Способ приготовления промывочной жидкости

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти. Цель - упрощение приготовления промывочной жидкости при сохранении соответствующих технологических и эксплуатационных свойств раствора Для этого магнитную обработку глинопорошка ведут непосредственно перед перемешиванием последнего с водой. Для обработки используют магнитное поле с частотой, равной 24,7-25,3 Гц, и напряженностью магнитного поля, равной 206-215 А/м, а глинопорошок-используют влажностью 6- 16%. После воздействия переменного поля наблюдаются значительные изменения частотной зависимости влажного глинопорошка. Воздействию поля подвергается вода в поверхностном слое, а не какие-либо частицы , входящие в состав глинопорошка. 1 ил., 2 табл. (С (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 E 21 В 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4690768/03 (22) 30.03.89 (46) 07.09.91. Бюл. № 33 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения и Тюменский государственный университет (72) Л. П. Семихина, В. Д. Шантарин, В. И. Семихин, А. В. Чашин и В. С. Войтенко (53) 622.243.144.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1204626, кл. С 09 К 7/02, 1984.

Круглицкий H. Н. Физико-химическая механика дисперсных структур в магнитных полях.— М.: Наука, 1976, с. 84.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частностй к магнитной обработке при приготовлении промывочных жидкостей на буровых установках.

Цель изобретения — упрощение приготовления промывочной жидкости при сохранении технологических и эксплуатационных свойств.

На чертеже представлен график кривых зависимости изменения тангенса диэлектрических потерь Мдб различных водных систем от напряженности Н воздействующего на них переменного магнитного поля с неизменной частотой f, равной 25 Гц.

На графике кривая 1 — для глинопорошка, кривая 2 — для бидистиллята, кривая 3 — для технической воды.

„„SU„„1675542 А, 1 (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРОМЪ|ВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти. Цель — упрощение приготовления промывочной жидкости при сохранении соответствующих технологических и эксплуатационных свойств раствора.

Для этого магнитную обработку глинопорошка ведут непосредственно перед перемешиванием последнего с водой. Для обработки используют магнитное поле с частотой, равной 24,7 — 25,3 Гц, и напряженностью магнитного поля, равной 206 — 215 А/м, а глинопорошок ° используют влажностью 6—

16%. После воздействия переменного поля наблюдаются значительные изменения частотной зависимости влажного глинопорошка. Воздействию поля подвергается вода в поверхностном слое, а не какие-либо частицы, входящие в состав глинопорошка.

1 ил., 2 табл.

Способ осуществляют следу ющи м образом.

Перед смешиванием глинопорошка и воды глинопорошок подвергают магнитной обработке, для чего используют переменное магнитное поле с частотой 24,7 — 25,3 Гц и напряженностью 206 — 215 А/м, при этом влажность порошка составляет 6 — 160.

Обнаруженная закономерность магнитной обработки влажных глинопорошков показала, что полному заполнению адсорбционного слоя Н>О на поверхности глины соответствует наибольшая величина !дб.

При этом заполненномч первому монослою воды соответствует влажность 6 мас. % Н О, что согласуется с другими независимыми данными. Полное заполнение второго моно1675542 слоя соответствует влажности глинопорошка

9 —. 12Я, третьего слоя — влажности 16Я.

Таким образом, эффект магнитной обработки глинопорошка начинается (или проявляется достаточно четко) только с влажности 6 мас. Я Н О на поверхности частиц глины, что соответствует полному заполнению первого монослоя Н О.

Что касается верхней границы влажности глинопорошка, то она обусловлена тем, что при влажности 16 мас. Я Н О экстремум величины tg6 смещается в сторону больших значений напряженности магнитного поля (кривая 3) — соответствует обработке технической воды. Поэтому магнитная обработка глинопорошка при влажности не более )5

16 мас. Я Н О может осуществляться при одних и тех же параметрах магнитного поля (H=212 А/м, f=25 Гц). Этот эффект объяснен следующим образом. Поскольку при прокаливании глинопорошка экстремум tg6 исчезает, то, следовательно, его величина >0 обусловлена состоянием воды в поверхностном слое.

После воздействия переменного магнитного поля наблюдаются значительные изменения частотной зависимости tg6(v) влажного глинопорошка (кривая 1). Причем максимальные изменения достигаются при тех же параметрах переменного поля, при которых происходят максимальные изменения в состоянии чистой объемной бидистиллированной воды (кривая 2). Данный факт 3р показывает, что воздействию поля подвергается именно вода в поверхностном слое, а не какие-либо частицы, входящие в состав глинопорошка. Как известно, благодаря своей огромной поверхностной активности молекулы воды вытесняют из поверхностного слоя любые иные ионы. Этот нерастворяющий объем воды составляет толщину в 1 — 3 монослоя (6 — 16Я влажности глинопорошка), внутри этого слоя состояние воды подобно состоянию в чистой воде.

