Способ приготовления реагента для обработки бурового раствора

 

Изобретение относится к технологии приготовления и обработки буровых растворов, применяемых при строительстве нефтяных скважин. Цель - повышение выхода и ускорение приготовления добавки. Для приготовления реагента бентонит предварительно смешивают с щелочным реагентом - кристаллической каустической содой и органическим веществом, в качестве которого используют бурый уголь или конденсированную сульфитспиртовую барду (КССБ). Затем добавляют воду и непрерывно перемешивают в течение экзотермической реакции с последующим охлаждением смеси до 20-40^oС до полного растворения щелочи. Соотношение компонентов в составе следующее, маc,%: бурый уголь или КССБ 22,2-37,3; бентонит 5,7-22,1 ; кристаллическая каустическая сода 6,1-20,4; вода остальное. После приготовления реагента кроме выполнения структурообразующей функции бентонит обеспечивает и пассивацию, необходимую для предупреждения самовозгорания органической составляющей добавки в процессе ее хранения или транспортирования в любых прежде критических массах. Процессы гидролиза органической составляющей и диспергирования бентонита при этом продолжаются. 2 табл.

Изобретение относится к технологии приготовления и обработки буровых растворов, применяемых при строительстве нефтяных скважин. Целью изобретения является повышение выхода и ускорение приготовления добавки. Способ осуществляют следующим образом. Перемешивают КССБ-2 или бурый уголь с бентонитом, кристаллической каустической содой и водой непрерывно в течение экзотермической реакции с последующим охлаждением до 20-40^o, при следующем соотношении компонентов, мас. КССБ-2 или бурый уголь 22,2-37,3 Бентонит 5,7-22,1 Кристаллическая каустическая сода 6,1-20,4 Вода Остальное С наибольшей эффективностью по способу используется энергия экзотермической реакции растворения гидратов окислов одновалентных щелочных металлов (NaOH и др.). После приготовления добавки кроме выполнения структурообразующей функции бентонит обеспечивает и пассивацию, необходимую для предупреждения самовозгорания органической составляющей добавки в процессе ее хранения или транспортирования в любых прежде критических массах. При этом процессы гидролиза органической составляющей и диспергирования бентонита продолжаются. П р и м е р 1. Массу бурого угля с товарной влажностью 12% смешивают с использованием строительной растворомешалки с бентонитовым глинопорошком с влажностью до 10 мас. После достижения однородности распределения компонентов к смеси добавляют кристаллическую каустическую соду, перемешиванием вновь достигают однородности распределения компонентов и, не прекращая перемешивания, вводят воду. После достижения массой максимальной температуры перемешивание не прекращают при остывании до 20-40^oС. Этот температурный диапазон, наблюдаемый после длительного разогрева массы, свидетельствует о полноте растворения гидрата окисла щелочного металла и в этой связи о возможности прекращения перемешивания смеси без ущерба процессу. После завершения перемешивания массу выгружают в мерник, полиэтиленовую и т.п. тару. При соотношении компонентов бурый уголь бентонит каустическая сода вода, равном 13,5: 14,4:5,1:67, выход гуминовых обусловлен длительным перемешиванием без экзотермического эффекта и после 7 ч перемешивания составляет 5,2% т.е. практически не отличается от выхода при традиционной технологии получения УЩР (4,1% гуматов). Экзотермического же эффекта нет из-за избытка влаги в составе добавки. П р и м е р 2. При соотношении веществ бурый уголь бентонит каустическая (кристаллическая) сода вода, равном 35,9:7,4:20,4:36,3, экзотермическая реакция длительна и температура высока (4 ч 55 мин при 40 - 85^oС). Добавка удобна в хранении и транспортировке, обеспечивает получение стабилизированного бурового раствора (V_1/10 14/35 мг/см²) с оптимальной удерживающей способностью к утяжелителю. Повышенное рН (>14) создает повышенную устойчивость к электролитной агрессии (например, Са²⁺). Выход на единицу массы бурового угля по свободным гуминовым (сверх сорбированных бентонитом) составляет 1,09% (т.