Реагент-стабилизатор буровых растворов

 

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: реагент получают обработкой отхода зернового происхождения щелочной добавкой в водной среде. В качестве отхода зернового происхождения используют отход мукомольного производства со стадии зерноочистительного или драного, или обогатительного , или шлифовочного, или размольного процессов и/или их произвольную смесь в количестве от 6 до 28 мас.% реагента. Щелочную добавку используют в количестве 0,6-6,8. Реагент может дополнительно содержать танинсодержащую добавку в количестве от 0,01 до 7,4 мас.% реагента и/или карбоновую кислоту (или ее соль) - 0,03-9,60 мас.% реагента, и/или, дисперсную добавку - 4-36 мас.% реагента. Реагент вводят в буровые растворы в количестве 1,5 мас.% бурового раствора . 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1838365 АЗ (я)5 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4922526/03 (22) 11.12.92 (46) 30.08.93. Бюл. М 32 (76) Л.М.Ломова, О,К.Ангелопуло, СЯ?.Вязниковцев, В.И.Балаба, Е.В.Ломова и

И.В.Ломов (56) Авторское свидетельство СССР

bb 941390, кл. С 09 К 7/00„1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1350168, кл. С 09 В 7/00, 1986. (54) РЕАГЕНТ-СТАБИЛИЗАТОР БУРОВЫХ

РАСТВОРОВ (57) Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: реагент получают обработкой отхода зернового происхождения щелочной добавкой в водИзобретение относится к бурению скважин, а именно к составам для их промывки.

Цель изобретения — повышение термосолестойкости реагента и стабильности структурно-механических свойств обрабатываемых утяжеленных буровых растворов при одновременном расширении сырьевой базы для приготовления раагента.

Поставленная цель достигается использованием состава (реагент ФИТО), включающего, мас.%:

Отходы мукомольного производства со стадии зерноочистительного или обогатительного, или драного, или шлифовочного, или размольного процессов, или их произвольная смесь 6 — 28

Щелочная добавка 0,6 — 6,8

Вода Остальное. ной среде. B качестве отхода зернового происхождения используют отход мукомольного производства со стадии зерноочистительного или драного, или обогатительного, или шлифовочного, или размольного процессов и/или их произвольную смесь в количестве от 6 до 28 мас.% реагента. Щелочную добавку используют в количестве 0,6 — 6,8. Реагент может дополнительно содержать танинсодержащую добавку в количестве от 0,01 до 7,4 мас,% реагента и/или карбоновую кислоту (или ее соль) — 0,03 — 9,60 мас.% реагента, и/или дисперсную добавку — 4-36 мас.g реагента. Реагент вводят в буровые растворы в количестве 1,5 мас.j бурового раствора. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Реагент может содержать также дополнительно таннидосодержащую добавку (0,01 — 7,40 мас,%), карбоновую кислоту и/или ее соль. нитрилотриметилфосфоновую кислоту и/или ее соль, а также дисперсную добавку.

При подготовке зерна к мукомольному процессу на зернохранилищах или в зерноочистительном отделении мукомольных заводов его пропускают через обоечные и щеточные машины с целью удаления соломистых частиц, бородки, зародыша, а также снятия (шелушения) верхних плодовых оболочек, которые являются мелкодисперсными отходами данной стадии мукомольного производства. Средний химический состав зерна и его составных частей приведен в табл.1.

1838365

Помол зерна состоит из драного, обогатительного, шлифовочного и размольного процессов, в каждом из которых помимо выделяемого целевого продукта — зндосперма, также образуются отходы, содер>кащие отрубянистые частицы (оболочки зерна и алейроновой слой), зародыш и, частично, зндосперм. От начала к концу процесса помола содержание в отходах зндосперма (основной компонент муки) увеличивается.

