СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО РЕАГЕНТА-СТАБИЛИЗАТОРА ГЛИНИСТЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2002 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено к использованию в технологии обработки буровых растворов (БР) в различных горно-геологических условиях.

Известен способ получения реагента для обработки буровых растворов путем гидролиза полиакрилонитрила (ПАН) в щелочном растворе гуматов (а.с. 956540, С 09 К 7/02, 30.10.80).

Полученный по этому способу реагент ограниченно стоек к действию минеральных солей, он не выдерживает в буровом растворе действия солей поливалентных металлов.

Известен также способ получения реагента для обработки глинистых БР смешением гидролизованного полиакрилонитрила (ГИПАН) и окисленного хромсодержащего лигносульфоната (ОКЗИЛ) в соотношении 0,1-1,0/16-25 (а. с. 1217871, С 09 К 7/02, 10.02.84).

Получаемый реагент обладает слабой стабилизирующей способностью и недостаточным контролем потери фильтрата в минерализованных БР.

Известен способ получения полимерного реагента-стабилизатора глинистых БР путем смешения полиакрилатов, водорастворимых гуматов и олигомера полиакриловой кислоты в водно-щелочной среде с последующим высушиванием (пат. СССР 1797618, С 09 К 7/02, 02.04.91, протототип).

Недостатком этого реагента является неспособность стабилизировать БР, содержащие соли поливалентных металлов.

Задача настоящего изобретения повысить устойчивость полимерного реагента-стабилизатора к действию солей поливалентных металлов в БР, в том числе в известковых и гипсоизвестковых.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения полимерного реагента-стабилизатора глинистых буровых растворов, включающем приготовление водно-щелочной суспензии путем смешения полиакрилата, водорастворимых гуматов, щелочного агента и высушивание суспензии, в нее дополнительно вводят металлоорганический полиэлектролит (МОП) и активируют суспензию диспергированием с кавитацией или со стадии смешения исходных компонентов или после введения МОП, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.% (на сухие вещества): полиакрилаты 11-24, водорастворимые гуматы 40-45, МОП 35-42, щелочной агент остальное.

В качестве МОП полимерный реагент-стабилизатор содержит ферро-, хром- или феррохромлигносульфонаты: ЛИГНОТИН по ТУ 39-00147001-156-96,
ОКЗИЛ по ТУ 1706-324-97, ФХЛС, добавляемые в порошкообразном виде или в виде водных концентратов с содержанием сухих веществ от 25 до 45%, полученные обработкой технических лигносульфонатов (ЛСТ по ТУ 13-0281036-05-89) солями железа и (или) хрома. В качестве полиакрилатов могут быть использованы полиакриламиды (ПАА по ТУ 6-02-00209912-41-94), гидролизованные полиакрилонитрилы (ГИПАН или ВПРГ по ТУ 2458-258-057595-99) и (или) акриловые сополимеры типа М-14 ВВ, добавляемые в порошкообразном виде или в форме водных концентратов-гелей.

Водорастворимым гуматом может быть буроугольный щелочной реагент (УЩР по ТУ 39-00147001-123-94) порошкообразный (или его калиевая модификация) или углещелочная паста (например, БРЕГ-1 с содержанием сухих веществ 30%).

Предлагаемый полимерный реагент представляет собой полиядерный металлоорганический полиэлектролитный комплекс, не повышающий вязкость глинистых буровых растворов, обеспечивающий хороший контроль потери фильтрата.

Высушенный распылительно реагент-стабилизатор представляет собой темно-бурый сыпучий порошок с содержанием влаги от 6 до 15%, хорошо растворимый в воде.

Для оценки свойств реагента готовят образцы с различным содержанием компонентов, состав которых приведен в табл. 1.

Получают образцы реагентов следующим образом.

Реагент состава 2 (см. табл. 1). В роторно-пульсационный аппарат РПА-1,5 заливают 2,5 л воды и при работающем аппарате загружают 474 г углещелочной пасты БРЕГ-1 (142 г в расчете на абсолютно сухие вещества, АСВ), 7,5 г каустической соды (3,2 г в пересчете на NaOH), 17,0 г ПАА (16,0 г в расчете на АСВ), 18 г сополимера М-14 ВВ (12,8 г в расчете на АСВ) и 215 см³ (32,3 г в расчете на АСВ) ГИПАНА. Через 5 мин перемешивания прибавляют 128 г (116,6 г в расчете на АСВ) ОКЗИЛА и активируют диспергированием с кавитацией на РПА еще 3 мин. Полученный водный раствор реагента высушивают распылительно. Получают порошкообразный реагент (350 г) с содержанием влаги 8,7%.