Глинопорошок засыпают в стеклянную пробирку и на куметре ВМ-560 измеряют тангенс диэлектрических потерь tg6o (индуктивный способ) . Затем пробирку с образцом помещают в соленоид, где происходит магнитная обработка глинопорошка.

Параметры частоты и напряженности переменного магнитного поля (f=25 Гц, H=

=2!2 А/м) подобраны с таким условием, что попадают на максимум эффекта (см. график). После двух часов обработки из влекают пробирку с глинопорошком из со- gp леноида и измеряют тангенс диэлектрических потерь tg6„.

Контролем качества магнитной обработки глиноllорошка служит изменение тангенс l диэлектрических потерь Atg6 на частоте !

20 кГц обработанного глинопорошка в 55 сравнении с исходным htg6=tg6q — tg6>

Например, для глинопорошка с 6Я-ной влажностью на частоте 120 кГц tg6o=1,09ч -0,05, tg6„ = 1,264+-0,05, т. е. относительное изменение tg6 за счет магнитной обработки достигает (15,5!!-1) Я. Это изменение достигают при строго определенных значениях параметров переменного магнитного поля

H=212 А/м и f=25 Гц. При отклонении напряженности поля всего на !-6 А/м или частоты поля на !-0,7 Гц величина эффекта уменьшается вдвое, а при отклонении Н голя на +-10 А/м или частоты поля на +1,! Гц эффект полностью пропадает.

На графике (кривая 2) представлены также данные изменения тангенса диэлектрических потерь для бидистиллированной воды. Нетрудно заметить, что максимальный эффект магнитной обработки чистой воды (бидистиллята) достигают при тех же параметрах переменного магнитного поля, что и для влажного глинопорошка, т. е. Н

= 212 А/м и f = 25 Гц. Это единство обусловлено тем, что молекулы воды, находящиеся на поверхности глины (при влажности

6 — 16 мас. Я на поверхности находится 1 — 3 молекулярных слоя воды), имеют поверхностную активность существенно большую, чем любые другие ионы, которые вытесняются из этого слоя. Поэтому нерастворяющий объем воды составляет толщину в 1 — 3 мономолекулярных слоя. Состояние воды в нем соответствует состоянию в чистой воде.

Это свойство воды, находящейся на поверхности глины, использовано для обработки глннопорошка магнитным полем.

Если взять техническую (водопроводную) воду (кривая 3), то максимум эффекта ее магнитной обработки из-за наличия ионов примесей смещается в сторону больших полей.

Изменения в состоянии водных систем различной степени чистоты достигают при различной напряженности магнитного поля.

Поэтому для их обработки необходим поиск этих оптимальных условий. В полевых условиях это сложно, так как требуется привлечение специалистов. В то же время максимального изменения в состоянии влажного глинопорошка и, следовательно, в суспензии, приготовленной на нем, достигают при той же напряженности поля, что и изменения в состоянии чистой воды. Параметры поля, вызывающие максимальный эффект в чистой воде, установлены достаточно точно и воспроизведение их не представляет особой сложности для персонала буровой установки.

Промывочная жидкость представляет собой глинистую суспензию на водной основе (10 мас. Я).

Влияние влажности глинопорошка на качество обработки его переменным ма нитным полем установлено путем контроля воздействия глинистых суспензий, приготовленных из глинопорошков различной влажности (из необработанных и обработанных магнитным полем), на погруженные в них стан1675542

Фор.чула изобретения

Таблица 1

Коэффициент устойчивости, К

Опыт Влажность глинопо рошка Н, мас. Х

Время разрушения образца в суспензип, мин, приготовленно» из глинопорошка обработанного магнеобработанного магнитным полем, ео нитным полем, 87+1

0 о

85+1

88+1

85-1-!

121+1

120+1

135

0,10

122

0,14

0,18

9,10

0,15

85

80

122

135

135

117 дартные глинистые образцы, находящиеся под постоянной сжимающей нагрузкой, равной 0,3 нагрузки разрушения образца в сухом виде, по времени разрушения этих образцов в суспензиях. Величина эффекта охарактеризована коэффициентом устойчивости образца, который определен по формуле (=(fo — 4„)/!р, где tо — время разрушения стандартного образца в глинистой суспензии из необработанного глинопорошка;

t — то же, из обработанного глинопорошка

10 (табл. 1).

