Реагент для буровых растворов

 

Изобретение относится к реагентам, содержащим органические соединения, которые применяются для регулирования структурно-механических показателей буровых растворов, используемых при бурении нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - улучшение качества реагента за счет повышения его разжижающей способности. Реагент содержит лигносульфонат, водорастворимую соль железа, щелочной компонент и воду, а в качестве щелочного компонента реагент содержит органосиликонат щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: лигносульфонт 10, водорастворимую соль железа 3 - 4., органосиликонат щелочного металла 0,5 - 1,7 и воду 84,3 - 86,5. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО. ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (я)л С 09 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0,5-1,7

84,3-86,5

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3559173/03 (22) 28.02.83 (46) 07.08.91. Бюл. М 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) Л.В.Гаврилова, 3,С,Ковалева, А.И.Пеньков, Л,П.Вахрушев, Б.M.Ãàâðèëoâ, Э.В.Серебренникова и В.А,Жидков (53) 622.243.144.3 (088,8) (56) Кистер Э.Г, Химическая обработка буровых растворов. — М.: Недра, 1972, с,392, Паус К.Ф, Буровые растворы. — M„Недра, 1973, с.100.

Изобретение относится к реагентам, содержащим органические соединения, которые применяются для регулирования структурно-механических показателей буровых растворов. используемых при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен хромлигносульфонатный реагент — окзил. Для его получения требуется мас.ч: ОСБ 10; хромпик 0,9-1.3; серная кислота 1,2-1,6; каустик 0,6-0,7 /в массовых частях, в пересчете на сухие вещества (11.

Известен реагент для буровых растворов, содержащий лигносульфонат, водорастворимую соль железа, щелочной компонент и воду (2).

Этот реагент-феррохромлигносульфонат (ФХЛС). Его состав; ССБ (КБЖ) 74-75 (50ф,-ной концентрации: сульфат железа 1920; хромпик 3-4; каустик 2-3, что в пересчете на сухие вещества составит, мас.ч.: ССБ (КБЖ) 10; сульфат железа 5,1-5,3; хромпик

0,8-1,1; каустик 0,5-0,55..

„„5Ц ÄÄ 1668375 А1 (54)(57) РЕАГЕНТ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТБОРОВ, содержащий лигносульфонат, водорастворимую соль железа, щелочной компоненти воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества реагента за счет повышения его разжижающей способности, в качестве щелочного компонента реагент содержит органосиликонат щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Лигносульфонат 10

Водорастворимая соль железа 3-4

Органосиликонат щелочного металла

Вода

Недостатком указанных модифицированных лигносульфонатов является невысокая разжижающая способность и вредное влияние на окружающую среду хроматов, входящих в состав обоих реагентов.

Цель изобретения — улучшение качества реагента за счет повышения его разжижающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что реагент, содержащий лигносульфонат, водорастворимую соль железа, щелочной компонент и воду, в качестве щелочного компонента реагент содержит органосиликонат щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Лигносульфонат 10

Водорастворимая соль железа 3-4

Оргэносиликонат щелочного металла 0,5-1,7

Вода 84,3-86.5

1668375

Реагент указанного состава в дальнейшем именуется лигносил (феррокремнийл и г носул ьфонат), Для установления оптимального соотношения ингредиентов приготовлены об- -5 разцы лигносульфонатных реагентов с различным содержанием в них железа, органосиликоната и воды на 100 мас.ч, лигносул ьфоната, B качестве органосиликоната использу- 10 ют метил и этилсиликонаты натрия, органосиликаноляты щелочных металлов, петросил.

1

Исходный лигносульфонат используют 15 любого тварного вида — жидкий, пастообразный или порошок (ССБ, КБЖ, I ET, КБП), Способ приготовления реагента заключается в обработке лигносульфоната водным 20 раствором соли железа и органосиликонатом щелочного металла. Полученный реагент можно использовать в виде раствора или порошка после высушивания исзвестными методами. 25

Пример 1. 300 г (10 мас.ч. на сухое вещество) КБП разбавляют водой (86,25 мас.ч.) до 20%-ной концентрации, добавляют 35 r сульфата железа (3,5 мас.ч.), перемешивают при 45 С, выдерживают смесь 6 ч, 30 затем вводят 7,5 г (0,25 мас.ч) метилсиликоната натрия (2,5 г на сухой продукт).

Полученный образец испытывается в качестве реагента для обработки глинистой суспензии (табл.1, Ф КЛ-1). 35

Пример 2 . К водному 20%-ному раствору сульфитноспиртовой барды, содержащемуу 300 г лигносульфоната (10 мас.ч) добавляют 75 г сульфата железа (3,5 мас.ч), перемешивают при 80 С в течение 3 ч, за- 40 тем вводят 60 r петросила (2 мас,ч. в расчете на сухой продукт). Перемешивают, получают феррокремнийлигносульфонат (образец

Ф КЛ-.2).

