Способ приготовления баритового утяжелителя для бентонитовых буровых растворов

 

Изобретение относится к технологии получения утяжелителя с повышенной утяжеляющей способностью, используемого при бурении нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение утяжеляющей способности барита за счет снижения его загущающей способности. Для этого модификацию поверхности барита производят путем последовательной обработки барита динатриевой солью этилендиаминотетрауксусной кислоты (трилон Б) и алюмолигносульфонатом. Расход последнего составляет от 0,18 до 0,20% от массы барита, а расход триалона Б - от 0,025 до 0,150% от массы барита. При совместной обработке триалоном Б и алюмолигносульфонатом на поверхности частиц барита происходит образованием комплексного гидрофильного слоя, изменяющего электрокинетические свойства поверхности утяжелителя. В результате увеличивается взаимное отталкивание частиц, что предупреждает упрочнение структуры бурового раствора и резко уменьшает загущающую способность барита. Это обеспечивает возможность введения в буровой раствор большого количества утяжелителя при сохранении структурно-реологических показателей на требуемом уровне. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1472473 A i

1 11 4 С 09 К 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ДBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4175257/23-03 (22) 05. 01 .87 (46) 15.04.89. Бюл. ¹ 14 (71) Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов (72) А,И,Черняховский, В.В.Романов, Н .А .Костенко, Т,А. Смольнякова, Г. Н .Медведева, С .А, Бадалов и В.Г. Конышев (53) 622. 243. 144,3 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 692845, кл. С 09 К 7/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1046273, кл. С 09 К 7/02, 1982. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЗПНИЯ БАРИТОВОГО

УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ БЕНТОНИТОВЫХ БУРОВЫХ

РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к технологии получения утяжелителя с повышенной утяжеляющей способностью, используемого при бурении нефтяных и газовых скважин. Цель — повышение утяжеляющей способности барита за счет

Изобретение относится к технологии получения утяжелителя с повышенной утяжеляющей способностью, используемого при бурении нефтяных и газовых скважин с целью повышения плотности бурового раствора, Цель изобретения — повышение утяжеляющей способности барита эа счет снижения его загущающей способности.

Способ приготовления баритового утяжелителя включает последовательную снижения его заглушающей способности.

Для этого модификацию поверхности барита производят путем последовательной обработки барита динатриевой солью этилендиамииотетрауксусной кислоты (трилон Б) и алюмолигносульфонатом. Расход последнего составляет от

О, 18 до О, 20% от массы барита, à расход триалона Б — от 0,025 до 0,150% от массы барита. При совместной обработке трилоном Б и алюмолигносульфонатом на поверхности частиц барита происходит образование комплексного гидрофильного слоя, изменяющего элек,— трокинетические свойства поверхности утяжелителя, В результате увеличивается взаимное отталкивание частиц, что предупреждает упрочнение структуры бурового раствора и резко уменьшает загущающую способность барита.

Это обеспечивает возможность введения в буровой раствор большего коли чества утяжелителя при сохранении структурно-реологических показателей на требуемом уровне, 1 табл, 2 обработку барита динатриевой солью этилендиаминотетрауксусной кислоты (трилон Б) и алюмолигносульфонатом, причем расход трилона Б составляет от 0 025 до 0,150% от массы барита, а алюмолигносульфоната от 0 18 до 0,20% от массы барита.

Алюмолигносульфонат получают сле-. дующим образом.

250 г раствора сульфит-спиртовой барды, содержащего 40% сухого вещест1472473 ва, смешивают с 75 мл водного раствора сульфата алюминия, содержащего

20 г соли. Смесь выдерживают 2 ч, Выпавший в осадок сульфат кальция отфильтровывают рН фильтрата доводят до 0,95-7,10 добавкой гидроксида натрия. Полученный раствор алюмо лигносульфоната имеет пло-.ность .

1,13-1,15 г/см, вязкость 23-45мПа с, 10

Полученный раствор упаривают досуха, а полученный порошкообразный продукт используют для модификации барита, В таблице приведены данные, иллюстрирующие влияние количественного содержания трилона Б и алюмолигносульфоната в баритовом утяжелителе на технологические параметры бентонитового бурового раствора. 20

При обработке барита водными растворами динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и алюмолигно— сульфоната происходит сорбция молекул этих соединений поверхностью ба- 25 рита.