е. в 4 раза выше чем по известному способу). П р и м е р 3. При соотношении компонентов бурый уголь бентонит каустическая сода вода, равном 27,5: 5,7:15,6:51,2, массой достигается температура 66-40^oC, температура сохраняется 6ч 30мин. Относительный выход гуматов к бурому углю в составе 2,65% Это на порядок выше доли извлечения гуматов из бурого угля при традиционном способе. Технологичность добавки в полном соответствии с целевым назначением (см. табл. 1) П р и м е р 4. При соотношении веществ бурый уголь бентонит кристаллическая каустическая сода вода, равном 24,4:17,7:8,3:49,5, относительный выход гуминовых (к единице массы бурого угля) составляет 3,18% при достаточной гидратации бентонита. Экзотермический процесс достаточно выражен (2 ч 50 мин при 55-40^oС). Добавка обеспечивает получение бурового раствора с оптимумом СНС (V). Если по известным способам на приготовление качественного гуматного реагента требуется 24 ч, а на диспергирование бентонита от 7 до 15 сут, то по предлагаемому способу на совместные гидролиз гуматного реагента и диспергирование бентонита с одновременной его химической обработкой для предупреждения флокуляции (при вводе в буровой раствор) затрачивается от 2 ч до 50 мин до 6 ч 30 мин. П р и м е р 5. При соотношении веществ бурый уголь бентонит гидрат окиси натрия вода, равном 40,6: 23, 3: 30.1 увлажнение оказывается недостаточным и экзотермической реакции нет. Относительный выход гуматов составляет 0,14% что ниже показателя по традиционному способу. Раствор не технологичен (см. табл.1). Таким образом, проявление экзотермических реакций приводит к положительному технологическому результату. Соотношения, обеспечивающие по предлагаемому способу получение гуматно-бентонитовой добавки при повышении выхода гуматов и предварительной гидратации при сорбции на бентоните, следующие бурый уголь бентонит каустическая сода вода 35,9:7,4:20,4:36,6 (нижний предел) 27,5:5,7:15,6:51,2 (среднее соотношение); 24,4: 17,7:8,3:49,5 (верхний предел). Таким образом, диапазоны содержаний компонентов по способу получения гуматно-бентонитовой добавки следующие, мас. Бурый уголь 24-35,9 Бентонит 5,7- 17,7 Каустическая сода (кристаллическая) 8,3-20,4 Вода Остальное П р и м е р 6. При соотношении КССБ-2 бентонит NaOH вода равном 31: 6,2: 8,5: 54,4, выход органического компонента относительно массы органосодержащего материала ниже, чем по известному способу получения гидролизованного КССБ-2, а именно 0,39% (см.табл.2, КБК-13). Это соотношение компонентов не обеспечивает эффективность приготовления добавки из-за предельно высокого содержания воды. П р и м е р 7. Массу порошкообразного конденсированного лигносульфоната КССБ-2 с товарной влажностью до 10% смешивают в растворомешалке с бентонитовым глинопорошком с влажностью до 10% После достижения однородной смеси последовательно, не прекращая перемешивания, добавляют гранулированную каустическую соду и после очередного усреднения распределения в смесь вводят воду. После максимального разогрева массы в результате экзотермического процесса растворения щелочи и последующего остывания до 20-40^oC ее выгружают в тару (полиэтиленовую упаковку, накопители, мерники и т.п.). При соотношении КССБ-2 бентонит каустическая сода вода равном 37,3:7,4: 20,4: 34,9 (или 1:0,2:0,55: 0,9), масса разогревается до 60^oС и остывает до 40-20^oС за 1 ч 50 мин. Состав смолоподобен по консистенции. Выход (по косвенному показателю), равный отношению оптической плотности фугата к долевой единице содержания КССБ-2, составляет 0,56 (см. табл.2). Это эквивалентно выходу лигносульфонатов при известном способе получения гидролизованного КССБ-2 при соотношении его и количеству каустической соды и воды, равном 15: 0,25:84,75. Полезность способа применительно к смешиванию с бентонитом и по данному примеру в том, что лигносульфонат гидролизован с экономией энергетических затрат, обеспечен повышенный выход реагента и бентонит предварительно гидратирован средой гидролизованного реагента. Содержание лигносульфонатов по фугату в данном примере отражает их избыток сверх сорбированного бентонитом. П р и м е р 8. При соотношении КССБ-2 бентонит каустическая сода вода, равном 22,8: 11,4:12,5:53,3 (1:0,5:0,55:2,3), масса разогревается до 63^oС и остывает до 40^oС в течение 2 ч 18 мин. Состав пастообразный и бентонит в нем находится в состоянии выраженной пластичности. Относительно долевой единицы КССБ-2 в составе выход, характеризуемый здесь оптической плотностью, составляет в данном составе 1,11% Это вдвое выше, чем в гидролизованном КССБ-2 по известному способу. Состав оптимален по экстракции лигносульфоната