Изобретение относится к области бурения скважин предприятиями нефтяной и газовой промышленности и геологической службы. Карбоксиметилированный химический реагент (XP) может быть использован в буровых промывочных жидкостях с целью регулирования их свойств.
Применяемые в бурении в настоящее время высоковязкие марки карбоксиметилцелюлозы (КМЦ) получают из целлюлозы, предназначенной для химической переработки [1]. Они отличаются главным образом значениями степени полимеризации и степени замещения. Основное функциональное назначение КМЦ - снижение показателя фильтрации буровых промывочных жидкостей, которое сопровождается их загущением, и тем интенсивнее, чем выше в промывочной жидкости содержание твердой фазы - глины.
В процессе синтеза КМЦ к реакционной массе добавляют антиоксиданты, которые снижают термоокислительную деструкцию. В качестве антиоксидантов используют кристаллический фенол, фенол из тонких сланцев, фенолформальдегидные смолы, феноллигниновые смолы, гидрохинон и другие. В предлагаемых нами XP наряду с карбоксиметилированными целлюлозой и гемицеллюлозами содержатся карбоксиметилированные вещества лингинного характера, которые способны выполнять функцию антиоксидантов. Кроме того, XP получены непосредственным карбоксиметилированием растительного сырья, что значительно снижает его стоимость по сравнению с препаратами КМЦ, получаемыми из целлюлозы, предназначенной для химической переработки. Использование предлагаемого нами материала имеет как экономический, так и экологический эффекты. Экологический эффект заключается в том, что целлюлозусодержащий материал карбоксиметилируют без разделения последнего на компоненты, они все входят в состав продукта (и лигнин, и гемицеллюлозы) и не являются отходами, служащими источником загрязнения окружающей среды.
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является карбоксиметилированный химический реагент для буровых промывочных жидкостей с карбоксиметильными группами, включающий карбоксиметилированную целлюлозу 46 - 50 мас.%, хлорид натрия до 25 мас.%, гликолевокислый натрий до 25 мас.%, гидроксид натрия до 2 мас. % и карбонат натрия до 2 мас.% (прототип), который совпадает с ХР по таким признакам, как наличие карбоксиметильных групп, карбоксиметилированной целлюлозы и хлорида натрия [2].
К недостаткам прототипа следует отнести то, что он содержит только карбоксиметилированную целлюлозу и неорганические компоненты. КМЦ подвергается термоокислительной деструкции, поэтому использование прототипа в буровых промывочных жидкостях требует обязательного введения антиоксидантов. Кроме этого, отсутствие лигнина в составе прототипа вызывает загущение буровых растворов. Предлагаемый нами материал содержит в своем составе вещества лигнинного характера, устраняющие эти недостатки прототипа. К недостаткам прототипа относится также его высокая стоимость. Стоимость же заявляемого КМЛУХР на порядок ниже стоимости прототипа.
Сущность изобретения заключается в том, что получен карбоксиметилированный химический реагент для буровых промывочных жидкостей с карбоксиметильными группами, включающий карбоксиметилированную целлюлозу и хлорид натрия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбоксиметилированный лигнин, карбоксиметилированные гемицеллюлозы, незамещенные целлюлозу, лигнин, гемицеллюлозы при следующем соотношении компонентов (в мас.%): карбоксиметилированная целлюлоза 27 - 38, карбоксиметилированный лингин 15 - 23, карбоксиметилированные гемицеллюлозы 15 - 22, незамещенные целлюлозы, лигнин, гемицеллюлозы 3 - 7, хлорид натрия 21 - 25 при общем содержании в полученном карбоксиметилированном лигноуглеводном химическом реагенте карбоксиметилированных группы 18,5 - 33,5.
Осуществление изобретения достигается следующим образом. XP получают обрабатывая лигноуглеводные материалы в виде опилок (древесина различных пород, тростник и т.д.) влажностью 6 - 8% последовательно NaOH, затем монохлоруксусной кислотой (МХУК) при 60oC в течение 3 часов при периодическим механическом измельчении либо смесью NaOH и (натриевой соли монохлоруксусной кислоты) Na-МХУК при 20 - 60oC в течение 3 часов при периодическом механическом измельчении. В обоих способах карбоксиметилирования соотношение ЛУМ-OH: NaOH:Na-МХУК 1 : 1 : 1. Cостав конечного продукта определяется видом исходного сырья, т.е. содержанием в нем основных компонентов: целлюлозы, лингина, гемицеллюлоз. Состав и строение XP идентифицировали методами химического анализа, ИК-спектроскопии. ИК-спектры XP содержат характеристичные полосы в областях 3400 - 3600 см-1, ответственные за валентные колебания гидроксильных групп, включенных в водородную связь, 2900 - 3000 см-1, ответственные за колебания метиленовой группы, 1600 см-1 - 1380 см-1, соответствующие валентным колебаниям карбоксилат-иона, 1550 - 1400 см-1, обусловленные колебаниями связей в лигнинных веществах.
Состав и свойства XP приведены в таблице 1.
Процентное содержание карбоксиметилированных компонентов (целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы), представленное в табл. 1, определяется количеством этих компонентов в исходном сырье.
