Способ приготовления твердой фазы для буровых промывочных жидкостей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик т 870426

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 210279 (21) 2726955 23-03 (51) М. Кл.

С 09 К 7/02 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 07.10.81. Бюллетень No 37 (53) УДК 622. 243. . 144. 2. (088. 8) Дата опубликования описания 071081 (72) Авторы изобретения

Ф.Ф. Можейко, Н.С. Иванова, Х.М.Александрович, B .Н. Авилов, Н.И. Воробьев, М.А. ГамИлов, Г.С. Евтушенко и A.Ì. Рябых (71) Заявитель

Институт общей и неорганической химии

АН Белорусской CCP (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ДЛЯ

БУРОВЫХ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к области бурения, в частности к приготовлениюг проМывочных жидкостей, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин в соленосных отложениях.

Известно применение для бурения скважин в отложениях, содержащих галогенные породы, буровых растворов на основе специальных солестойких глинопорошков: йалыгорскитовых и тонкодисперсных гидрослюдистых (1).

Основным недостатком известных способов приготовления буровых растворов, предназначенных для бурения в соленосных отложениях, является 15 сложность их осуществления и требование наличия двух основных компонентов: солестойкого глинопорошка и поваренной соли, которую зачастую доставляют из отдаленных от буровых 20 промыслов мест. Вследствие того, что наша промышленность еще не удовлет-. воряет потребность буровых предприятий в солестойких глинопорошках, важным является разработка новых рецептур и способов приготовления глинопорошков для буровых растворов на основе недефицитных материалов.

Известно использование для при.готовления бурового раствора глини- 30 сто-солевых шламов — отходов произ,водства калийных удобрений, предварительно высушенных в сушилках (2).

Лабораторные и опытно-промышленные испытания показали, что буровой раствор, приготовленный на основе глинисто-солевых отходов производства калийных удобрений с добавками реагента-стабилизатора типа полисахаридов, может быть применен при проходке скважин в соленосных отложениях, чередующихся пропластами глинистых пород. При его применении исключается необходимость применения привозной, поваренной соли и специальных солестойких глинопорошков., При этом упрощается технология и вре мя приготовления бурового раствора.

Недостатком известного способа использования глинисто-солевых шламов — отходов производства калийных удобрений является то, что удовлетворительные показатели бурового раствора по этому способу достигаются только при концентрации шлама 40504 от веса суспензии. Для повышения его тиксотропности и стабильности необходимо вводить большое количество реагента-стабилизатора (моди870426 фицированного крахмала, например, надо 2,0Ъ и более).

Целью изобретения является сокращение расхода твердой фазы (глини,стого порошка) и реагента-стабилизатора. 5

Цель достигается тем, что сушку осуществляют при 140-300 С в тече-, о ние 5-30 мин.

Применение в качестве солестойкого глинистого порошка глинисто-солевых шламов, предварительно прогретых . при 140-300 С, существенно улучшает

)технологические свойства их суспензий. Это обусловлено тем, что основная часть глинистых частиц в глинистосолевых шламах находится в виде сро- 15 стков и агрегатов с размерами 20 мк и более. Результаты седиментационно го анализа показывают, что дополнительный прогрев глинисто-солевых шламов в течение небольшого времени () приводит к разрушению этих агрегатов, к повышению дисперсности суспензий на их основе (табл. 1). Особенно заметно при этом возрастает содержание наиболее тонкодисперсной фракции (меньше 5 мк) .

Увеличение дисперсности суспензий на основе глинисто-солевого шлама, прогретого при 140-300 С, по сравнению с исходной суспензией вызвано изменением физико-химической природы поверхности глинистых шламов при их прогреве. Как показывают данные газового и дифференциально-термического анализов, в глинисто-карбонатных примесях калийных руд содержатся примеси (до 1,5 вес.Ъ) органических соединений сложного состава (гуминовые, углистые, битуминоэные и др). Наличием этих соединений в соленосных глинистых шламах объясняется появление на кривых ДТА шламов экзотермического эффекта при температуре 140320 С. При предварительной обработке

0 шламов реагентами- окислителями, например, переКисью водорода, т.е. при 4

Разрушении органических соединений, 1 этот экзотермический эффект исчезает.

Если глинистые шламы подвергнуты кратковременному прогреву при указанной температуре, соответствующей области окисления содержащихся в них органических соединений,. то последние переходят в окисленные, более гидрофильные соединения. Появление этих соединений в глинистых шламах

l спосОбствует росту гидрофильности их поверхности, что подтверждается данными по изменению теплот смачивания водой шламов, прогретых при различной температуре. Так теплота смачивания глинистого шлама, высушенного 6О при 105 С, составляет 2,27 кал/7, при 200 С вЂ” 2,97, при 300 С вЂ” 3,24, при 500 С вЂ” 1,24 кал/г.

Образование на поверхности глинистых,шламов при их кратковременноМ прогреве органических гидрофильных соединений способствует тому, что при помещении прогретых шламов в водную среду эти соединения образуют на поверхности частиц гидратированные оболочки, действуя расклинивающим образом, способствуют разрыву агрегатов глинистых шламов на отдельные частицы, т.е. появление гидрофильных органических соединений при прогреве глинистых шламов аналогично действию пептизирующих агентов. Наличие же этих соединений на пептизированных глинистых частицах препятствует их коагуляции, благодаря чему сохраняется высокая дисперсность прогретых шламов.

Изучение структурно-реологических свойств дисперсий на основе глинистосолевых шламов, проведенное на ротационном вискозиметре PEOTECT-2, показало, что прогрев шламов в течение 5 мин при 140-320 С существенно повышает структурно-реологические показатели и с дисперсий, стабилизированных. Реагентами-полисахаридами.