Наибольшее его количество в мучных вытряске (МВ) и смете (MC), образующихся в результате потерь и загрязнения собственно муки. Обозначим отход зерноочистительного процесса — 03, обогатительного — ОБ, драного — ОД, шлифовочного — ОШ и размольного — 0P, Все вышеуказанные отходы производства объединяют общность морфологического происхождения, а следовательно, и схожесть химического состава (табл.1), В качестве щелочной добавки можно использовать, например, гидроксиды металлов, щелочные фосфатные, гуматные, смолистые реагенты (таллоный пек — ОТП, госсипол, полифенол лесохимическлй—

ПФЛХ, гудрона-щелочной реэгент — ГЩР); щелочные реаге, ггLl, являю циеся отходами или полупродуктами промышленного ïðîизводства, напримср, ЩСГ К. кремнийорганическис жидкости (ГКЖ-10. ГКЖ-11, Петросил 2М), жидкое стекло (ЖСТ), отход производства диметилдиоксэна (Т-80, оксэль), гидролизэт полиакрилонитрила, оТ ход щелоч.(ой (ОШ), получаемый при очистке светлых дистиллятов прямой переработки нефти со стадии выщелачивания, и до. Можно использовать щелочные эмульсии масложирового производства (ЭН вЂ” 4, ЭЛ-4, Ленол и др,), а также различные виды цемента, например, тампонажный или алинитовый и их пыль, улавливаемую в процессе производства цемента, например, пыль алинитовую цементную (ПАЦ), пыль портлэндцементную (ППЦ), В качестве таннидосодержэщей добавки можно использовать, например, чайные (ПЧ вЂ” пыль чайная), табачные (ПТ вЂ” пыль табачная), виноградные (О — отходы виноградные), гранатовые (Оà — отходы гранатовые) и другие отходы, а также мелкодисперсные скумпию (МДС), сумаху, кермек, лакрицу (МДЛ) и другие. Можно использовать также коллагено-таннидный реагент (КТР) или производную смесь перечисленных выше реагентов:

В качестве карбоновой кислоты можно использовать, например, уксусную УК, винно-каменную ВКК, линолевую ЛК и др. кислоты, а также их смесь или отходы

В качестве щелочной, таннидосодержа40 щей и дисперсной добавок, а также карбо45

5

30 производства, содержащие карбоновые кислоты, например, кубовый остаток синтетических жирных кислот КО СЖК. В качестве солей карбоновых кислот можно использовать, например, оксалат аммония ОАМ, кальциевую соль уксусной кислоты Са-УК и другие соли. Поставленная цель достигается также при введении нитрилотриметилфосфоновой кислоты — НТФ или ее кальциевой соли Са — НТФ, При отсутствии карбоновых кислот можно использовать отходы и полупродукты промышленного производства, например, порошок уксуснокальциевый (УКП), который согласно 0СТ 81 — 93 — 76 имеет следующий состав, мас. : производные фенолов 7 — 1ь, остаточная известь 10-14; кальциевая соль уксусной кислоты — остальное. Получают

УКП при нейтрализации гашеной известью продуктов, образующихся при термическом разложении древесины, В качестве дисперсной добавки можно применять, например, лигнин; шлам-лигнин; торф сапропель; асбест; хлопковую шелуху; лузгу; пыль семян подсолнечника, риса, измельченные кукурузу и початков кукурузы, костру лубяных культур (лен, KoHQпля, кенаф), соломы; отходы стрижки искусственного меха (ОСИМ), пря>ки высокообъсмистой (ОПВ), сырья вторичного текстильного из смешанных волокон (ОСВТСВ); древесные опилки; отход целлюлоз lo-áóìàæíoão производства со стадий глезерования бумаги, формирования картонного и бумажного листа (СКОП); целлюлозу, азрохимический линт (пыль хлопковой целлюлозы) и другие мелкодисперсные добавки. новой кислоты или ее соли можно использовать зарубежные аналоги перечисленных типов реагентов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый реагент отличается от известного составом ингредиентов и их количественным соотношением.

Приготовление реагента заключается в последовательном смешении его ингредиентов.