° Повьппение гидрофильных свойств поверхности флотационного баритового концентрата в результате такой обработки обусловлено гидрофилизирующим 30 действием лигносульфонатных. и этилендиаминтетраацетатных анионов .

Катионы натрия и алюминия, вступая в обменный комплекс глинистых минералов, входящих в виде примесей в баритовые концентраты, также повышают гидрофильность поверхности.

V..

При совместной обработке трилоном Б и алюмолигносульфонатом на поверхности частиц барита происходит 40 образование комплексного гидрофильного слоя, изменяющего электрокинетические свойства поверхности утяжелителя. В результате этого увеличивается взаимное отталкивание частиц, 45 что предупреждает упрочнение структуры бурового раствора и резко уменьшает загущающую способность барита, а это в свою очередь, обеспечивает возмо*ность введения в буровой раст- 50 вор большого количества утяжелителя при сохранении структурно-реологических показателей,на требуемом уровне.,Добавки трилона Б и алюмолигносульфоната непосредственно в буровой раствор перед утяжелением не дают, требуемого эффекта, поскольку в этом случае реагенты преимущественно сорбируются глинистыми частицами бурового раствора, Образцы барита, обработанные тольКо динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты или алюмолигносульфонатом, имеют недостаточную утяжеляющую способность и уступают по этому показателю образцам барита, полученным известными способами.

Пример 1. В 250 мл воды растворяют 0,75 r 0,025Х от массы барита трилона Б, Полученным раствором обрабатывают образец баритового флотоконцентрата массой 3 кг и плотностью

4,19 г/см до влажности не более 87.

Далее в 65 мл воды растворяют 6,0 r алюмолигносульфоната (О, 207 от массы барита) и полученным раствором также обрабатывают указанный образец до влажности 10Х.

Обработанный образец высушивают до остаточной влажности не более 17.

В глинистый буровой раствор, содержащий следующие комоненты, мас.7:

Бентонит 6,5

Углещелочный ррагент 3 5

Вода 90 вводят утяжелитель в количестве 477 от объема, Перемешивают в течение

2 ч и разжижают водой до получения условной вязкости 60+5 Ст и определяют структурно-реологические показатели раствора.

Условная вязкость составляет

57 6 Ст, пластическая вязкость 32 мПа с

В Ф

Р статическое напряжение сдвига через

1 мин 12 дПа, через 10 мин 21 дПа, 3. плотность бурового раствора 2,52г/см .

Пример 2, В 260 мл воды растворяют 4, 5 r (О, 157 от массы утяжелителя) трилона Б, В 90 мл воды растворяют 5,4 г алюмолигносульфоната (0, 187. от массы барита) .

Обработку образца и приготовление утяжеленного бурового раствора осуществляют так, как указано в примере 1, причем в буровой раствор утяжелитель вв одят в количестве 50, 2Х от его объема.

Условная вязкость составляет

59,9 Ст, пластическая вязкость

29,5 мПа ° с, статическое напряжение сдвига через 1 мин 10,5 дИа, через через 10 мин 27 дПа, плотность буров вого раствора 2, 62 г/см

ПримерЗ, В 260млводы раст воряют 2„25 г (0,075Х от массы ба14724

Обработку образца и приготовление утяжеленного бурового раствора осуществляют так, как указано в примере 1» причем в буровой раствор утяжелитель вводят в.количестве

51,1Х от его объема.

Условная вязкость составляет

58,5 Ст> пластическая вязкость

45

5 рита) трилона Б. В 90 мл растворяют

5,7 r алюмолигносульфоната (0,19Х от массы барита).

Обработку образца и приготовление

5 утяжеленного бурового раствора осуществляют так, как указано в примере 1, причем в буровой раствор утяжелитель вводят в количестве 47,9Х от его объема. 10

Условная вязкость составляет . 60,0 Ст, пластическая вязкость

29 мПа с, статическое напряжение сдвига через 1 мин 1 2 дПа, через

10 мин 24 дПа, плотность бурового 15 раствора 2,55 г/см з

П рим е р4. В 250млводырастворяют 0,72 r (0,024Х от массы барита) трилона Б, В 65 мл воды растворяют 5,1 г алюмолигносульфоната (0,17Х от массы барита).

Обработку образца и приготовление утяжеленного бурового раствора осуществляют так, как указано в примере 1 причем в буровой раствор утяжелитель вводят в количестве 36,8Х от его объема.

