Способ получения карбонатного утяжелителя для буровых растворов

 

Способ относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к получению утяжелителя к буровым растворам, используемым для бурения, ремонта и заполнения скважин. Удешевление и улучшение качественного и гранулометрического состава утяжелителя достигается за счет дробления известняка с исходной плотностью не менее 2,7 г/cм³ с кислоторастворимостью не менее 95% сушат до 35% остаточной влажности газом с температурой 200-400C, измельчения его в мельнице с гладкой бронефутеровкой, загруженной шарами диаметром 100 - 200 мм, и классификации в системе воздушно-проходной сепаратор - циклоны, поддерживания на выходе из мельницы разряжение в пределах 180-210 кгс/см² . Данным способом получается карбонатный утяжелитель дисперсности 40 - 70 мкм с массовой долей водорастворимых солей менее 0,025% и глинистых включений менее 2% . 1 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам, используемым для бурения, ремонта и заполнения скважин.

Известен способ получения карбонатного утяжелителя из доломитового сырья, заключающийся в том, что исходное сырье дробят, сушат в течке мельницы самоизмельчения, классифицируют с помощью вертикального сепаратора, обеспыливают в прямоточных циклонах, обогащают методом флотации, сушат и истирают.

Данный способ сложен и дорог из-за наличия большого числа операций и соответственно длинной технологической цепи аппаратов и, кроме того, не позволяет получать утяжелитель строго заданной дисперсности 40-70 мкм с массовой долью водорастворимых солей кальция менее 0,025% и глинистых включений (SiO₂ и Al₂O₃) менее 2% . Как установлено экспериментально, именно такой утяжелитель, обладающий максимум кислотораст- воримости 95-97% , после обработки различными поверхностно-активными веществами характеризуется максимальной седиментационной устойчивостью в растворе (не более 0,04 частиц в 1 ч). Благодаря этому достигаются следующие параметры бурового раствора: условная вязкость 25-40 с, статические и динамические напряжения сдвига 3-10 Па, фильтрация 5-6 см³ за 30 мин.

Наиболее близким к изобретению является способ, заключающийся в том, что исходное сырье дробят, сушат газом, нагретым с помощью циклонной топки, измельчают в цилиндрической мельнице, у которой длина барабана составляет треть его диаметра, а продукт помола классифицируют и обеспыливают с помощью прямоточных и батарейных циклонов [1] .

Этот способ проще и дешевле вышерассмотренного в связи с отсутствием в технологической цепочке операций по обогащению сырья, но по этой же причине и отличается настолько низким качеством получающейся муки, что ее практически нельзя использовать в качестве утяжелителя для буровых растворов.

Целью изобретения является удешевление и улучшение качественного и гранулометрического состава утяжелителя, что в конечном итоге направлено на улучшение технико-экономических показателей процесса бурения.

Для достижения этой цели в способе, заключающемся в том, что исходное сырье дробят, сушат газом, нагретым с помощью циклонной топки, и измельчают в цилиндрической мельнице, у которой длина барабана составляет треть его диаметра, а продукт помола классифицируют и обеспыливают с помощью прямоточных и батарейных циклонов, согласно изобретению в качестве сырья используют известняк с плотностью не менее 2,7 г/см³ и кислоторастворимостью не менее 95% , сушат до остаточной влажности не более 35% при температуре 200-400^оС, классифицируют с помощью воздушно-проходного сепаратора при поддержании разряжения на выходе мельницы в пределах 180-210 кгс/м², причем мельница выполнена с гладкой бронефутеровкой и загружена шарами диаметром 100-200 мм.

На чертеже показана технологическая схема производства карбонатного утяжелителя.

Способ осуществляют следующим образом. В качестве сырья используют известняк, который после ручного отбора пустой породы проверяют на исходную плотность и кислоторастворимость в 15% -ном растворе соляной кислоты. Известняк с плотностью не менее 2,7 г/см³ и кислоторастворимостью не менее 95% дробят шнековой дробилкой до кусков крупности 0-400 мм и ленточным транспортером подают в бункер цилиндрической мельницы, у которой длина барабана составляет треть его диаметра, а бронефутеровка выполнена гладкой. Рабочая полость мельницы загружена шарами диаметром 100-200 мм. Из бункера известняк пластинчатым питателем направляют в течку мельницы. Регулировку скорости подачи сырья осуществляют изменением нагрузки на электродвигатель питателя. В течку мельницы вместе с материалом подают от циклонной топки газ, нагретый до температуры 200-400^оС, которым и осуществляют сушку дробленого сырья до остаточной влажности не более 35% . Осушенное сырье измельчают в мельнице, продукт помола выносится газовоздушным потоком в воздушно-проходной сепаратор, в котором происходит классификация материала: отделяемые крупные фракции ленточным транспортером возвращают в мельницу на помол, а тонкие фракции газовым потоком транспортируют на обеспыливание в прямоточные циклоны, например, типа ЦП-1М, и далее в батарейный циклон типа БЦК. Гарантированное качество получающегося утяжелителя обеспечивают поддержанием с помощью системы шиберов разряжения на выходе мельницы в пределах 180-210 кгс/м². Продукты дисперсностью 40-70 мкм, осажденные в прямоточных и батарейных циклонах, с помощью пневмокамерного насоса транспортируют на склад в силос с готовым утяжелителем, а пыль газовым потоком уносится в электрофильтр. Пыль, осажденную в электрофильтре, направляют во второй силос с известняковой мукой, исключая ее попадание в готовый утяжелитель.

В таблице приведены химико-механические свойства опытных партий карбонатного утяжелителя, полученных предлагаемым способом в производственных условиях.

Учитывая, что основной объем бурения (75% ) осуществляется с применением буровых растворов плотностью 1,5-1,7 г/см³, дешевый и высококачественный утяжелитель, промышленно изготавливаемый предлагаемым способом из повсеместно доступного сырья, может с успехом заменить дорогостоящие железистые и свинцово-цинковые утяжелители - важное сырье для химической и металлургической промышленности - и тем самым повысить производительность буровых работ и эффективность отработки продуктивного пласта. (56) Н. Ф. Семенко. Утяжелители на базе неглинистых материалов для бурения скважин. - М. : Недра, 1987, с. 99-110.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНАТНОГО УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, заключающийся в том, что исходное сырье дробят, сущат газом, нагретым с помощью циклонной топки, и измельчают в цилиндрической мельнице, у которой длина барабана составляет треть его диаметра, продукт помола классифицируют и обеспыливают с помощью прямоточных и батарейных циклонов, отличающийся тем, что, с целью удешевления и улучшения качественного и гранулометрического состава утяжелителя, в качестве сырья используют известняк с плотностью не менее 2,7 г/см³ и кислоторастворимостью не менее 95% , сушат до остаточной влажности не более 35% при температуре 200 - 400^oС, классифицируют с помощью воздушно-проходного сепаратора при поддержании разряжения на выходе мельницы в пределах 180 - 210 кгс/м², причем мельница выполнена с гладкой бронефутеровкой и загружена шарами диаметром 100 - 200 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2