Способ получения реагента для обработки буровых растворов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12. 09. 80 (21) 3001916/23-03 )$$ } М. Кд.з

С 09 К 7/00 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0709.82. Бюллетень М33 (53} УДК 622. 24 3. .144(088.8) Дата опубликования описания 070982

Н.П. Левик, З.С. Ковалева, Л.Н. Кошелева, (;

A.È. Пеньков, И.Ф. Зинчук, М.Ф. Евдощенко„"

В.А. Шишов и Л.П. Вахрушев (72) Авторы изобретени я

Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАГЕНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ

БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к технологии производства реагентов, применяемых для регулирования свойств буровых растворов, использующихся при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен способ получения реагента, заключающийся в модификации лигносульфонатов (концентрата сульфитспиртовой барды) солями хрома и железа в кислой среде с предварительным окислением бихроматами щелочных металлов и обязательной нейтрализацией полупродукта водным раствором едкого натра %.1).

Недостатками указанного модифицированного лигносульфоната являются слабое снижение водоотдачи буровых растворов в результате наличия большого количества электролитов в готовом продукте и недостаточный эффект понижения вязкости минерализованных буровых растворов на скважинах с высокими забойными температурами.

Наиболее близким к изобретению является способ получения реагента для обработки буровых растворов, включающий окисление сульфит-спиртовой барды бихроматами щелочных металлов с последующей конденсацией (2 j.

Однако порошкообразный модифи5 цированный лигносульфонат характеризуется недостаточным разжижающим эффектом минерализованных буровых растворов и при высоких температурах. Наличие в готовом продукте значительного количества сульфата натрия приводит к ухудшению его стабилизирующей способности.

Целью изобретения является повышение термостойкости реагента, его разжижающей и стабилизирующей спо15 собностей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения реагента для обработки буровых растворов, окисление и конденсацию осуществляют в течение 1-2 ч при 20-30 С при рН

6,0-6,5 исходной сырьевой смеси в присутствии жирных кислот растительных масел при соотношении ингредиен25 тов в расчете на сухое вещество, мас.%:

Сульфит-спиртовая барда 72,5-75,8

Бихромат щелочного металла 7,6-18,4

956537

Жирные кислоты растительных масел 9,1-16,6

Конденсацию лигносульфонатов проводят без нагревания водных растворов исходных продуктов в реакторе с перемешиванием при 20-30 С в течение 1-2 ч при рН реакционной смеси 6-6,5. В отличие.от других лигносульфонатов готовый продукт имеет щелочную реакцию и не требует дополнительной нейтрализации.

Продолжительность реакции определяется по вязкости водного раствора модифицированного хромлигносульфоната (МССБ ). Реакция заканчивается по достижении вязкости МССБ 30-40 сП

1 после чего продукт выгружается на вальцы или распылительную сушилку для сушки.

В результате химического. взаимодействия бихромата натрия (калия ) с лигносульфонатами и жирными кислотами происходят окичлительно-восстановительные процессы и конденсация продукта реакции. Через 1-2 ч, когда вязкость достигает 30-40 сП, реакцию следует прекратить во избежание дальнейшего окисления .лигносульфонатов и гелеобразования.

Так как окислительно-восстановительные реакции и конденсация проходят довольно быстро при 20-30 C нет необходимости в подогреве реакционной смеси.

20оо-ный водный раствор исходных лигносульфонатов имеет рН 5,5, 1-5%ный раствор бихромата натрия 5,5-5.

При смешении водного раствора лигносульфоната с бихроматом рН повышается до 6-6,5. В процессе реакции рН увеличивается до 7 — 7,2. Растворенный после сушки продукт имеет рН 7,5-7,8.

Возможно получение жидкого продукта МССБ. В этом случае реакцию заканчивают по достижении вязкости

30.-40 сП и обязательно доводят рН готового продукта до 8-9 введением необходимого количества едкого натра.

Если оушка не предусмотрена, для нейтрализации продукта (прекращения процесса конденсации) требуется 0,6-1,0% едкого натрия (калия ) к готовому реагенту (в пересчете на сухой продукт).

