КОМБИНИРОВАННЫЙ ГУМАТСОДЕРЖАЩИЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1997 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению, в частности к материалам, используемым для приготовления соленасыщенных буровых растворов, применяемых в технологии бурения геологоразведочных, нефтяных и газовых скважин.

Известно применение шлам-лигнина для приготовления соленасыщенных буровых растворов (а. с. N 1067024, C 09 K 7/02, 15.01.84, БИ N 2). Недостатком реагента является необходимость диспергирования его в растворе гидроксида натрия при высокой концентрации последнего (2-3%), а также высокая концентрация шлам-лигнина для получения структурированных растворов (9-12%).

Известен модифицированный гуматный реагент состава (в пересчете на сухое вещество), мас. бурый уголь 77,0-79,0; гидроксид натрия 15,8-15,4; карбоксиметилцеллюлоза 3,7-2,3; оксид кальция 1,5-5,3 (а.с. N 1361161, C 09 K 7/00, 23.12.87, БИ N 47 прототип).

Недостатки прототипа следующие. Для придания солестойкости гуматному реагенту в его состав вводится дорогостоящий полимер карбоксиметилцеллюлоза, что повышает стоимость реагента. Технологически приемлемый показатель фильтрации (3-14 см³) достигается при небольшом содержании хлорида натрия (5%) и высокой массовой доле глины в растворе, что повышает содержание твердой фазы в растворе, которая отрицательно влияет на технико-экономические показатели бурения (механическая скорость, эксплуатационные затраты и т.п.).

Цель изобретения улучшение качества реагента, обеспечивающее повышение солестойкости, использование его для приготовления безглинистого бурового раствора, снижение себестоимости реагента при одновременном уменьшении твердой фазы в буровом растворе, сохранении структурирующих свойств раствора при низких значениях вязкости, показателя фильтрации и улучшении смазочных свойств раствора.

Поставленная цель достигается тем, что комбинированный гуматсодержащий реагент, включающий бурый уголь и гидроксид натрия, содержит шлам-лигнин при следующем соотношении ингредиентов, мас. бурый уголь 15-50; гидроксид натрия 12-22; шлам-лигнин 28-65. Дополнительное повышение солестойкости заявляемого реагента при одновременном улучшении смазывающих свойств бурового раствора достигается введением в его состав таллового масла в количестве 8-19 мас.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав комбинированного реагента отличается от известного введением новых компонентов шлам-лигнина и таллового масла, использование которых в сочетании с бурым углем неизвестно. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Известна солестойкость шлам-лигнина, предварительно диспергированного в растворе гидроксида натрия (а.с. N 1067024). Однако структурирующие свойства в таком растворе появляются при массовой доле шлам-лигнина не менее 8% и концентрации гидроксида натрия в растворе не менее 3% Известно также, что углещелочной реагент не может быть использоваться в растворах с содержанием хлорида натрия более 2,5% (В.Д.Городнов, Буровые растворы, М. Недра, 1985, с. 72). По заявленному техническому решению гуматсодержащий реагент используется в буровом растворе при полном насыщении его водной фазы хлоридом натрия, а структурирующие свойства раствора обнаруживаются при содержании шлам-лигнина в растворе менее 6 мас. (4,9-2,5). Таким образом, выявлен синергетический эффект, ранее неизвестный. Также неизвестно применение таллового масла для снижения показателя фильтрации буровых растворов, приготавливаемых на основе углещелочного реагента или шлам-лигнина.

Приведенный сопоставительный анализ позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Шлам-лигнин представляет собой продукт биохимической очистки отходов производства целлюлозно-бумажных комбинатов состава (мас.): лигнин 40-60; активный ил 15-20; целлюлозное волокно 15-20; зольность в пересчете на Al₂O₃ 10-20, полиакриламид 2-3.

Талловое масло является отходом целлюлозного производства, содержит смоляные и жирные кислоты с примесью их эфиров, ангидридов и неомыляемых веществ и имеет следующие показатели: содержание неомыляемых кислот 18-20% смоляных кислот 20-30% кислотное число 120-130 мг КОН на 1 г масла.

