ПЕНОГАСИТЕЛЬ-АНТИВСПЕНИВАТЕЛЬ ДЛЯ БУРОВЫХ И ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2000 года по МПК C09K7/02 E21B33/138 

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности, в частности к химической обработке буровых и тампонажных растворов, используемых при бурении и креплении скважин, и может найти применение в пеногашении и предотвращении пенообразования, создающего серьезные затруднения в проведении технологических операций.

Известны композиции для пеногашения, в которых используются карболинеум, петролатум, синтетические жирные кислоты, эмульсии резины и полиэтилена [1]. Однако они обладают узкой специфичностью и невысокой эффективностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, взятому нами в качестве прототипа, является пеногаситель-антивспениватель для буровых и тампонажных растворов, содержащий пеногасящую основу - поверхностно-активные вещества в виде смеси сополимеров окисей этилена и пропилена и алкилоксиэтилированного амина, и ароматический углеводородный растворитель (2).

Недостатком известного изобретения, взятого нами в качестве прототипа, является наличие в составе пеногасителя компонентов, отрицательно влияющих на экологию окружающей среды, недостаточная эффективность пеногасителя, а также применение в качестве пеногасителя импортного реагента XT-48W фирмы "Петролайм".

Задачей изобретения является повышение эффективности пеногашения и предотвращения ценообразования в буровых и тампонажных растворах путем снижения расхода пеногасителя и расширения универсальности его действия при одновременном упрощении и снижении энергоемкости процесса приготовления и возможности альтернативной замены пеногасящей основы, а также улучшение экологии окружающей среды.

Поставленная задача решается тем, что пеногаситель-антивспениватель для буровых и тампонажных растворов, содержащий пеногасящую основу и углеводородный растворитель, содержит в качестве пеногасящей основы коллоидные силикаты кальция или алюминия, или водно-спиртовые растворы этил(метил)силиконатов натрия, или талловый шлам-лигнин, в качестве углеводородного растворителя - дизельное топливо плотностью 0,79-0,86 г/см³ и йодным числом n =2-6 и дополнительно эмульгатор - легкое талловое масло и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: указанная пеногасящая основа 2-40, указанное дизельное топливо 10-50, легкое талловое масло 5-1,50, вода остальное.

В качестве эмульгатора легкое талловое масло используется впервые (элемент "новизны"). Оно производится Котласским ЦБК (ТУ 13-0281078-100-90). Представляет собой маслянистую жидкость или мазеобразный продукт от светло- до темнокоричневого цвета. Плотность при 500^oC 0,91-0,97 г/см³, кислотное число 70-120 мг КОН/г.

Талловый шлам-лигнин является отходом лесохимического процесса разложения сульфатного мыла. Использован талловый шлам-лигнин Котласского ЦБК. Представляет собой мазеобразное вещество, содержащее смоляные и неомыляемые вещества (25-35%), жирные кислоты (10-20%), лигнин (5-7%), микроцеллюлозу (8-10%), минеральный остаток (12-15%), воду (40-60%). Талловый шлам-лигнин в качестве пеногасящей основы используется впервые (элемент "новизны").

Этил (метил) силиконаты натрия использовались в виде 25-30%-ных водно-спиртовых растворов - кремнийорганических жидкостей ГКЖ- 10(11) по ТУ 6-02-696-85.

Для получения коллоидных силикатов многовалентных металлов использовались хлорид кальция (ГОСТ 450-87), сульфат алюминия (ГОСТ 3758-75), алюминат натрия (ТУ 6-09-20- 157-89) и жидкое стекло (натриевое) по ГОСТ 13078-81.

В таблице 1 приведены составы четырех пеногасящих композиций. Диапазон содержания компонентов определяли экспериментально, исходя из критериев стабильности эмульсий и их технологической (пеногасящей или противовспенивающей) эффективности. Изменение соотношения компонентов выше или ниже оптимальных не повышает эффективность действия пеногасящих составов "А", "Б", "В", "Г".

Изобретение осуществляется следующим образом:
Пример 1 (получение состава "А"). К 50 мл 10%-ного раствора хлорида кальция приливают 50 мл 10%-ного раствора силиката натрия (жидкого стекла). При умеренном перемешивании магнитной или механической лопастной мешалкой последовательно добавляют 30 мл дизельного топлива и 0.25 г легкого таллового масла. В течение 1-2 мин образуется устойчивая текущая эмульсия.

Пример 2 (получение состава "Б"). К 50 мл 5%-ного раствора алюмината натрия приливают 50 мл 5%-ного раствора жидкого стекла. После кратковременного (30 с) перемешивания добавляют 10 мл дизельного топлива и 0.1 г легкого таллового масла. После перемешивания в течение 1-2 мин образуется устойчивая нетекущая (пастообразная) эмульсия.

Пример 3 (получение состава "В"). К 50 мл 5%-ного раствора товарного ГКЖ-10(11) добавляют 50 мл раствора легкого таллового масла в дизельном топливе, приготовленном в соотношении 1:20. В течение 1-2 мин при умеренном перемешивании образуется текущая стабильная эмульсия.