Химическая модификация лигносульфонатов при дополнительном введении соединений высших жирных кислот растительных масел:или эфирокислоты заключается в ингибировании неустойчивых связей макромолекул лигносульфоната, что приводит к значительному повышению стабилизирующей способности и термостойкости до 200 С. Образующиеся в ходе синтеза низкомолекулярные комплексы Cr с оксикарбоновыми кислотами .,способствуют повышению разжижающих свойств реагента.

Данный модифицированный хромлигно,сульфонат представляет собой неслеживающийся коричневый порошок, nosfностью растворимый в воде, рН его

1Ъ-ного водного раствора 7-8, содержание хрома не менее ЗЪ, вязкость

30%-ного водного раствора 30-35 cII.

Производство этого реагента может быть налажено на базе производства выпускаемых нашей промышленностью

10 модифицированных лигносульфонатных реагентов (КССБ, ФХЛС,).

Для получения МССБ-3 в реактор с мешалкой,загружают (72,5 r) сульфитспиртовую барду (ССБ ) 30%-ной концен15 трации (р = 1,15 г/см ), которую получают раэбавлением ССБ 50%-ной концентрации (ОСТ81-79-74) водой.

При перемешивании добавляют расчетное количество (10,5 г).бихромата натрия (ГОСТ 2651-70) и перемешивают в течение 0,25 ч при 20 С.

Затем вводят (16,6 г)жирные кислоты растительных масел. рН реакционной смеси в начале реакции 6,1. Конденсацию лигносульфоната проводят при перемешивании сырьевой смеси в течение 1,75 ч при 30 С до повышения вязкости до 30 сП. При этом в ходе процесса рН повышается до 7,15 за счет образования соединений Cr +, в результате чего готовый МССБ не требует дополнительной нейтрализации.

Реакцию заканчивают выгрузкой МССБ и подачей ее на распылительную сушилку

Другие образцы МССБ получают аналогичным методом. Весовые соотношения ингредиентов и характеристика полученных образцов приведены в табл. 1.

40 Полученными реагентами, а также

КССБ-2, КССБ-4 и ФХЛС обрабатывают пресные и минерализованные глинистые суспензии в количестве 5 мас.Ъ (минимально рекомендуемое количест45 во модифицированного лигносульфоната для обработки буровых растворов

Ту 39-095-75 ). Полученные суспензии термостатируют в течение 6 ч при

1л0-200 С.

О Параметры (плотность, условная вязкость, статическое напряжение сдвига, водоотдача и рН ), замерянные до и после термостатирования пресных и минерализованных глинистых растворов; представлены соответственно в табл. 2 и 3.

Как видно из приведенных данных, МССБ-1 не является эффективным понизителем водоотдачи и статического напряжения сдвига. NCC3-2, полученный

<4 при обработке ССБ бихроматом щелочного металла при соотношении (мас.%) 75,8: 7,6 снижает статическое напряжение сдвига с 114-129 до 42/62 Па и условную вязкость с 19 до 12 с прес45 ного раствора, прогретого при 140 С.

956537

Реагент, полученный обработкой большим количеством бихромата калия, снижает статическое напряжение сдвига этого же раствора до 36/54 Па. Водоотдача пресных буровых растворов, обработанных МССБ-3 и термостатированных при 140ОC ñíèæàåòñÿ с 14-17 см

3 до 7-8 см3, тогда как иодоотдача растворов, обработанных КССБ-2 до

15-16 смЗ, КССБ-4 до 10-11 см

ФХЛС до 12 см3.

A водоотдача буровых растворов, термостатированных при 200 С, снижается при обработке МССБ-3 с 26 до

9 см 3, тогда как КССБ-2, КССБ-4 и

ФХЛС стабилизируют раствор при 15 этой температуре в 2-3 раза менее эффективно. Последующее увеличение дозировки бихромата при синтезе реагента улучшает еro свойства: реагенты МССБ-4, МССБ 5 — вплоть до

Ю соотношения ССБ: бихромат калия 72, 53

18;4. Рост концентрации бихромата калия выае 18,4В нерацнонален йз-за усиления реакции деструкции ССВ, Еще вьаае эффект применения МЯСБ по сравнению с другими модифицированными лигиосульфонатами в гипсовых, хлоркалиевых, алюминатиых;растворах. Водоотдача таких буровых расиюров, обрабатываеваас МССБ-3, в 3-4 раза меньше, чем при обработ- .. ке ЕССБ или ФХЛС.