и содержит значительные количества бентонита и каустической соды, суммарно равные массе лигносульфоната в товарном виде. П р и м е р 9. При соотношении КССБ- 2 бентонит NaOH вода, равном 22,2: 22,0: 6,1: 49,7 (1:1:0,27:2,2), сильного разогрева нет. Однако, несмотря на это и благодаря затратам теплоты на экстракцию лигносульфоната и диспергирование большого количества бентонита, состав получен тердообразный, но с большим выходом лигносульфоната. Относительный показатель выхода лигносульфоната в данном составе 1,56% наибольший. В примерах 7-9 достижение положительного эффекта подтверждается повышением в сравнении с известными способами выхода лигносульфонатов на единицу массы исходного продукта (см.табл.2.составы КБК-1, КБК-5, КБК-8 и промежуточные между ними по удельному выходу лигносульфонатов). В этих же примерах наглядно показано достижение технологического эффекта по повышению сорбции материала добавки в сравнении с составами по известным способам. Если при известных способах на приготовление гидролизованных реагентов требуется, включая необходимое выдерживание, не менее 1 сут, а на диспергирование бентонитовой суспензии до 7-15 сут, то по предлагаемому способу затрачивается от 42 мин до 2 ч 18 мин на совместный процесс гидролиза органосодержащего реагента и на диспергирование бентонита с одновременной его химической обработкой для предупреждения флокуляции (при вводе в буровой раствор). П р и м е р 10. При соотношении КССБ-2 бентонит NаОН вода, равном 39,3: 12,5:0,9:47,3, экзотермический эффект выражен слабо. Невысокая температура ( 20-32^oС) сохраняется недолго. Технологических преимуществ также нет. Относительный выход лигносульфонатов невысок (0,49), остаются нерастворившиеся частицы кристаллической каустической соды, хотя ее содержание и минимально, а воды достаточно. Этот пример иллюстрирует влияние недостатка каустической соды на нереализуемость способа при неоптимальных соотношениях компонентов в добавке. Таким образом, для получения по предлагаемому способу лигносульфонатно-бентонитовой добавки эффект повышения целевых показателей достигается при соотношениях КССБ-2 бентонит каустическая сода вода, равных: 37,3: 7,4:20,4: 34,9 (нижний предел); 22,8: 11,4:12,5:53,3 (средний предел); 22,2:22,0:6,1: 49,7 (верхний предел). Следовательно, диапазоны содержаний компонентов по способу получения лигносульфонатно-бентонитовой добавки следующие, мас. Концентрированный лигносульфонат КССБ-2 22,2-37,3
Кристаллическая каустическая сода 6,1-20,4
Бентонит 7,4-22,0
Вода Остальное
Состав и свойства добавки по примерам 6-10 представлены в табл.2. Способ обеспечивает:
Снижение энергетических затрат за счет использования тепла экзотермической реакции растворения гидрата окиси металла на стадии гидролиза реагента. Повышение выхода органического реагента за счет концентрирования взаимодействующих веществ. Повышение выхода из-за предварительной гидратации бентонитового структурообразователя в одной стадии с гидролизом реагента, коллоидной защиты бентонита этим реагентом, ускорение достижения технологического эффекта структурообразования в буровом растворе, обеспечение коллоидной защиты сорбированным реагентом предупреждает отрицательные явления флокуляции. Сохранность добавки от самовозгорания за счет пассивирующего действия бентонита. Оставшийся после завершения процессов избыток щелочи повышает стойкость добавки к воздействию кальцийионов. Это расширяет диапазон условий применения добавки. Способ обеспечивает снижение затрат времени на получение добавки за счет ускорения реагирования взаимодействующих веществ.

Формула изобретения

Способ приготовления реагента для обработки бурового раствора, включающий введение органического вещества, щелочи и бентонита в воду, отличающийся тем, что, с целью повышения его выхода и ускорения приготовления, бентонит предварительно смешивают со щелочью и органическим веществом, а после введения в воду смесь дополнительно перемешивают до полного растворения щелочи, при этом в качестве органического вещества используют бурый уголь или конденсированную сульфитспиртовую барду, а в качестве щелочного реагента - кристаллическую каустическую соду при следующем соотношении компонентов, мас. Бурый уголь или КССБ 22,2-37,3
Бентонит 5,7-22,1
Кристаллическая каустическая сода 6,1-20,4
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---