Способ приготовления промывочных жидкостей

 

В

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо994540

Союз Соввтскик

Социалистических

Республик

- (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 12. 11. 80 (2> ) 3231777/23-03 с присоединением заявки ¹â€”

Р УМ К з

С 09 K 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (Опубликовано О?.02.83, Бюллетень ¹ 5 я (33) УДК 622. 243. .144(088.8) .

Дата опубликования описания 070283

Л.Н. Ляпис, Н.Н. Круглициия, Г.Г. Горриеияо, -П..П. Малюшевский; B.И. Курец и Г.Л. Лобанова (72) Авторы изобретения с й, I

Проектно-конструкторское бюро электро1 идрщлИКир.-...

AH Украинской ССР е» я (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ПРИГОТОВЛБНИН ПРОМЫВОЧНЫХ

ЖИПКОСТБИ

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к технологии приготовления промывочных жидкостей, применяемых при проходке Нефтяных, газовых и разведоч- ных скважин

Известны способы приготовления . промывочных-жидкостей на основе глинистых минералов с низким содержанием твердой фазы путем введения химических реагентов f1 3.

Недостатком известных способов является то, что используются химические реагенты, в основном, дорогостоящие материалы, чаще .всего требующие специального приготовления или же использования для этой цели пищевых продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления про-.мывочной жидкости, вййючающий перемешивание и диспергирование глинистых частиц в воде. По этому способу гидродинамическая активация малоглинистой промывочной жидкости достигается за счет диспергирования частиц твер,дой фазы суспензии. Повышение дис-. персности происходит при прохождении жидкости, которая подается под давле нием через трубу с каскадом дисков.

При этом происходит .весьма сложное движение жидкости массы, при котором возникает хаотическое перемещение ее твердых частиц, сопровождающееся вращением твердых частиц, вихреобраэованием и интенсивным перемешиванием.

По сравнению с известными способами гидродинамическое диспергирование позволяет улучшить качество промывочной жидкости и увеличить .ее выход в 1,5-3 раза 2 ).

Однако гидродинамическая активация промывочной жидкости не дает возможность значительно повысить выход исходного раствора и улучшить его тех " нологические характеристики. Значение водоотдачи активированного раствора эа 30 мин уменьшается всего до 20 см

Цель изобретения - улучшение качества промывочных жидкостей и повышения их выхода.из 1 т глинопорошка.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготовлейия промывочных жидкостей, включающему предварительное смешение и последующее диспергирование глинистых частиц в воде, в глинистую суспенэию перед диспергированием вводят,карбок994540

Таблица1

Бентонит., ЗЪ-ный

Палыгорскит, 5%-ный кДж

"ю

Т,с

В, см смЗ

1 РО 2 мг/см

Р1 /Р1о мг/см 2

Т,с

1,5/3,0

16

1,5/4,5

20/25

25/29,5

29/33

32/Зб

25,5/42

31,5/46

34/49

35,5/51

19

23

20

7,5

24

100

6,5

22

120

25,5 симетилцеллюлозу в количестве 0,050,075 вес.Ъ, а диспергирование осуществляют высоковольтными импульсами электрическими разрядами с удельной энергией воздействия 80-100 кДж/л.

Пример. Исходный раствор для приготовления промывочных жидкостей

1готовят в лопастной мешалке предварительным перемешиванием. Полученную таким образом глинистую суспензию совместно со стабилизирующим химическим реагентом, например, карбоксиметилцеллюлозой в количестве 0,050,075% подвергают обработке высоковольтными импульсными электрическими разрядами с удельной энергией воз- 1 действия 80-100 кДж/л. При этом реализуется комплекс таких явлений, как действие ударных волн, кавитации, электромагнитных полей, образование плазменного канала разряда и т. д.