Таким образом; применение реагента, полученного по предлагаемому способу позволяет снизить расход реагента на обработку бурового раствора в 2»3. раза и уменьшить стоимость за счет исключения применения в его производстве дефицитных токсичных реагентов: серной кислоты, формалина, фенола,-едкого натра.

956537

I

I

I

lA lA

» » о e о о

% 4 (Ч о

r ь

4Ч

Ig и н

Ф

I

I Ю

I I о Ч

» ч> о ч

СЧ о

» л и

Р1

lA lO а о с » о! Ц f

Я il

1 Ф тЧ

» 1

CO и -!,и

Я

Ю о

\О сР

Р1 о

Я» о л

Ul

» о (Ч

Ul о

lA О г о

» » » » о r o

Р1

И

I

1

1

I !

1

1

1

1

I

I и

Р! и

lA -!

lO О СЧ

С"Ъ

Э

Ю !

» tA

»

СЧ (М

РЪ о а о

» о

СО

lA!

» о х » 1 1

Г °

° Q н», 1

1 ч-1

1 Ф

v и

1 g о -!

» е о сч

Р1

lA

» г1 о

С Ъ о о о

» о ь

° Ф

lO

»

1О Ч эх ао х йо х х ц и

o v x о Е ф с ф о х а о

:Я ф

»

Ф%! ч и и

<Ю и и о о

Р g

g»

3 й

» и и

В о

Ц и

М и

Э Э о о

o o

tA л сч с-1 Г ) с » 1

»»

lA lA Ol 1О л с-! о

ill CFI lO (Ч

» Ь с

» 1

<ч о е tO Q

i-,-l Г ) н и о .-! я K н е!. !

I о I в м AI

Ц л e m o

4 и 1 х

ы м

И-х о

Ж 9

ra o

a o

v и

Я е

° 5 э v н х

g 9 о со о Ы х og оо

Е ) 956537

l e д 3 I еХ на же ни

О Ой цн ! аое аха

СЧ

„1!

1 l

1 1 °

Оl

„11

1 !—

I. !

1

1

1

1

1

1

I х а

I I! !

1

m ! аЯ !

IOO

1 1

1. 4O. ф С"Ъ с ф.4О СЧ

Ь ф 40 а ф О СЧ

СЧ С!Ъ о

Ь а ch

4О СЧ а

СЧ СЧ л а м ъ С л м л л ч3 С Ъ с, м ф СЧ л

СО Ф с с

° Э 4О

Л4

1

I с ф

V 461 хи! и

I

1 с те

va1 х о

1 1 ! ! с

1 Ю

1 ю о

Ю

g о и

3 о е

m а о

r С!Ъ

СЧ 4О

4!Ъ е р э е, да

m а

r4 Ю. а ф CO оо а, С

Л4 Л ф CO о о

Ъ С л ф 00 о о с л ф о с л!

ОЪ Ch о о

Л Л4

M ф о о с ъ

Л,.% 4

О1

И

О, 4 оо

СЧ 4

Л4 о о е о

Л4 СЧ о о

4Ч 4!

Л4 о о о сч

СЧ о о о о е о СЧ

СЧ 4 о о о:ч

1 о

1а е

g Ъ

g (б

46 Н 4Р !

6 и ° аео ейе

Cf Е40

8 Йа

° Ф

IO о о

1

IO 10

v v

Й. М

М

l !

v о

СЧ

v и а о йОIC южан аао

ФФЮО

3 нео 1

° а

Е 46Ю э ао

1

lj), 6

1 1 Ж

Сч ла с а

Ch Ch ф

СЧ Ь 4О

Ю с с

СЧ !4! а

Л4 Л4 СЧ

1О 4О Г р о о

11 Ъ, Ь

Л4 Л4 Л4 о о о сч <о

Л4 СЧ

4ООЪ Лф с

4О 4О . 1 I

С Ъ Л4 I с С. ф cot в а4О

440 С 00 л!

СЧ CO Ю

С!Ъ С Ъ ф CO ф о о о

М с

Л4 Л4 о о о

° 4 О СЧ л сч

ОЪ в с

a0 I ф

4О СЧ с

° э а .с ъ

Л4 Л

° 1 СЪ О

СЧ ф ф 0 о о.о

М с с

° -4 ° Л о а л4 4Ч

I

1 ,I

1! ,1 .!