Реагент состава 3. На лабораторной мешалке в 2,0 л воды смешивают 199 г УЩР (141 г в расчете на АСВ), 11 г ПАА (10,1 г в расчете на АСВ), 26,7 г порошкообразного ГИПАНА (ВПРГ, 23,5 г в расчете на АСВ), 3,4 г едкого калия (КОН) и 38 г сополимера М-14 ВВ (27 г в расчете на АСВ) в течение часа. Полученную водную суспензию загружают в РПА-1,5 и активируют диспергированием с кавитацией в течение 3 мин. При включенном аппарате в смесь загружают 144 г порошкообразного ФХЛС (131 г в пересчете на АСВ) и активируют 5 мин до образования однородной суспензии с содержанием сухих веществ 14%. Суспензию полученного реагента высушивают распылительно и получают порошок реагента-стабилизатора (365 г) с содержанием влаги 8,0%.

Реагент состава 9. Готовят порошкообразную смесь 200 г УЩР (144 г в расчете на АСВ), 128 г ВПРГ (105 г в расчете на АСВ), 206 г Лигнотина (190 г в расчете на АСВ). В аппарат РПА-1,5 заливают 2,5 л воды, загружают приготовленную смесь компонентов, 5 г поташа (К₂СО₃) и активируют диспергированием с кавитацией в течение 10 мин до получения однородной суспензии. Водную суспензию реагента-стабилизатора с содержанием АСВ 14,6% высушивают и получают порошок (477 г) темно-бурого цвета с содержанием влаги 7,0%, легко растворимый в воде.

Другие образцы реагента-стабилизатора получают аналогично. Эффективность действия реагента оценивали по параметрам глинистых БР, состав которых приведен в табл. 2. Свойства БР до и после обработки образцами реагента определяли на стандартных приборах в соответствии с РД 39-2-645-81 "Методики контроля параметров буровых растворов."
Стабилизирующее действие реагента и прототипа и их термостойкость оценивали по показателю фильтрации (Ф, см³) до термостатирования при 20^oС и после прогрева при 150^oС в течение 2 ч (раствор на морской воде и полиминеральный) и при 120^oС в течение 6 ч (гипсоизвестковый и известковый БР).

Полученные результаты приведены в табл. 3. Как видно из данных этой таблицы, худшие результаты показывают образцы реагента состава 11 и 12 (по табл. 1). В БР с полиминеральной агрессией ( 18 и 19 по табл. 3), на морской воде ( 28 и 29), в известковом ( 38 и 39), в гипсоизвестковом ( 8 и 9) показатели реологических свойств (СНС, пл), динамическое напряжение сдвига (о) и показатель фильтрации (Фзо) значительно хуже, чем с образцами реагента заявляемого состава (1-10 по табл. 1). Эти данные свидетельствуют в пользу заявляемого соотношения компонентов.

В то же время все образцы полимерного реагента-стабилизатора выдерживают полиминеральную и гипсоизвестковую агрессию в БР в отличие от прототипа. Активация с диспергированием на РПА позволяет получить тонкодисперсную систему полиядерного металлоорганического полиэлектролитного комплекса компонентов, образованную с участием поливалентных катионов железа и (или) хрома, карбоксильных групп акрилового сополимера и гуминовых кислот и сульфогрупп лигносульфоновых кислот. Это обеспечивает эффективный контроль потери фильтрата кальций (магний), содержащих БР, обработанных предлагаемым полимерным реагентом-стабилизатором, без повышения вязкости, в отличие от обработанных простой смесью компонентов (табл. 4). Помимо приведенного в описании предлагаемого изобретения РПА-1,5 для активации диспергированием с кавитацией могут быть использованы другие технические средства, например гидродинамический вибратор типа ГАРТ-Пр или струйный диспергатор типа ДГ-1.

Способ относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использован в технологии обработки буровых растворов БР в различных горно-геологических условиях. Техническим результатом является повышение устойчивости полимерного реагента-стабилизатора к действию солей поливалентных металлов в БР, в том числе в известковых и гипсоизвестковых. В способе получения полимерного реагента-стабилизатора глинистых буровых растворов, включающем приготовление водно-щелочной суспензии путем смешения полиакрилатов, водорастворимых гуматов, щелочного агента и ее высушивание, в полученную водно-щелочную суспензию дополнительно вводят металлоорганический полиэлектролит МОП и активируют диспергированием с кавитацией, начиная или со стадии смешения исходных компонентов, или после введения МОП, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.% (на сухие вещества): полиакрилаты 11-24, водорастворимые гуматы 40-45, МОП 35-42, щелочной агент остальное. Причем в качестве МОП используют ферро-, хром- или феррохромлигносульфонаты. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ получения полимерного реагента-стабилизатора глинистых буровых растворов, включающий приготовление водно-щелочной суспензии путем смешения полиакрилатов, водорастворимых гуматов, щелочного агента и ее высушивание, отличающийся тем, что в полученную водно-щелочную суспензию дополнительно вводят металлоорганический полиэлектролит МОП и активируют диспергированием с кавитацией, начиная или со стадии смешения исходных компонентов или после введения МОП, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас. % (на сухие вещества):
Полиакрилаты - 11-24
Водорастворимые гуматы - 40-45
МОП - 35-42
Щелочной агент - Остальное
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве МОП он содержит ферро-, хром- или феррохромлигносульфонаты.