В результате обработки дисперсность системы повьпаается, упорядочивается характер контактов структурообразующих элементов и это приводит к образованию устойчивой коагуляционнотиксотропной структуры. В связи с

По данным, приведенным в табл. 1 видно,.что обработка с удельной энергией воздействия 80 кДж/л дает увеличение Р, Р1 в 10-15 раз, падение водоотдачи до 7,5-10 см . Текучесть Т ) увеличивается незначительно. При удельной энергии свыше 100 кДж/л обработка не приводит к существенным изменениям свойств. Добавка KNIJ,-60Ф способствует снижению В без добавки значение В равно 10-12 смз за

ЗО мин ), однако повышение концентрации KNII до 0,1% затрудняет процесс диспергирования глинистых частиц, этим даже небольшая концентрация глины дает возможность получать высококачественные промывочные жидкости.

Причем обработка с удельной энергией ниже 80 кДж/л не дает значительных улучшений их качества, а с энергией свыше 100 кДж/л является экономически не оправданной и, кроме того, может привести к укреплению глинистых частиц, что будет способствовать ухудшению технологических свойств промывочных жидкостей. Добавка стабилизирующих химических реагентов в незначительных количествах позволяет снизить значение водоотдачи (В), повысить предельное статическое напря— жение сдвига (Р ). В то же время увеличение концентрации реагентов в большинстве случаев приводит к росту электропроводности растворов, что снижает эффективность воздействия электрического разряда.

Пример. Результаты обработки 5%-ного палыгорскита и ЗЪ-ного бетонита Черкасского месторождения совместно с 0,05% КМЦ-600 приведены в табл . 1. так как вокруг частиц образуются адсорбционные пленки, препятствующие их разрушению.

В табл. 2 приведены три варианта обработки системы глинистый минерал-. вода: обработка этой системы высоковольтными импульсными электрическими разрядами, добавка к обработанным суспензиям 0,05Ъ КМЦ, совместная обработка предложенным метбдом исходной системы с добавкой 0,05% КМЦ.

Причем содержания минерала Во всех случаях мало 3-5Ъ).

994540

Ч

1

I х 11

1

1 ф

1

1

1

tA

° Ь

ССЪ СЗЪ

СЧ СЧ

О ССЪ

СЧ СЧ о

Ю

РЪ

tA

Ю сЧ

ССЪ с СЧ Ф

tA tA

М М с 3 ССЪ

СЧ с-3

tA аА

°, tA

РЪ

\О ОЪ Ф Ф

tA «3 с РЪ с-1

РЪ

CO

С Ч

М (-С 1-С

СЧ СЧ

tA ж в о

tA < г"С о а о а с

М н о о х о н

Х аА

СЧ ф

333 г1 т3 С

0Ъ гС

CO ОЪ

СЧ СЧ с-С СЧ

ОЪ

an с-3 с.С

ССЪ

%3 %3

СЧ N

tA

3 CO О

Н С СЧ

I

1

1 (1

С Ъ

С Ъ

tA с

3" 1

I

I

l и (33

Х н о

tD (Ц а

СЧ

ССЪ

М

С Ъ

СЧ

СС3

tA

М

CO M с3 с-3 СЧ

СЪ сСЪ О т< СЧ

ССЪ 3СЪ ССЪ

М

tA С Ъ tO

СЧ СЧ а о с СЧ СЧ т-33 ч" 3

0Ъ СЧ

СЧ 4"Ъ

СЗЪ IA

М

tA 1СЧ СЧ

1 -СЧ 3

I ао

l с.4

1 34 Е

I I

3 I

3 3с) I

1 Е 1 о

1 1 с о 1 313 1

>N I l

ХФ I

НО! ох

3О 313 I О

Сб 333 3. а3о 1 с

tOO.3 Е о 1

3 I

ХО1 1

III

L gg 1 .l нх! 3

ОСС3 3 I

Э Х 1 I

391 3 1

РЗД11

О 3 OZ

V 134O

3 NN

1 с-Й

I I4 3

I 1

1се3 1

Е ! о

I ..

g ь

О l r6 х х

Ю 1 1

Н 1 о

tt3,l O а 1

3ОХ 1 I

ОХ IÈ

0) I 1.