Пример 3, К водному раствору 45 лигносульфоната, приготовленному из сухого продукта КБП, добавляют хлорид железа, перемешивают смесь 10 ч при 20-30 С, п риливают петросил. Соотношение компонен-тов в приготовленной смеси, мас.ч.: 50 лигносульфонат 10; соль железа 3,0; петросил 0,5; вода 86,5 (образец РКЛ-З), Пример 4 . По методике примера 3 при следующем массовом соотношении компонентов (на сухие вещества), мас.ч: 55 сульфат железа 3,0; этилсиликонат натрия

0,8; вода 87,2, получают образец ФКЛ-4, Пример 5 . Аналогичн- из 100 г лигносульфоната 25, rсоли же,леза 7 r органосиликоната натрия с добавлением воды получают образец ФКЛ-5, Пример ы 6- 9 . Образцы ФКЛ-6-9 получены в условиях примера 3 при следующих соотношениях сухих компонентов на 10 мас.ч, лигносульфоната соответственно сульфата железа и петросила 4,5 и 1,5 мас. ч, (ФКЛ вЂ” 6), 3,7 и 1,5 мас. ч. (ФКЛ -7); 3,.5 и 1,6 мас, ч. (Ф КЛ вЂ” 8); 4 и 1,7 мас,ч. (cD КЛ-9).

Полученный реагент представляет собой жидкость плотностью 1,22-1,24 г/см с соз держанием сухих веществ 30-35% и порошок с влажностью до 20%, Производство этого реагента может быть налажено на базе выпускàемых промышлеííостью лигносульфонатных реагентов без осуществленных изменений в технологии.

Полученные образцы испытывают на глинистых суспензиях в качестве регулятора вязкостных и структурно-реологических свойств в сравнении с окзилом и феррохромлигносульфонатом (табл.1). Полученные реагенты перед вводом в раствор разбавляют до 10% ной концентрации.

Для сравнения раз>ки>кающего действия модифицированные лигносульфонаты добавляют в глинистую суспензию 8%-ной концентрации в количестве 0,5%. После перемешивания растворы термостатируют при 180 С. Показатели глинистого раствора определяют до и после термостатирования (табл,1), Из данных табл,1 видно, что разжижающий эффект при использовании для обработки бурового раствора предлагаемого реагента (табл,1 примеры 3, 4, 7-9) выше, чем при применении в аналогичных условиях окзила и ХФЛС (примеры 10 и 11).

Разжижающее действие известных лигносульфонатных реагентов заключается в: предотвращении агрегаций глинистых частиц вследствие адсорбции на них лигносульфонатных структур.

В случае использования предлагаемого реагента также происходит предотвращение образования ассоциаций глинистых частиц вследствие покрытия активных участков их поверхностей смешанным железолигносульфонатнокремнийорганическим комплексом, имеющим в своем составе гидрофобную алкисилильную группу, Кроме хемосорбции в случае кремнийсодержащего комплекса возможно дополнительное связывание за счет комплексообразования силильного фрагмента с глинистыми минералами в присутствии иона железа.

Эти взаимодействия приводят к снижению гидратации глинистых минералов и уменьшению сил трения частицами, В результате величина статического напряжения сдвига (СНС) и условная вязкость (УВ) имеют мень16Ц >,/!!

О

10. !

О о

1О

Э,5 0,25

3,5 2

3,0 0,5

З,О 0,8

2,5 0,7

4 ° 5 t,s

3,7 1,5

35 1,6

4 1,7

86,25

84,5

86,5

8ь,г

86,3

84

84,8

84,9

84.З! о

10,2

9,5 ,1 1, 5 ! г

12

11,1

9,5 о

12,8

t35/210

9,39

15/78 сг/87

129/180

120/150

32/44

О/О

12/63

54/93

39/87

1,5/t,5

o/e

13/39

6/30

105/120

60/75 з/ь

3/6

66/87

ЬО/78

7 8

8,9

8,8

8,5

7 ° 9

7,4

7,5

7,5

7,7

8,4

1 ° 09 12

1,09 24

1,09 11 ! iO8 17

1,07 45 !.08 ЗО

1,09 16

1,08 1г

i 07 21

t,o7 г8

1,07 29

8,4

9,6

8,5

8,8

8,3

8,!