Условная вязкость составляет

62,0 Ст, пластическая вязкость

38 мПа.с, статическое напряжение сдви-З0 га через 1 мин 15 дПа, через 10 мин

18 дПа, плотность бурового раствора

2 20 г/см, Утяжелитель имеет низ3 кую утяжеляющую способность, Пример 5, В 260 мл воды раст- З5 воряют 4,53 r (0,151Х от массы барита) трилона Б . В 90 мл воды растворяют 6 3 r алюмолигносульфоната (0,21Х от массы барита).

73

26 мПа ° с, статическое напряжение сдвига через 1 мин 1О дПа, чере

10 мин 18 дПа, плотность бурового раствора 2,65 г/см .3

Модификация поверхности барита трилоном Б в количестве менее 0,025Х и алюмолигиосульфонатом в количестве менее 0,018Х нецелесообpasHa, так как не обеспечивает необходимого уровня утяжеления утяжелителя, в связи с чем невозможно получить плотность бурового раствора выше 2,20 г/см

Модификация поверхности барита трилоном Б в количестве более 0,15Х и алюмолигносульфонатом в количестве более О, 20Х также нецелесообразна, так как не приводит к росту утяжеляющей способности утяжелителя.

Таким образом, плотность бурых растворов, содержащих утяжелитель, модифицированный по предлагаемому способу, составляет 2,25-2,65 г/см э при сохранении удовлетворительных структурно-реологических показателей, что, в свою очередь, благотворно сказывается на гидравлических и механических показателях бурения и повышает его технико-экономические показатели.

Формула изобретения

Способ приготовления баритового утяжелителя для бентонитовых буровых растворов, путем модификации поверхности барита, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения утяжеляющей способности барита sa счет снижения его загущающей способности, модификацию поверхности барита производят путем последовательной обработки барита динатриевой солью этилендиаминотетрауксусной кислоты в количестве от 0,025 до 0,1 50Х от массы барита и алюмолигносульфонатом в ко- личестве от 0,18 до 0,20Х от массы барита, 147 2473 Опыт ио спосо бу

Еонцен трация утяхелнталя в буровом растворе, Х бавки, реагентов, моднфнцирукицне утяхелитель, Х

Покаэатели бурового раствора

p,ãlñì

Ощ дПа

Т,Ст,0 дПа мПа. с

62 О 2 50 26 12 30

59,0 2,48 26 9,5 30

58,9 2,48 32 15 30

60,0 2,45 32 10 30

46,3

45,7

45,7

44,8

6l 0

62,0

58,8

35 15 30

36 !8 21

34. 15 24

32 12 21

29 12 24

2,32

2,20

2,52

40,6

36,8

47,0

57,6 2,52

60,0. 2 55

47,0

47,9

59,9 2,62 29,5 10,5 27

50,2

27 9 5 24

61,0 2,65

51,1

62,0 2,20 33 !5 18

36,6

26 10

58,5 2,65

5l !

П р и м е ч а н н е : Для приготовления обраэцов утяхеленного бурового раствора применяют исходный раствор, содерхащий следующие компоненты,нас.Х: бентонит 6,51 углещелочный реагент 3,5; вода 90, %

НТФ - Нитрилотрифосфоновая кислота; ее

ОЭДФ - 1-оксиэтнленднфосфоновая кислота, Редактор Н,Киштулинец

Заказ 1670/26 Тираж 630 Подписное

1 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Навес тиЫ1 ! НТФ -5,0 ° 10

2 ОЭДФ " 5 ° 0 ° 10

-3 НТФ - 1Р;О.10-

4 ОЭДФ. - 10 0 ° 10

Предлагаемый

5 Трилон В - 15,0 10

6 Ажмолнгносульфоиат7 Трнлон Б - 2,5 10 . Аломолнгносульфонат8 Трилон Б - 2,$ 10

Аломолигносульфонат9 Трилон В - 7,5 ° 10

Аломолигносульфонат.lO Трилон Б — 15,0.10

Ажмолигносульфонат1l Трнлон Б - 15,0 1(Г

АлюмолнгносульфонатI2 Трнлон Б - 2,4 10

Аломолигносульфонат13 Трилон Б - 15,! 10

Аланолигносульфонат2 0 10

Io8 IO

2,0 10

1,9 ° 10

1,8 ° 10

2,0 10

1 ° 7.!О

2;1 10

Составитель Л,Бестужева

Техред А.Кравчук Корректор M.Васильева