Значение коэффициента устойчивости К глинистых образцов в суспензиях, приготовленных из глинопорошков, обработанных переменным магнитным полем (Н=212 А/м, f=25 Гц), представлено в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1, значение коэффициента устойчивости глинистых образцов в суспензиях, приготовленных из глинопорошков различной влажности, оказывается практически не чувствительным к магнитной обработке при влажности 0—

2Я и изменяется на 10 — 15Я при влажности

6 — 16Я. При влажности более 6о смещается режим магнитной обработки глинопорошков, что усложняет проведение экс- 2 периментов.

Таким образом, оптимальный вариант влаж ности глинопорошков, которые могут проявить эффект магнитной обработки, составляет 6 — 16 мас. о .

Пример. Берут глинопорошок с комнат- 3р ной влажностью,(6 мас. Я). Из одной трети его прессуют глинистые образцы под давлением Р=318 МПа для испытания их на устойчивость в глинистых суспензиях. Вторую треть глинопорошка засыпают в стеклянную пробирку и замеряют исходное зна- 35 чение tg6<>. Затем проводят обработку переменным магнитным полем и убеждаются, что достигнуто максимально возможное для данного образца изменение tg6 (Л1дб=

=0,17). Из оставшейся трети исходного глинопорошка и обработанного переменным магнитным полем глинопорошка отдельно готовят 10оо-ную суспензию. Замеряют параметры суспензий при условии равенства времени, прон1едн1его после их п риготовления.

Свойства водных глинистых суспензий, приготовленных из глинопорошков. необработанных и обработанных переменным магнитным полем (0=212 А/м, f=25 Гц), представлены в табл. 2.

Приготовленная на обработанной переменным магнитным полем воде 10Я-ная глинистая суспензия имеет параметры, аналогичные параметрам по способу: р= 1,05;

pH=9,64; () 1/10=0/О; ц=3,2+-0,2; то ——

=3,1+-1,2; T=18 с.

Данные табл. 2 показывают, что промывочная жидкость, представляющая собой

10Я-ную глинистую суспензию на водной основе, приготовленная по предлагаемому способу из глинопорошка, обработанного переменным магнитным полем непосредственно перед перемешиванием его с водой, обладает соответствующими технологическими и эксплуатационными свойствами.

Способ приготовления промывочной жидкости, включающий перемешивание глинопорошка с водой и магнитную обработку, отличающийся тем, что, с целью упрощения приготовления промывочной жидкости при сохранении ссютветствующих технологических и эксплуатационных свойств раствора, магнитную обработку глинопорошка ведут непосредственно перед перемешиванием последнего с водой, при этом для обработки используют переменное магнитное поле с частотой равной 24,7 — 25,3 Гц, и напряженостью магнитного поля, равной 206—

215 А/м, а глинопорошок используют влажностью 6 — 16Я.

1675542

Таблица 2

Данные параметров су спензии на следующие сутки после приготовления

Параметры

157-ная

Эффект, X

Из необработанИз обрабоЭффект, 7.

Из не- Из обобра- рабоботан- танно13 I I еобработанЭффект, 7 ного глинопорошного глинопорошго глиного глино- нопо порош- рошка ка ка ка

П.(Фотность г/см рН

1,10 1,09

0,9

1,06 0

1,06

1,05 0,95 1,06

9,33 9,21 1,3 8,87 8,97

1,2

9,7

9,57 1,9

О/Π— 11/49 5/29 120/70

О/О

О/О

О/О

l7 6,3 7

15 115 9

12 33

Пласти«е

1<аr! ((l(1!

; ()

1 0" 3

8,0+(1,", 8,5+ +0 16,1 15,4

4,5

4,5, !(((! (;)ми)(ес (<(,)Е (((1 (РН:к „ l l lie

< (ВИ (;1

39 5, 1+0,24 4,8+ 0 (1, 7+ 23, 7+

+0,2 +0,2 +С,2 б

l) ! 1 . .1 i 1," t,ttii)( ()!),)..1З t Н( ((ii! l

13>

121

12 (, 1 атиче ское

1(фПРЯ>(<Е ИШЕ сдвига 6

Яйа,

Ь< д() отца (а 13, см / 30 мии

Данные параметров через

3 ч после приготовления 107-ной суспензии танного глинопорошка

Из обработанного глинопорошка!

675542

Составитель Е. Молчанова

Редактор Н. Тупица Техред А. Кравчук Корректор Ч. П а та и

Заказ 2985 Тираж 353 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101