Пример. В 80 r воды растворили 4 г

МаОН и ввели постепенно при постоянном перемешивании 16 г ОД. После кондиционирования полученной массы в течение 0,5 ч реагент пригоден для использования, В соответствии с данным примером были приготовлены реагенты, отличающиеся соотношением ингредиентов (табл,2), результаты испытания которых приведены в табл,3.

1838365

Эффективность реагентов оценивали путем обработки глинистого стабилизированного — ГС, алюминатного глинистого—

АГ, гидрогельмагниевого — ГТМ и гидрофобно-змульсионного — ГЭР буровых растворов. Реагент добавляли в растворы в количестве 1,5% от их объема. Измеряли плотность раствора — ПР, условную вязкость — УВ, водоотдачу — В, статическое напряжение сдвига — СНС и показатель концентрации ионов водорода — рН.

Термосолестойкость различных вариантов реагента оценивали по результатам технологических параметров растворов (УВ", СНС"1/ о, В") после 6 циклов нагревания — охлаждения, каждый из которых включал нагревание раствора в автоклаве до температуры 160 С, выдерживание при этой температуре в течение 2 ч, охлаждение до. температуры 20 С.

Анализ результатов испытаний (табл.3) показывает, что при обработке алюминатного глинистого раствора известным реагентом (№ 20) водоотдача после термообработки возрастает с 7 до 18 см, а статическое напряжение сдвига с 11/16 до

49/51 дПа. Предложенный же реагент (№№

2-4) обеспечивает водоотдачу в пределах

8 — 11 см . При этом СНС1о возрастает в ,. з меньшей степени с (19 — 23 дПа до 37 — 44 дПа). В меньшей степени по сравнению с известным реагентом возрастает и условная вязкость раствора.

Указaííüè эффекты имеют место лишь для реагентов, приготовленных при заявленном соотношении ингредиентов. Запредельные составы (¹ 1 и 5) по аффективности сопоставимы с известным реагентом.

Самые высокие результаты достигаются при введении ФИТО в утяжеленные буровые растворы (АГ, ГГМ и ГЭР). Та«, если при обработке известным реагентом (табл.3, № 20, 22, 23) СНС1 возросло после термообработки более чем в два раза, то при использовании ФИТО (табл.3, QN 2-4, 6-9, 14-17) увеличение СНС составляет не более 30%. Если же сравнивать результаты для неутяжеленного раствора (ГС), то разница между известным реагентом (табл.3, hb

21) и предложенным (№№ 10 — 13) не столь существенна, Предложенный реагент обладает лучшей термосолестойкостью, чем известный.

При обработке пресных растворов (ГС и

ГЭР) известным реагентом водоотдача после термообработки возросла примерно на

300%. Обработка растворов реагентом ФИТО дает лучшие результаты. Водоотдача глинистого стабилизированного раствора увеличилась в среднем на 226 (табл.3, №№

10 — 13), а ГЭ Р на 200% (¹ 18). Если же обрабатывать минерализованные растворы (АГ и

ГГМ), то снижение водоотдачи более существенно. Для алюминатного раствора рост водоотдачи составляет при использовании реагента ФИТО в среднем 165% (табл.3, М

2 — 4, 6 — 9), для известного — 257% (№ 20). Для гидрогельмагниевого раствора, обработанного ФИТО, рост водоотдачи составляет

200%, а для обработанного известным реагентом — 320, Следует также отметить, что помимо более высокой термосолестойкости и стабильности структурно-механических свойств реагент ФИТО предотвращает также снижение коэффициента тиксотропии (отношение СНС1о к СНС ) растворов. Например, для ГЭР (табл.3, N. 23) коэффициент тиксотропии снижается в результате термообработки с 1,20 до 1,07, т.е. 1,12 раза. При обработке реагентом ФИТО (табл.3, М 18) возрастает с 1,31 до 1,33.