Реагент по заявляемому техническому решению получают путем последовательного ввода во влажный шлам-лигнин гидроксида натрия, таллового масла и порошкообразного бурого угля с перемешиванием на каждой стадии и последующей гомогенизацией смеси. Реагент может быть получен и применен в жидкообразном, пастообразном, гранулированном или порошкообразном виде с использованием известного технологического оборудования.

В таблице приведены данные по составу реагента и свойствам приготовленных из него буровых растворов. Буровые растворы готовили путем введения реагента в воду, перемешивая на мешалке в течение 2 часов, и последующего засоления хлоридом натрия до 26%
Пример 1. В 500 г шлам-лигнина влажностью 82% ввели 90 г кристаллического гидроксида натрия, перемешали до полного растворения гидроксида натрия, ввели 260 г порошкообразного бурого угля влажностью 25% перемешали до однородного состояния и гранулировали в лабораторном грануляторе шнекового типа.

Пример 2. В 500 г шлам-лигнина влажностью 82% ввели 70,7 г кристаллического гидроксида натрия, перемешали до полного растворения гидроксида натрия; ввели 214 г бурого угля влажностью 25% перемешали до однородного состояния, высушили до влажности 35% и измельчили в лабораторной мельнице.

Пример 3. В 500 г шлам-лигнина влажностью 82% ввели 20,4 г кристаллического гидроксида натрия, перемешали до полного растворения гидроксида натрия; ввели 79,2 г бурого угля влажностью 25% перемешали до однородного состояния.

Аналогичным образом готовили образцы в примерах 4-5, беря компоненты в количестве, соответствующем их массовой доле в реагенте в пересчете на сухое вещество.

Пример 6. В 500 г шлам-лигнина влажностью 82% ввели 57 г кристаллического гидроксида натрия, перемешали до полного растворения гидроксида натрия; ввели 24 г таллового масла, перемешали до однородного состояния; ввели 172 г бурого угля влажностью 25% перемешали до однородного состояния.

Аналогичным образом готовили образцы в примерах 7-10, беря компоненты в количестве, соответствующем их массовой доле в реагенте в пересчете на сухое вещество.

Из полученных реагентов готовили соленасыщенные (по хлориду натрия) буровые растворы с содержанием реагента 8,2 мас. В буровых растворах измеряли условную вязкость (Т,с) на приборе ВП-5, статическое напряжение сдвига за время упрочнения структуры 1 (CHC₁) и 10 (CHC₁₀) минут на приборе СНС-2, показатель фильтрации за 30 мин (Ф₃₀) на приборе ВМ-6 и коэффициент трения (К_тр) на четырехшариковой машине трения.

Из приведенных примеров следует, что комбинированный гуматсодержащий реагент заявляемого состава обеспечивает получение безглинистых буровых растворов с низкими значениями вязкости (16-28 с) и показателями фильтрации (8-10 см³), с технологическими приемлемыми значениями прочности геля (0,012-0,195 Па) при малом содержании твердой фазы (2,3-4,9%).

Введение в состав реагента таллового масла в заявляемом количестве снижает показатель фильтрации до 4-7 см³.

Использование: бурение скважин на нефть и газ, в частности к составам, используемым при бурении скважин. Сущность: комбинированный гуматсодержащий реагент для буровых растворов содержит (мас.%): бурый уголь 15 - 50; гидроксид натрия 12 - 22 и шлам-лигнин 28-65. Дополнительно реагент может содержать талловое масло в количестве от 8 до 19% от массы реагента. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Комбинированный гуматсодержащий реагент для буровых растворов, включающий бурый уголь и гидроксид натрия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шлам-лигнин при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Бурый уголь 15 50
Гидроксид натрия 12 22
Шлам-лигнин 28 65
2. Реагент по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит талловое масло в количестве 8 19 мас.