Способ приготовления реагента для безглинистого минерализованного бурового раствора на основе карбоксилсодержащего эфира целлюлозы

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для буровых растворов. Цель изобретения - улучшение качества реагента, обеспечивающего снижение начальной фильтрации и проникновения его в пласт. Способ приготовления реагента для безглинистого минерализованного бурового раствора на основе карбоксилсодержащего эфира целлюлозы заключается в обработке шлам-лигнина щелочью с последующим воздействием неорганической кислотой. При этом щелочь и неорганическая кислота используются в количестве 0,16 - 0,64 и 0,1 - 0,4 мас.ч. соответственно к 1 мас.ч. шлам-лигнина.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 09 К 7/02 О о о

ЦЧ (4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4415157/03 (22) 08.02.88 (46) 30,07,91, Бюл. Мт 28 (71) Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья и Московский институт нефти и газа им. И.M.Ãóáêèíà (72) В. В, Êàçàíñêèé, В.П. Н изовцев, В,M, Ïîäгорнов, О,А.Брагина и Г.Э.Калиневич (53) 622,243,144.3 (088.8) (56) Булатов А.И. и др. Справочник по промывке скважин. Vl. Недра, 1984, с; 60.

Казанский В.В. и Низовцев B.Ï. Буровые растворы для вскрьпия пластов в засоленном разрезе. — Нефтяное хозяйство, 1983, M 10, с. 19 — 20.

Авторское свидетельство СССР и 1067024; кл, С 09 К 7/02, 1982, Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам для вскрытия продуктивных горизонтов в условиях минеральной агрессии.

Цель изобретения — улучшение качества реагента, обеспечивающего снижение начальной фильтрации и проникновения его в пласт.

Реагент содержит, мас.ч.: шлам-лигнин:щелочь:неорганическая кислота (HCI) = 1:(016 — 0,64):(01 — 0,4), Способ приготовления реагента заключается в обработке шлам-лигнина водным раствором едкого натра, а затем к получен„„5U„„1666507 А1 (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕАГЕНТА ДЛЯ БЕЗГЛИНИСТОГО МИНЕРАЛИЗОВАННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА НА

ОСНОВЕ КАР БОКСИЛ СОДЕ РЖАЩЕ ГО

ЭФИРА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для буровых растворов, Цель изобретения— улучшение качества реагента, обеспечивающего снижение начальной фильтрации и проникновения его в пласт. Спо"об приготовления реагента для безглгчисгсго минерализованного бурового раствора íà ..сновe карбоксилсодержащего эфира целлюлозы заключается в обработке шлам-лигнина гцелочью с последующим воздействием неорганической кислотой. При этом щелочь и неорганическая кислота используются в voличсстве 0,16 — 0,64 и 0,1 — 0,4 мас.ч. соответственно к 1 мас,ч. шлам-лигнина, ной пасте добавляют концентрированную соляную кислоту. Затем полученный реагент вводят в предварительно приготовленный раствор эфира целлюлозы (КМЦ, КМОЭЦ) в виде пасты активированного шлам-лигнина и засолоняют хлоридом натрия или калия, Экспериментальные исследования позволили определить оптимальный состав реагента и бурового раствора, Шлам-лигнин является отходом производства целлюлозно-бумажных комбинатов состава, мас. P: лигнин 50 — 60; активный ил

18-20: зола в пересчете на А рОз10 — 15; целлюлозное волокно 8 — 10: полиакриламид

2 — 3.

1666507

Для получения активной формы шламлигнина порошкообразный шлам-лигнин обрабатывают последовательна едким натром и соляной кислотой. При обработке раствором едкого натра содержащийся в 5 шлам-лигнине неактивный оксид алюминия растворяется, превращаясь в гидроксид алюминия, а затем в алюминат натрия по схеме:

А!20з + BNaOH + 3H2GQNa(AI(OH4) +, 6Na0H, причем для перевода гидроксида алюминия, содержащегося в шлам-лигнине в количестве 0,10-0,15 г, требуется в 15 соответствии со стехиометрией 0,31 — 0,47 г

Na0H. Часть алюмината натрия переводят в более активную форму — в хлорид алюминия, обрабатывая щелочной шлам-лигнин соляной кислотой; 20

Na(AI{OH)4)+ 4НС! А!С!з+ NaCI+ 4Н20.

При этом количество кислоты подбирают таким образом, чтобы диссоциированных в растворе трехвалентных 25 катионов алюминия, образующихся в результате вышеуказанной реакции, было достаточно для связывания карбоксильных групп полимеров — карбоксиметилцеллюло зы или карбоксиметилоксиэтилцеллюлозы, 30

Перевод всего алюмината натрия в хлорид алюминия нецелесообразен, так как при этом значительно снижается рН среды, вследствие чего происходит высаживание набухших в щелочном растворе целлюлоз- 35 ных волокон, Оптимальное количество соляной кислоты для обработки 1 r шлам-лигнина, найденное экспериментально, равно 0,1 — 0,4 r, Г!ри этом соотношении образуется 0,09 — 0,38 r А!С!з, что 40 вполне хватает для сшивки карбоксильных групп эфиров целлюлозы в предлагаемом буровом растворе (например, для сшивки реакционноспособных грц пп 1 r КМЦ со степенью полимеризации 700 и степенью за- 45 мещения 85 достаточно 0,09 г А!С!з, для

КМОЭЦ вЂ” 0,08 r). Избыток ионов AI3 +Håoáходим для присоединения к образованной .алюминиевой соли KMU, (КМОЗЦ) лигносульфонатов. Таким образом, оптимальное 50 соотношение шлам-лигнина. едкого натра и соляной кислоты составляет 1;{0,16-0,64):(0,1 — 0,4).