Положительный эффект достигается при использовании всех типов отходов мукомольного производства, указанных в формуле изобретения (табл,3, №№ 6-12), а также их произвольных смесей (№№ 7, 14, 15, 17-19). При использовании ОЗ значительно возрастает условная вязкость раста оров, однако этот эффект можно нейтрализовать путем сочетания его с таннидо- или карбоносодержащей добавками.

Примеры ¹¹ 6-19 (табл.1} иллюстрируют возможность использования в качестве щелочной добавки различных типов щелочных реагентов.

Примеры №№ 9-12, 16 (табл.1) иллюстрируют применение таннидосодержащих добавок, а примеры ¹¹ 13-17 — дисперсных добавок.

Хорошего качества реагент получается при экструдировании или модифицировании отходов мукомольного производства по технологии получения экструзионного или модифицированного крахмалов. Так, в опыте N. 18 (табл.2) использовали экструдированную .смесь отходов драного и шлифовочного процессов Э (ОД, ОШ), а реагент № 19 приготавливали с и редварительным модифицированием отходов размольного и зерноочистительного процессов M (ОР, 03).

Таким образом цель изобретения достигается только при использовании реагентов, приготовленных в соответствии с формулой изобретения.

Предложенный реагент совместим со всеми использующимися в бурении реагентами различных классов (гуматы, фосфаты, лигносульфонаты, полисахариды, акрило1838365

Таблица 1

Средний химический состав зерен пшеничного и ржи, % сухого вещества (по Е.Д. Козакову и ВЛ, Кретовичу, 1989) вые полимеры, ПАВ и др,). В сочетании с известными реагентами могут быть получены полифункциональные добавки на основе понизителей фильтрации, разжижителей, ингибиторов гидратации глинистых. пород, термостзбилизирующих добавок, эмульгаторов, пеногасителей, бактерицидов, ингибиторов коррозии; сероводородонейтрализующих и сероводородпоглощающих добавок, флокулянтав, пенообразователей, кольматантов и структурообразователей и др.

Реагент может быть использован для приготовления различных технологических жидкостей в бурении, заканчивании и ремонте скважин.(вязко-упругие разделители, буферные жидкости, жидкости для глушения и гидроразрыва скважин, жидкости затворения и др,, для обработки тампонажных растворов), а также в добыче, транспорте и хранении углеводородов (борьба с отложеНиями асфальто-смолистых и парафиновых . отложений, гидравлический разрыв пласта, обработка призабойной зоны пласта, изоляция притока пластовых вод, подавление роста сульфатвосстанавливающих бактерий и др,).

Реагент ФИТО можно использовать как концентрат для приготовления буровых растворов и технологических жидкостей для получения на его основе биополимеров, а также микрополидобавок (МПД) для снижения разупрочняющего влияния буровых растворов на глинистые породы.

Перед обработкой реагенгом ФИТО минерализованных растворов его рекомендуется засолонять.

Отмеченные выше достоинства реагента ФИТО предопределяют целесообразность использования его в промысловой практике, Широкая сырьевая база (использование о ходов мукомольного производства, а также других ингредиентов, также являющихся отходами) повышает независимость буровых предприятий от поставщиков товарных реагентов, Реагент ФИТО может быть использован и в других отраслях промышленности, на5 пример, в литейном производстве.

Формула изобретения

1. Реагент-стабилизатор буровых растворов, вкгпочающий отход зернового происхождения, щелочную добавку и воду, о т10 лича ющийся тем,что,с целью повышения термосолестойкости реагента и стабильности структурно-механических свойств обрабатываемых буровых растворов при утяжелении при одновременном

15 расширении сырьевой базы для приготовления реагента, он содержит в качестве отхода зернового происхо>кдения отход мукомольного производства со стадии зерноочистительного, или драного, или обогатительного, 20 или шлифовочного, или размольного процессов, или их произвольную смесь, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

ОтхоД MJJKÎMoëüíoÃÎ произвоДства со

25 стадии зерноочистительного, или драного, или обогатительного, или шлифовочного, или размольного процессов, или их произвольная смесь 6 — 28

Щелочная добавка 0,6-6,8

30 Вода Остальное.