Пример 4 (получение состава "Г"). К 50 мл(г) таллового шлам-лигнина добавляют 10 мл раствора легкого таллового масла в дизельном топливе, приготовленного в соотношении 1:50. Смесь доводят до гомогенности (консистенции жидкой пасты) при умеренном перемешивании механической лопастной мешалкой в течение 2-3 мин.

В табл. 2 приведены данные, показывающие универсальную пеногасящую активность составов "А", "Б", "В", "Г" в буровых растворах. В таких же концентрациях эти составы проявили и антивспенивающую активность. При введении их в буровые растворы до начала перемешивания пена не образовалась даже при наличии самых интенсивных пенообразователей: сульфатного хвойного мыла и ОП-10.

В табл. 3 приведены данные, иллюстрирующие возможность эффективного использования разработанных составов пеногасителя-антивспенивателя для дегазации тампонажных растворов и, как следствие, повышения прочности тампонажного камня.

Достигнутая универсальная эффективность предлагаемых пеногасящих составов связана с синергетическими эффектами саморазрушения несимметричных пенных пленок, содержащих коллоидные (10^-3 и 10^-1 мкм) частицы силикатов кальция, алюминия или микроцеллюлозу таллового шлам-лигнина, и слабопрочных пленок, включающих эмульгированные субмикрокапли легкого таллового масла. Легкое талловое масло придает необратимую термодинамическую стабильность эмульсиям разработанного пеногасителя типа "масло в воде". Вышеперечисленные особенности неочевидны, не описаны в научно-технических публикациях, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Высокодисперсные активные частицы коллоидных силикатов получены малоэнергоемким способом по химической реакции и включены в состав пеногасящей-антивспенивающей композиции без изменения фазового состояния. О таком приеме получения и применения высокоактивной пеногасящей основы упоминания в патентной информации нет. На этом основании можно сделать вывод о "новизне" заявляемой композиции.

Предлагаемое техническое решение отвечает критерию "промышленная применимость". Широкое внедрение данной пеногасящей-антивспенивающей композиции не требует дополнительных затрат на организационно-технические мероприятия и приобретение специального оборудования. Полученные из недорогих составляющих и без энергозатрат пеногасители будут иметь низкую себестоимость. В условиях буровой их можно получить в любой емкости, снабженной перемешивающим устройством. Пеногасители эффективны для устранения или предупреждения нежелательного пенообразования при применении лигносульфонатных, талловых, гуматных реагентов и синтетических ПАВ в практике приготовления и обработки буровых и тампонажных растворов.

Ввиду пониженного содержания дизельного топлива в составе и малых расходов при обработке буровых технологических жидкостей предлагаемый пеногаситель экологически безопасен.

Экономический эффект от применения пеногасителя может быть получен за счет повышения эффективности использования оборудования и сокращения времени и трудозатрат при приготовлении буровых и тампонажных растворов; повышения качества крепления скважин.

Заявленное техническое решение в сравнении с прототипом позволяет повысить эффект пеногашения и предотвратить пенообразование в буровых и тампонажных растворах при одновременном упрощении и снижении энергоемкости процесса приготовления и возможности альтернативной замены пеногасящей основы, а также улучшении экологии окружающей среды.

Источник информации
1. Рязанов А.Я. "Справочник по буровым растворам." М.: Недра, 1979, с. 93 (Аналог).

2. SU 1313860, кл. C 09 K 7/06, 1987.

Пеногаситель относится к газонефтедобывающей промышленности, в частности к химической обработке буровых и тампонажных растворов, используемых при бурении и креплении скважин. Техническим результатом является повышение эффективности пеногашения и предотвращение пенообразования в буровых и тампонажных растворах путем снижения расхода пеногасителя и расширения универсальности его действия при одновременном снижении энергоемкости процесса приготовления и возможности альтернативной замены пеногасящей основы. Пеногаситель-антивспениватель содержит, мас.%: пеногасящую основу - коллоидные силикаты кальция или алюминия, или водно-спиртовые растворы этил(метил)силиконатов натрия, или талловый шлам-лигнин 2-40, углеводородный растворитель - дизельное топливо плотностью 0,79-0,86 г/см³ и иодным числом n = 2-6 10-50, эмульгатор - легкое талловое масло 0,05-1,50 и воду остальное. 3 табл.

Пеногаситель - антивспениватель для буровых и тампонажных растворов, содержащий пеногасящую основу и углеводородный растворитель, отличающийся тем, что он содержит в качестве пеногасящей основы коллоидные силикаты кальция или алюминия, или водно-спиртовые растворы этил(метил)силиконатов натрия, или талловый шлам-лигнин, в качестве углеводородного растворителя - дизельное топливо плотностью 0,79 - 0,86 г/см³ и иодным числом n = 2 - 6 и дополнительно - эмульгатор - легкое талловое масло и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Указанная пеногасящая основа - 2 - 40
Указанное дизельное топливо - 10 - 50
Легкое талловое масло - 0,05 - 1,50
Вода - Остальное