8,З

8,Ь

8,3

7,9

8,4

9,3

9,а

11

10,2

11

9

1,09 12

1,09 21

1,09 12

1,08 16

1,07 14

1,08 26

1,08 19

1,08 12

l,O7 15

1,06 34 !.O7 З7 I

2 з

5

7

9

Охзил

81/165

8,8

88

Исхавввй 82 бевтоввт

8,8 1,06

8,8 1,OS

8,6 1,08

8,5 108

8,45 1,07

8, »,О7

$,35 I 07

84 f,О8

8,5 1,07

8,6 1,07

157/174 8,45

30/45 8,2

3/12 7,55

О/O 7,5

45/114 8,05

39/8! 8 ° О

ЗЬ/75 >,9

150/!80 8,1

101/ 150 8, 3

8!/IÜ5 й,a

54,5 !

4 ! э

12

46

24

4З

1,06

1,08

1,OS

fi08

1,09

t ° O8

t,оь

0,15 t,07 о,з i,o7

0,5 1.07

14 96/135

12,5 15/60

10 9/24

9 3/6

10 81/123

11 78/105

lO 66/196

8,5 20/t27

9, О 85/114

8,8 75/99

l 35/156

15/45

6,27

o/o

57/126

66/75

45/в0

120/150

8!/t32

69/96

8,г 1,06

9, t5 1,07

8,7 1,08

9,6 1,09

8,1 1,07

7,9 1,07

8,35 1,07

8,I5 1,07

8,20 1,07

8,35 1,07

16,8

13,4

14

13,8

1»

23

12,8

i5,5 ! i

22

l2

11

27

18

36 за

16

28

18

46

13

13,2

IЭ

l3 5

13

12,4

i6,5

16

О,!5 .

О,З

0,5

0,15

0,8

0,5 шие значения, чем при применении окэила и ФХЛС.

Экспериментальная проверка образцов с различным соотношением компонентов показала, что оптимальные фильтрационные характеристики раствора достигаются при наличии в составе реагента соли железа в количестве 3-4 мас.ч. С уменьшением массовой доли, например, до

2,5 мас.ч, происходит увеличение водоотдачи и СНС раствора (пример 5), а с увеличением свыше 4 мас,ч. происходит также повышение вязкостных характеристик (пример 6).

Если в состав предлагаемого реагента входит орагносиликонат в количестве меньше 0,5 мас.ч., то зто приводит к повышению структуры после термостатирования (пример 1, табл.1). Избыток нецелесообразен, так как не наблюдается существенного улучшения вяз костн ых показателей (сра в не ние примеров 2 и 3)..Минимальные значения показателей вязкости, СНС и водоотдачи обнаружены при соотношении ССБ: соль железа: органосИлсиконат 10:(3-4):(0,5-1,7).

Разжижаю!цая способность предлагаемого реагента сравнивается с иэвестн14ми R практике бурения окислом ФЛХС. Проводят сравнительные опыты по установлению оп5 тимального количества модифицировнных лигносульфонатов, необходимых для разжижения бурового раствора. В приготовленных растворах содержится 0,15; 0;3 и 0,5;ь мас.ч. (в пересчете на сухие вещества) испытуемых лигносульфонатных реагентов.

1.0 Иэ полученных данных (табл.2) видно, что, раэжижающее действие ФКЛ достигается при содержании его 0,15 g, мас. окзила и ФХЛС для получения идентичных с ФКЛ показателей требуется в 2-3 раза больше.

15 По результатам исследований видно, что применение реагента говорит о синергизме действия составляющих компонентов. При раздельном использовании органосиликоната снижают СНС и повыша20 ют вязкость, СС6 и Ге504 незначительно снижают условную вязкость и статическое напряжение сдвига (табл.3).

Таким образом эффективность реагента обусловлена предлагаемым соотношением

25 компонентов.

1668375

Таблина 3

Пример

Глиниееаа нрнпенаиа

1,08 34

0,5 86,5 1,08 28

10,5

10

9,5

9,5

3,0

10

87, 3,0

13

0,5 89,5

1,5 84,8

tO

3,7

86,3

9,5

3i7

12

1,5 88,5

1,7 84,5

10

10,5

10

° 10

12

1,7 88,3

Составитель Г. Сапронова

Техред М,Моргентал Корректор 3. Лончакова

Редактор Н. Яцола

Заказ 2625 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

1,08 28

1,08 38

1,08 23

1,08 26

1,09 42

I ОВ 20

1,09 24

1,09 48

153/низ. 8,7

24/69 8,8

90/135 8,5

63/120 8, 9

36/72 8,9

72/99 8,8

75/t35 8,0

27/60 8,9

78 123 8,7

79/145 9,0

1,08 н/т

1,08 20

1,08 46

1 08 - 76

1,07 27

1,08 38

1,09 80

1>08 24

1,08 38

1,08 95 и/нам. 8,8

30/195 В, 1

150/180 8,1

96/148 8, 3

42/102 8,2

87/135 8,0

90/156 8,4

24/89 8 ° 3

96/153 8, 1 120/150 815