2. Реагент по п,1,отл ича ю щий ся тем, что он дополнительно содержит таннидсодержа.цую добавку в количестве 0,017,40% от массы.реагента.

35 3, Реагент по п.1, о тл и,ч а ю щи йс я тем, что он дополнительно содержит карбоновую кислоту, и/или ее соль, и/или нитрилотриметилфосфоновую кислоту и/или ее соль в количестве 0,03 — Я,60% от.массы реа40 гента, 4, Реагент по п.1. отличающийся тем, что он дополнительно содержит дисперсную добавку s количестве 4-36% от массы реагента, 1838365

Продолжение табл, 1

Таблица 2

Отход обавки карбоновая таннидосое жа ая щелочная дисперсная мас. тип мас. тип тип тип мас. мас, тип

ОД

0,5

NaOH

0,6

0Р

3,4

ОШ

6,8

6,9 и

МВ

MC

ОБ

2,6

0,03

НТФ

1,80

ПЧ

0,01

ОР

1,9

0,05 ПТ 0,08 ВКК

7,40 ОГ 9,60 УКК

ОД,МС

ОЗ.МВ

5,3

4,8

2,6

0,66

KTP

0,3

4,6

ОВ, ПЧ

13 18 ОД,ОЗ 4,4 алюминат на36 торф трия

УЩР,ЭЛ-4

ЖСТ,ЭН-4

12

ОБ,ОШ 5,6

03,ОБ 5,5

14

780 КОСЖК

1,12 ОАМ, 8 асбест

24 лигУКП нин

16 16 ОШ,ОР 4.8 Петросил2М 7,40 МДС, МДЛ

3.60 ЛК,СаОСИМ

УК

17 14 ОД ОР 52 ОШ ПАЦ

10 СКОП, СаНТФ

ОПВ

Э(ОД, 0LLI)

MOP

3,6 ППЦ, ОТИ

18 16

19 18

1,4 Г П, ПФЛХ

И эвестный еагент

3

5

7

9

11

5

17

28

29

12

14:

8

18

14

Составы исследованных реагентов

КОН

ЩСП К,ЖСТ.

ЙаэРОд

Са (ОН)г

ЩСПК оксаль

ГКЖ-10

1838365

Таблица 3

Результаты исследования реагентов

Технологические свойства аство ов

М реа- Тип гента раствоСНСг/1 В,см

УВ,с рН

УВ*, с

СНС1/1 В*, см

ПР, кг/м дПэ дПа по табл.2

6

6

1380

8.2

АГ

8,0

44

34

8,2

8,1

8,1

5

7

Q

11

36

34

37

8,0

8,2

8,0

8,1

1164

ГС

7,2

36

7,3

7,1

7,0

35

ГГМ

1562

7.2

14

76

64

59

63

37

7,4

4

4

7

16

7,3

7,3

ГЭР

1524

18

19

gg

7,2

ГС

1164

7,6

49

1380

36

43

66

8,4

АГ

ГС

1164

7,4

1562

ГГМ

7,6

84

162

ГЭР

1524

7,1

Составитель В. Балаба

Техред М.Моргентал Корректор И. Шмакова

Редактор

Заказ 2903 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

6

8

11

12 13 га

16

17

18

19

21

22

12/18

12/20

14/19

17/23

23/31

12/19

14/19

17/29

23/ЗЗ

24/41

26/36

21/35

22/39

24/44

26/37

21/34

23/39

26/34

29/39

11/16

12/19

23/41

34/52

36/43

26/37

27/39

31/44

36/39

28/37

22/34

24/39

26/36

31/42

34/38

30/37

31/40

24/41

24/34

20/29

21/36

43/57

42/49

49/51

19/24

62/14

71/76

18

11

9

12

9

11

12

14

14

11

12

7

2

18

16