ЫХ вЂ” — -1

9 1

tO" 1

3C I 1

l3I 1 СЧ 33

Ю l 33ГО о

r4

134 Х

1 (Фъ

3 3,Е 1

3" .l O

tt3 I .I а I

Ф 1 СС3 . 1

1 О

Q fd I . 1

Н 3:С 1 С

ОО3

Х 333 I

ССЪ tA

М

РЪ СЗЪ С ED \О а-С

ССЪ

С3\ Ф Ъ Ф tA tA а-С СЧ СЧ СЧ СЧ

el CO r сЧ с-3

tA tA с

СЧ С ) С Ъ Ф с3

СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ о о .о о о сч о а со

О\ СО I

l

I

1.1

3 а-С СЧ I

СЧ СЧ I

I

СЪ Ц

С Ъ С Ъ I

Е СЧ

СЧ С Ъ 1

1 (3

1

tA I

М 1 сЛ а" 3 1

Ч С

I

РЪ tA 3 с 1

СО CO i

I

I

Ch т3 сС СЧ I

С Ъ ССЪ 1 ч 1

I

tA I

i-3 гС I

1 о о о о о сч

О аО СО а3 а-С

1 994540

Составитель A. Балуева

Редактор Н. Киштулинец Техред O.nåöå Корректор М.Демчик

Заказ 562/6 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент ", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4

Из табл. 2 видно, что обработка глинистых суспензий высоковольтными электрическими разрядами приводит к возрастанию значений Р„, Р о, но величина водоотдачи продолжается оставаться довольно большой, что отрицательно сказывается при бурении рыхлых. пород. В то же время, добавка

КМЦ к исходнйм системам приводит к их разжижению, к потере стабильности, т. е. к ухудшению свойств промывочных жидкостей.

Добавка КМЦ к уже обработанным суспеизиям несколько увеличивает значения Р, Рк„ однако совместная обработка системы минерал-вода-0,05%

КМО, дает возможность получить промывочные жидкости, отвечаемые предъявляемым к ним требованиям (табл. 2 ).

Наблюдаемые явления связаны с тем, что параллельно с процессом диспергирования частиц минерала,происходит и активация их поверхности и более равномерное распределение вновь образуемых частиц по всему объему системы. Это, в свою очередь, облегчает доступ к ним полимерных молекул

КМЦ и увеличивает число благоприятных контактов. Адсорбция КМЦ на поверхности минеральных частиц стабилйзирует формирующуюся структуру, не позволяя им скоагулировать. Способность высокомолекулярных цепей KMIl создавать свою собственную надмолекулярную структуру еще больше укрепляет коагуляционно-тиксотропные системы с пониженным содержанием твердой фазы.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить качество промывочных жидкостей, улучшив их технологические характеристики, увеличить выход из 1 т глинопорошка в 5-7 раз;

5 сократить расходы сырья на приготовление промывочных жидкостей, уменьшить затраты времени на этот процесс, поддержать высокие скорости проходки. скважин. IO

Формула изобретения

Способ приготовления промывочных жидкостей, включающий предварительное смешение и последующее диспергирование глинистых частиц в воде, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества промывочных жидкостей и повышения выхода из одной тонны глинопорошка, в глинистую суспензию перед диспергированием вводят карбоксиметилцеллюлозу в количестве 0 05-0,075 вес.%, а диспергирование осуществляют высоковольтными импульсами электрическими разрядами с удельной энергией воздействия

80-100 кДж/л.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 612948, кл. С 09 К 7/02, 1973.

2. Горский В.Ф. и др. Диспергирование палыгорскитовой глины в многокамерном гидродинамическом активаторе (диспергаторе . Физико-химическая

35 механика промывочных и тампонажных дисперсий. Киев, 1979, с.15-17 (прототип).