента 9

0,6/1, 2

9,5

1,14

Р-$ 1 + 107. реагента 10

1,2/2,4 6

8,2

1,14

Исходное содержани гуминовых кислот в гуматном реагенте, мас. 7.

Бурый уголь содержанием гуминовых веществ 40

Плотность р.103

xr/ ряжение сдвига, Па 1О

Водоотдача, В 106, М3

13611 64

Продолже ни е та бл . 3.

Раст-

Содержание гуматных реагентов (табл.1) в буровом растворе, мас.X

Технологические показатели бурового раствора вор

Условная вязкость, УВ, с рн

P-p 1 + 10X реагента 3

8,4

1,9/2,9 8

1, 14

Р-P 1 гента

+ 10X реа4

1,6/2,8 5

1,14

8,0

10 .P-p 1 + 10% реагента 11

1,8/3 1, 14

7,9

11 Р р 1 + 2% реагента 5

Зю4/5,2

1, 155

17

7,5

12 Р р 1 + 4% реагента 5

3,2/5

1,153

16,5 7,8

13 Р р 1 + 6% реагента 5

2,8/4,7

1, 15

15 8,0

14 Р-р 1 + 8% реагента 5

2,2/4

t,145

10 8,2 р 1 + 12% реагента 5

0,6/1,0 6

1, 138

8,8

Известный углещелочной реагент на основе бурого угля

Р-р 1 + 10% реагента 12

15 8,6

3,2/5,4

1,14

Таблица 4

Показатели качества бурового

Состав раствора, мас,X раствора

0,/Q, УВ,с В 10, Р 10, Па м /30 м кг/м рн

16

0,3

83,7 3,6/5,6 60 20

1,16 7,5

P р 1+5 НЩР (15:2) 3,6/5,4 50 16

P-p 1+6 НЩР (15:1,5) 2,8/3,2 32 8

P-р 1+6 НЩР (15:2) 2,6/3,2 30 8

0 75

0,90

0,9

1,16 8,0

1,16 8,9

1,155 8,5

Предлагаемый

Na-бентонит

Сода каустическая

Вода

Плотность р 10, к г /м

Статичес кое напряжение сдвига, Па

О,/ „

Водоотдача, В.10 а мз

Концентрация навоза, бурого угля,мас.%

1361164

Продолжение табл. 4

Состав растворь, мас.Х

Концентрация навоза, бурого угля,мас.Ж

Показатели качества бурового раствор

УВс В10, мз/30 м

0(/Q„, Па

Р 10, рН

Kr/N3ç (15: 2) 1,8/3,0 (30:2) 0,7/1,5 (30:2) Оэ8/1,6

1,150 8,9

1,140 9,4

1,140 9,4

1,5

4,5

6,0

P-p 1+ 1 О НЩР

P-p 1+15 НЩР

P-p 1+20 НЩР

30 6

22 4

22 4

Прототип (15:2) (15:2)

1,2/1,8

0,9/0,6

1,140 9,0

1,130 9,2

32 8

22 4

1,5

3,0

0,75

0,90

0,9

1,5

4,5

6,0

Известный

Р-р 10+10 УЩР (15:2)

P-р 10+20 УЩР (15:2) 3,8/5,8 60 12 1,150 9,0

3,6/5,6 .54 8 1,140 9,2

1,5

3,0

82 32 1,20 9,0

52 28 1,20 9,5

42 26 1,20 9,6

40 26 1,20 9,8

32 22 1,20 10,0

30 22 1,20 10,0

28 22 1,20 10,0

80 28 1 20 9 8

78 28 1,20 10,0

П р и м е ч а н и е. Q ;/Q„ — статическое напряжение сдвига бурового раствора; У. — условная вязкость,  — водоотдача бурового раствора, р — плотность бурового раствора, рН вЂ” водородный показатель.

P-p 1+10 УЩР

Р-р 1+20 УЩР

Са-глина (каолинитовая)

NaOH

Вода

P-p 10+5 НЩР

P-p 10+6 НЩР

P-p 10+6 НШР

P-p 10+10 НЩР

Р-р 10+15 НЩР

P-p 10+20 НЩР

Гидрослюдистая глина

NaC1

NaOH

Вода

Р-р 18+5 НЩР

P-p 18+6 НЩР

P-p 18+6 НЩР

P-p 18+10 НЩР

P-p 18+15 НЩР

P-p 18+20 НЩР

P-p 18+10 УЩР

P-p 18+20 УЩР

0,3

83,7 (15:2) (15: 1,5) (15:2) (15:2) (30:2) (30:2) 26

5 0

0,5

78,5 (15:2) (15: 1,5) (15:2) (15:2) (30:2) (30;2) (15: 2) (15: 2) 2,3/2,5

g,2/2,4

1,8/2,2

1,6/1,8

1,4/1,6

0,8/1,4

0,7/1,2

4,8/6,8

3,6/4,8

2,6/3,4

2,6/3,2

2,1/2,5

1,6/1,8

1,2/1,4

5,8/6,2

5,2/5,8

&5 28

50 18

42 10

40 10

32 8

26 6

22 4

1, 160

1, 160

1,155

i 155

1, 150

1, 140

1, 140

7,5

8,0

8,3

8,5

8,9

9,2

9,2

0,75

0,9

0,9

1,5

4,5

6,0

1,5

3,0

13

1361164

Таблица 5

Технологические показатели бурового раствора

Р. 10 УВ, кг/Ms

РН

60 3,6/5,6 18,0

1,16

735

Глинистый Р-Р

1,14

40 2,8/5,2 14,0

8,5

40 2,8/5,2 12,5

1,14

8,9

30 2,5/5,0 12,0

1,14

9,0

26 1,6/3,0 8;0

1,14

11 1,6/3,0 5 0

1,14

9,0

Т а б л и ц а 6 ехнологические показатели бурового раствора

1 Ps УВ, с

1,16 60 3 6/5 6 18

7 5

Глинистый р-р

Глинистый р-р + 10%.

НЩР (1 ч перемешивания) 1, 14

40 2,6/5,0

8,5

Глинистый р-р + 10X НЩР (4 ч перемешивания, выдержки реагента) 1О

30 2,4/3,6

1,14

8,5

Глинистый р-р + 10% НЩР (6 ч выдержки реагента) 1,14

22 2,0/2,8 6,5

8,45

20 1,9/2,9

1,14

6,0

8,3

ВНИИПИ Заказ 6197/29 Ти аж 634 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Раствор и добавка реагента, мас.%

Глинистый р Р;+

+ 10% НЩР (свежий навоз) Глинистый Р p +

+ 10%,НЩР (2 мес. хранения) Глинистый р-р +

+ 10X НЩР (4 мес. хранения) Глинистый р-р +

+ 10% НЩР (5-8 мес. хранения навоза) Глинистый Р Р +

+ 10% НЩР (12 мес. хранения навоза)

Раствор и добавка реагента, мас.X

Глинистый р-р + 10%

НЩР (8 ч выдержки реагента) Ц1/ 1о

Па

В 10

М3

В.10, РН м /30