Синтезированный химический реагент (XP) был испытан в качестве добавки к буровым промывочным жидкостям, который по ряду свойств значительно превосходит КМЦ-600, используемую для этих целей в настоящее время (табл. 2)
Данные, приведенные в таблице, показывают, что КМЛУХР обеспечивает одновременное снижение показателя фильтрации (ПФ), статического и динамического напряжения сдвига (СНС и ДНС) глинистых растворов и практически не влияет на их основные реологические свойства: пластическую вязкость (ПВ) и условную вязкость (УВ). Базовые реагенты (КМЦ-600) снижают показатель фильтрации более эффективно, но вызывают при этом существенный рост всех или большей части показателей реологических (УВ, ПВ, ДНС) и структурно-механических (СНС 1/10) свойств глинистых растворов. Значительное преимущество XP по сравнению с базовыми реагентами заключается в одновременном снижении ПФ, СНС, ДНС глинистых растворов, при этом не оказывая значительного влияния на ПВ и УВ.
Литература
1. Петропавловский Г.А. Гидрофильные частично замещенные эфиры целлюлозы и их модификация путем химического сшивания. -Л.: Наука, 1988. - 296 с.
2. Городнов В.Д. Исследование глин и новые рецептуры глинистых растворов. - М.: Недра, 1975. с. 71-85.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЛИГНОУГЛЕВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1996 |
|
RU2130947C1 |
СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЛИГНОУГЛЕВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2014 |
|
RU2556933C1 |
СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЛИГНОУГЛЕВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1998 |
|
RU2135517C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СШИТОГО КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАННОГО ЛИГНОУГЛЕВОДНОГО МАТЕРИАЛА | 2010 |
|
RU2436797C1 |
СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЛИГНОУГЛЕВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2010 |
|
RU2442794C2 |
Способ карбоксиметилирования торфа | 2017 |
|
RU2656461C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАННОГО ЛИГНОУГЛЕВОДНОГО МАТЕРИАЛА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ | 2008 |
|
RU2393169C1 |
СПОСОБ СУЛЬФОАЛКИЛИРОВАНИЯ ЛИГНОУГЛЕВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2001 |
|
RU2208016C2 |
СПОСОБ СУЛЬФОАЛКИЛИРОВАНИЯ ЛИГНОУГЛЕВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2001 |
|
RU2203903C1 |
СПОСОБ СУЛЬФОМЕТИЛИРОВАНИЯ ЛИГНОУГЛЕВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2000 |
|
RU2193568C2 |
Изобретение относится к бурению скважин предприятиями нефтяной и газовой промышленности и геологической службы. Карбоксиметилированный лигноуглеводный химический реагент для буровых промывочных жидкостей (КМЛУХР) может быть использован в буровых промывочных жидкостях с целью регулирования их свойств. КМЛУХР содержит, мас. %: карбоксиметилированная целлюлоза 27 - 38, карбоксиметилированный лигнин 15 - 23, карбоксиметилированные гемицеллюлозы 15 - 22, незамещенные целлюлозы, лигнин, гемицеллюлозы 3 - 7, хлорид натрия 21 - 25, при общем содержании в полученном карбоксиметилированном лигноуглеводном химическом реагенте карбоксиметильных групп 18,5 - 33,5. Техническим результатом является регулирование свойств буровых промывочных жидкостей и снижение стоимости. 2 табл.
Карбоксиметилированный химический реагент для буровых промывочных жидкостей с карбоксиметильными группами, включающий карбоксиметилированную целлюлозу и хлорид натрия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбоксиметилированный лигнин, карбоксиметилированные гемицеллюлозы, незамещенные целлюлозу, лигнин, гемицеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Карбоксиметилированная целлюлоза - 27 - 38
Карбоксиметилированный лигнин - 15 - 23
Карбоксиметилированные гемицеллюлозы - 15 - 22
Незамещенные целлюлозы, лигнин, гемицеллюлозы - 3 - 7
Хлорид натрия - 21 - 25
при общем содержании в полученном карбоксиметилированном лигноуглеводном химическом реагенте карбоксиметильных групп 18,5 - 33,5.
Городнов В.Д | |||
и др | |||
Исследование глин и новые рецептуры глинистых растворов | |||
- М.: Недра, 1975, с.71 - 85 | |||
Оксиэтилсульфониланилинкарбоксиметиловый эфир целлюлозы в качестве стабилизатора дисперсий и способ его получения | 1981 |
|
SU1049499A1 |
Буровой раствор на водной основе | 1987 |
|
SU1416502A1 |
0 |
|
SU312934A1 | |
БУРОВОЙ РАСТВОР | 1992 |
|
RU2027732C1 |
БУРОВОЙ РАСТВОР | 1992 |
|
RU2042698C1 |
БУРОВОЙ РАСТВОР | 1993 |
|
RU2038362C1 |
US 4629573 A, 16.12.86 | |||
US 4123366 A, 31.10.78 | |||
Городнов В.Д | |||
Буровые растворы | |||
- М.: Недра, 1985, с.64 - 69. |
Авторы
Даты
1999-03-10—Публикация
1997-10-28—Подача