Экспериментальная провеРка предлагаемого способа. приготовления глинопорошка для бурового раствора, проведенная в лабораторных условиях, подтвердила его высокую эффективность. Исследования проведены с глинисто-солевым шламом, отобранным на второй стадии обесшламливания -сильвинитовой руды на обогатительной фабрике II-oro рудоуправления п/о Белорускалий .

Шяамы предварительно высушивали в сушильном шкафу при 70 С и иэмельчао ли до 0,5 мм. Измельченный шлам затем прогревали в муфельной печи в течение 20 мин при различных температурах. Исследования по влиянию времени прогрева глинисто-солевых шламов на эффективную вязкость 20Ъной суспензии показали, что оптимальное время прогрева глинисто-солевых шламов составляет 5-30 мин (табл.3) .

Глинистые растворы готовили по методу пластифицирования. Их качество оценивали измерением важнейших эксплуатационных параметров, принятых в буровой технике, таких как водоотдача (В, мл), предельное статическое напряжение сдвига, измеренное через 1 мин (Р, мгс/см ) и 10 мин (Р„„,мгс/см ), суточный отстой(О,Ъ), условную вязкость (Т,,с) толщина корки (К,мм). Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 4.

Результаты проведенных лабораторных исследований позволяют рекомендовать способ приготовления глинопорошка для бурового раствора на основе глинисто-солевых шламов, прогретых при 140-300 С для проведения опытных промысловых испытаний.

П р и м е Р.Глинисто-солевой шламотход производства калийных удобрений подвергают обезвоживанию на

870426

Т а б л и ц а 1

Влияние температуры прогрева глинистых шламов на гранулометрический состав их дисперсий гретом

500

49,3

24,6 25,7 30,3 39,2

+0,030

-0,03+0,01

-0,01+0,005

-0,005

27,6

27,4

39,2 24,5

22,4 22,7 24,7 36,1

45,0

27,0 31,4 26,7 14,1 17,5 11,5

1,8

6,2 16,7

26,3 37,6 27,5 13,2

Т а б бурового раствора на основе (2Ъ от веса суспенэии) 3,9 л и ц а 2 глинисто ть раствора, сП, при напряжении сдвига, дн/см

2 20,0 1

167 150, 140 125 113

232 198 178 155 140

303 200 195 180

700 375 333 260

100

200

550 450 384 297 270 227 200 166 155

300

158 146 133 122 110

400

280 200 175 172

600

121 110 100 97 88 80

Таблица.3

Эффективная вязкость 20Ъ-ной суспенэии на основе глинистосоленого шлама, прогретого при 200 С, модифицированного КМЦ о экость. раствора, сП, при напряжении сдвига, дн/см,5 20(0 25(0 35,7 50,0 75,0 100 150 200

200 160

320 275

382 327

375 333

132

605

223

670

260

700

260

355 324 234

660

530

261 223

171 распылительной сушилке СРЦ-4/60-ВП.

Режим работы сушилки регулируется таким образом, чтобы после высушивания глинисто-солевой шлам дополнительно прогревался до 150 С. Для этого температуру отработанного воздуха поддерживают в интервале 150200 С, а начальную температуру воздуха около 500 С. Подготовленный таким образом шлам представляет собой однородный порошок серо-зеленого. цвЕта, содержащий 60-65Ъ нерастворимых в виде минералов, 25-30Ъ хлористого натрия и 5-10Ъ хлористого каЭффективная вязкость 20Ъ-ного солевого шлама, обработанного КМЦ лия. Буровой раствор на его основе дополнительно обработанный модифицированным крахмалом имеет показа1 тели, соответствующие условиям бурения: ф - 1,25-1(40 гс/смЗ; Т вЂ” 2045 с;  — 6-17 см эа 30 мин; CHQ—

10-40 мгс/см ; СНС вЂ” 30-90 мгс/см у рН вЂ” 6-7. Бурение нефтяной скважины с использованием раствора на основе глинисто-солевого шлама проведено успешно, беэ каких-либо осложнений, при сохранении диаметра ствола скважины близко к номинальному.

118 98 88 77 71

198 181 156 138 131

230 200 180 150 140

232 194 177 152 140

215 182 165 143 132

148 121 101 93 83

870426

Таблица4

Технологические свойства бурового раствора на основе глинисто-солевого шлама, прогретого при различной температуре

О,o К,мм

17,0 4,8 2,5

Без прогрева

24,4

1,5% модифицированного крахмала

31,0

38,0

36,6

140

29,0

41,2 12,0 2,7 1,5

200

47,0

30 5

43,6

8у0 0,5 1,0

9,0 3,3 1,0

24,0 5,5 3,5

300

34,0

18,3

27,5

400

19,0 . 12,2 17,4

То же

Формула изобретения

Составитель Г. Сапронова

Редактор Т. Загребельная Техред А.дч Корректор Г. Назарова

Тираж 687 Подписное

ВНИИПН Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8674/52

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ приготовления твердой фазы для буровых промывочных жидкостей путем сУшки отходов производства калийных удобрений-глинисто-солевых шпамов, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода твердой фазы при одновременном снижении расхода реагента-стабилизатора при приготовлении промывочных жидкостей, сушку ведут при 140-300 С и течение

5-30 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,Ф

1. Овчаренко Ф.Д. и др. Термосолеустойчнвые промывочные жидкости на основе палыгорскита. М., Недра, 1970, с. 35.

2. Ермоленко B.A. и др. Эффективность использования отходов калийного производства при бурении скважин . Нефтяное хозяйство, 1979, 9 2, с. 12-13 (прототип) °