ГЛИНОПОРОШОК ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1998 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к материалам для буровых растворов, используемым при бурении скважин.

Технологически и экономически более выгодно использовать глинопорошки из высококачественных бентонитов, т. к. они позволяют облегчить и ускорить приготовление бурового раствора, снизить затраты на транспортировку, получить растворы высокого качества с низким содержанием твердой фазы. Однако в настоящее время сложилась ситуация, что все месторождения натриевых бентонитов остались за пределами России (Грузия, Армения, Средняя Азия, Украина). Глины на территории России, в основном, представляют собой кальциевые суббентониты с малыми выходами раствора. Поэтому актуальным вопросом остается производство высококачественных глинопорошков из низкосортных комовых глин. В процессе производства глинопорошков возможно повышение их качества путем обработки глин различными реагентами во время помола.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому составу глинопорошка является глинопорошок, содержащий глину 93,1 - 98,8%, окись магния 0,5 - 3,0%, сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты или метас, или высоковязкую КМЦ 0,2 - 0,9%, карбонат натрия 0,5 - 3,0%. Следует отметить, что применение известных модифицирующих добавок в известном соотношении улучшает выход раствора в значительной степени из бентонитовых глин (табл. 1, 2 прототипа).

Остается актуальной задача по созданию глинопорошка из суббентонитовых глин с высоким выходом, низким коэффициентом тиксотропии.

Решение задачи может быть достигнуто созданием глинопорошка, состоящего из суббентонитовой глины, карбоната натрия и добавки, отличающегося тем, что в качестве добавки он содержит хризотил-асбест камерных или низших сортов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
суббентонтовая глина - 68,5 - 84,0
карбонат натрия - 1,0 - 1,5
хризотил-асбест камерных или низших сортов - 15,0 - 30,0
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав глинопорошка отличается от известного тем, что содержит другие компоненты и в других соотношениях. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизны".

Асбест камерных или низших сортов является многотоннажным дешевым минеральным продуктом. Его химический состав можно представить следующим образом: SiO₂ 35 - 42%; MgO 35 - 38%; Al₂O₃ 1,0 - 1,5%; Fe₂O₃ до 5,5%; CaO 1,3 - 2,1%; SO₃ 0,2 - 0,25%.

По гранулометрическому составу характеризуется содержанием продукта крупностью менее 16,35 мм, в т.ч. менее 0,25 мм в количестве 13 - 25%.

Известно применение хризотил-асбеста (в том числе и низших сортов) в качестве структурообразователя буровых растворов [3]. Введение этого компонента в раствор происходит в условиях буровой путем добавок в циркуляционную систему или приготовления асбестовой пульпы, т.е. не происходит предварительного взаимодействия компонентов между собой. Использование хризотил-асбеста в оптимизированном составе глинопорошка совместно с карбонатом натрия позволяет ему выступить в качестве модификатора глинистой фазы. Оптимальный гидрофильно-гидрофобный баланс поверхности глинистых частиц, обеспечивающий увеличение выхода раствора с уменьшением фильтрации с получением оптимального значения коэффициента тиксотропии достигается сочетанием ионообменных и адсорбционных процессов глины с карбонатом натрия и окисями, входящими в состав хризотил-асбеста.

Таким образом, хризотил-асбест, добавляемый в состав глинопорошка до его размола, выступает в новом качестве, а заявляемый состав компонентов придает буровому раствору новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию изобретательский уровень.

Комовую глину естественной влажности дробят до размеров куска не более 15 мм, пересыпают слоями хризотил-асбеста и карбоната натрия в заявляемом соотношении, выдерживают в течение 2 - 3 суток, подсушивают до влажности 8 - 10% и измельчают в дисковой или шаровой мельнице. В табл. 1 представлены свойства глинистых суспензий, полученных из глинопорошка заявляемого состава при различных соотношениях компонентов.

В опытах 3 - 12 использован суббентонит Богандинского месторождения Тюменской области. В качестве хризотил-асбеста использован асбест марки К-6-30. Из глинопорошков готовился буровой раствор путем диспергирования в воде на миксере "Воронеж" в течение 30 минут. Свойства получаемых глинистых суспензий замерены на стандартных приборах. Свойства глинистых суспензий для прототипа взяты из табл. 2 (для суббентонитовой глины описания) [1].

Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что заявляемый состав глинопорошка при указанном соотношении позволяет получить суспензию с более низким коэффициентом тиксотропии (1,0 - 1,06) и более высоким выходом (6,1 - 14,6 м³/т), чем для прототипа (коэффициент тиксотропии 1,2 - 1,3, выход раствора 5,0 - 5,8 м³/т).

В табл. 2 приводятся технологические параметры растворов из глинопорошка заявляемого состава, обработанных полимерами. Небольшое содержание твердой фазы позволяет получать суспензию с удовлетворительными технологическими параметрами: низкой фильтрацией, хорошими структурными показателями, тонкой плотной коркой, обладающей низким коэффициентом трения по ФСК-2.

Совместное применение хризотил-асбестаа и бикарбоната натрия в заявляемом методе позволяет обнаружить их синергетическое влияние на увеличение выхода раствора (см. табл. 1).

Таким образом, экономический эффект может быть получен на стадии использования глинопорошка за счет снижения транспортных расходов, повышения скорости бурения и снижения расхода реагентов.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1331879, МКИ C 09 R 7/00, 1987,
2. Баш C. М. и др. Асбестовые буровые растворы. М., ВНИИгазпром, 1986 (обзорная информация, сер. Бурение газовых и газоконденсатных скважин, вып. 4).

Глинопорошок для буровых растворов содержит, мас.%: суббентонитовую глину 68,5-84,0; карбонат натрия 1,0-1,5 и хризотил-асбест камерных или низших сортов 15,0-30,0. Порошок позволяет получать буровые растворы с низким коэффициентом пластичности, невысокой фильтрацией и высоким выходом. 2 табл.

Глинопорошок для буровых растворов, состоящий из суббентонитовой глины, карбоната натрия и добавки, отличающийся тем, что в качестве добавки он содержит хризотил-асбест камерных или низших сортов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Суббентонитовая глина - 68,5 - 84,0
Карбонат натрия - 1,0 - 1,5
Хризотил-асбест камерных или низших сортов - 15,0 - 30,0д