При взаимодействии активированного 55 шлам-лигнина с водорастворимыми эфирами целлюлозы происходит пространственная сшивка макромолекул по карбоксильным группам с помощью выделившихся из шлам-лигнина катионов алюминия (предполагаемая схема): — R !

С=0

О

R 0 — Al

* 3

1

С=О

1 — Н. где R — (СбНт02(ОН)20СН2 — ) или (CGH702{OH)(0СН2СH20H)OСН2 );

R — фенилпропановый фрагмент лигно1. сульфоната.

В результате такого взаимодействия образуются более крупные надмолекулярные агрегаты эфиров целлюлозы, способные химически связывать низкомолекулярные лигносульфоновые кислоты, Присутствующие в шлам-лигнине целлюлозные волокна выполняют роль армирующего материала. Полученные таким образом армированные полимерминеральные структуры обладают достаточной прочностью и устойчивостью, Полидисперсность полимер-минеральных агрегатов обуславливает повышенную кольматирующую способность безглинистого бурового раствора, Кольматирующие свойства полимерных буровых растворов оценивают по показателю начальной фильтрации, который численно равен величине объема фильтрата (Vo ) накопленного за период начальной фильтрации (То) полимерного бурового раствора через естественный песчаник, отнесенного к единице фильтрующей поверхности, Величины Т и Vo находят из зависимости объема фильтрата (Ч) от времени (Т), начальный участок которой хорошо описывается уравнением V = а Т, где а и Ь— ь константы. Графоаналитически определяют величину Т = Т, при увеличении которой искажается указанная выше зависимость, а также константы уравчения, Среднюю глубину (L) проникновения полимера в паровое пространство пород рассчитывают, исходя из допущения о равномерном заполнении раствором, содержащим полимер, эффективного объема пор (Нпср) образца длиной (I), по следующему выраже1666507

Та лица 1

Со.тан

Соаер*ание, мле.5 з иг/м т )ОП)-65/ ККОЭО (IIL".ам»- ВаС1

О

700 лигиии !

26 8 9,8

28 7э5 8 ° 9

33 5,5 8,7

26 7 ° О оэ39

32 Ь,O В,Ь

70 5,0 9,07

36 75 81

120 7,5 6,2

240 7 0 7 9

72, 77 !200

73 24 It95

71,90 I 06

9Ii90 1043

71,44 4t191

80,44 1132

7 .,87 1!97

72,50 1201

71,90 !190

О! О

0)О

О/Î

О/Î

0!Î

0/Î

О/Î

Î/0

О/О

0,03

0,10

t) 25

<), 25

0,40

A,4О

О,ЬО

0,20

0,40

0,1

0,16

II 40

5 0,40

О,ЬЬ

0,66

0,73

0,Э0

0,66

26

- 5

0,3

0,5

1,25

1,25

2,0

2,0

2 2

1,0

2,0

1 0,8

2 1,0

3 1,2

4 1,2

5 1,5

6 1,5

1,6 8

24 !

24

0,8

1,0 таОл . це нффициеит сстаиониие лроцае)еоети

0,38

0,32

0,31

0,52

0,69

0i 1

0,48

0,5!

0,57

17,20

6,05

2,00

1,48

0,63

0,40

1 90

1,10

0,55

3,29

I,16

О 40

0,30

0,12

0i08

0,36

0,20

0,10

75 ° О

74 ° 0

73,0

91,9

71,44

80,44

72,5

71,94

7l 44

24

24

5

2,0

2,0

81 О

2

1,2 ! ° 5

1,5

0,8

1,0

l,2 0,3

2,0

2,0.

1,0

2,0

2,0

0,25

Ое40

0,40

0,20

0,40

0,40

0,40

0,66

0,6Ь

0,30

0,6Ь

0,6Ь

24

24

qI,0

Vo нию: - — / 1, При этом учитывают, по что по завершении начальной фильтрации в проницаемую среду проникает только фильтрат раствора, а на входных участках поровых каналов формируется фильтрационная корка (пленка), В табл.1 приведен состав и свойства полимерных буровых растворов, В табл.2 представлены кольматирующие свойства полимерных буровых растворов.

Способ приготовления реагента обеспечивает снижение материальных затрат на приготовление и поддержание необходимых технологических параметров промывочной жидкости в процессе ее применения за счет сокращения суммарного расхода наиболее дорогого компонента раствора — высокомолекулярного соединения, в среднем в два раза, Одновременно повышается надежность. вторичного вскрытия продуктивных горизонтов перфорацией за счет более чем двукратного уменьшения глубины проникновения полимера в паровое пространство пород, о чем свидетельствует двукратное увеличение коэффициента восстановления проницаемости и, как следствие, повышается продуктивность скважины, 5 Равновесная скорость фильтрации полимерного бурового раствора, приготовленного с реагентом по изобретению, по сравнению с известным снижается с 7 до

1,93 см /30 мин, показатель начальной з

10 фильтрации уменьшается с 0,7 до 0,25 смз/см2.

Формула изобретения

Способ приготовления реагента для безглинистого минерализованного бурово15 го раствора на основе карбоксилсодержащего эфира целлюлозы. включающий обработку шлам-лигнина щелочью, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества реагента, обеспечивающего сни20 жение начальной фильтрации бурового раствора и проникновения его в пласт, после обработки щелочью шлам-лигнин дополнительно обрабатывают неорганической кислотой, причем щелочь и неорганическую

25 кислоту используют в количестве 0,16-0,64 и 0,1-0,4 мас.ч. соответственно к 1 мас.ч. шлам-лигнина.