Ж !1 ъ,! ф 1

1, !!

1

)1, I).„ ! е

% I0 ф 1!Н

1О

14

1 46

1О

1О

1О

I 4

1О

I 0l 1О

1 а

1О

I Н

IO

1 !С

I I Х

lg

IO

1 46

I X

I 3

I 46

4O I а о !4О

l 0 л ъ

1О

I 46

1 04

О1Е о1

СЧ g

1 01 ,! I l6

1 0

1 Е

6 3 !!а 1

1 Ф:3

ll

I .!

956537

1г

1! !

tCI I

Д 1

1 а м Ч

ОЪ о. с

ОЪ в

СО СО!

;СО м м ъ . с ф СО

СО I» cia с» с ф ф ф и

О о

° 31 О с 3

1»X

00 о (М с СО !

Ю ие

1 Ж!Х и

1 Ф

О О ф CO т-4 Ф с. и 1

1 Ж а0 1 ие

1 1 (б

С3 Ю

9 ° ф м м 31 о со

СЧ ч-!

%! о!

»3! оо оо о аА С13

5 Ф

О !» СО м (ч с"! м

СО

1

CO 1

Ю I с

\ !

СО СО о о

ФЬ %

%-! %-!

СО ОЪ о о о

» » М -! ч"! %-4

Ф CO CO о о о

М М

% %4

СО

М

%-!

Ю О о о

М М

% %!

СО м с-!

» М с

СО (УЪ CO м

В ь

% !

ОЪ CO CO с

СО ф СО м аса с »

ОЪ СО

СС!

» М

СО СО!

СО х

1 а

1 1 EO

» а о

И1 (4. Ф

ОЪ CO Ul м с

m o

1 — — 4

О

И9 х и и — -1

T I

И С3 х !х и

Ю tA О\

М ч31 а

» о с о о.o ао СЧ

1-.— — — -1 м о х х г1.0 1-! х

9 г- ч> о о

» -!

\О ИЪ о о с »

%-!

Ю

%-!

CO CO ю о о

» » М ,-! %-! %-!!

Ю

»

%-!

СО CO СО о о ю

» г (»3 СЧ СЧ СЧ

М » » М о о о о

aal Ю

М о о !

3Ъ аА а о о

%! % Ч

М с о о

Т %

» М

Ю Ю м м м м

СЧ 31 М М

1 1 I

D V и V

IaaI К и

u u v v

I I

f4 Р\

u. D

14 Я

u v

СО и и

I I

Р 30

D D и и

Е Е

1 о хо а3СХхН и хЗх о а I В". о

Р I н и

Ф 1 а 1

»

О1

4 1 о

Н I .O I х 1

Х I х 1

Ц I 9

111 Х и а Гл о

9 I а ъ

a I O

a0 I

I о.

С3

А 5

С4

У х о и бР хо

9 9

3С а0

9 aal

33 о

С3 а о

I3I н о

С3 а о

4 о н и х х х

Ц

Г.1

Ф !

О н о о

v сл г- О aal съ сс m 9!!ъ ю ю х х х х

СЧ \О СЧ aA Fl Р) СЪ О) х х х х

% !

3 I» I 3 1» I 1

-956537

Сульфит-спиртовая барда

Бихромат щелочного металла

Жирные кислоты растительных масел

72, 5-75;8.

7,6-18,4

9,1-16,6 с

Составитель A. Балуева

Редактор И. Митровка Техред;Е,Харитончик

Корректор Г.Огар

Эаказ 6515/4 Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР: по делам изобретений и открытий

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

Подписное,Филиал ППП Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ получения реагента для обработки буровых растворов, включающий окисление сульфит-спиртовой барды би:-,роматами щелочных металлов с последующей конденсацией, о т "л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости реагента, его разжижающей и стабилизирующей способностей, окисление и конденсацию осуществляют в течение

1-2 ч при 20-ЗООС при рН 6-6,5 исходной сырьевой смеси в присутствии жирных кислот растительных масел при соотношении ингредиентов в расчете на сухое вещество, мас.%:

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рязанов Я.A. Справочник по буровым растворам. M., "Недра", 1979, с. 86-88.

2. Паус К.Ф. Буровые растворы.

M., "Недра", 1973, с. 99 (прототип).