ДОБАВКА ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ СМОЛОПОЛИМЕР Российский патент 2012 года по МПК C09K8/35 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к получению добавок-стабилизаторов комплексного действия для буровых промывочных растворов.

Известны комплексные реагенты и добавки для снижения фильтрации и реологических параметров буровых растворов [1], характерные отсутствием ингибирующих свойств. Крепящими свойствами обладают реагенты и добавки на основе талового пека и щелочи [2], но они значительно повышают вязкость и статическое напряжение сдвига буровых растворов. Основными недостатками комбинированных реагентов-стабилизаторов являются сложность и длительность приготовления в промысловых условиях, присутствие в их составе углеводородного компонента, высокий расход на приготовление и стабилизацию бурового раствора, низкий уровень обеспечения стабильности показателей технологических свойств бурового раствора при одновременном воздействии минерализации и температуры.

Наиболее близким по составу к предлагаемой добавке для буровых растворов Смолополимер комплексного действия для технологических жидкостей, а также по способу достижения поставленного результата является комплексный реагент-стабилизатор глинистых буровых растворов КЛСП (КАРБОЛИГНОСУЛЬФОНАТ ПЕКОВЫЙ) [3], содержащий, масс.%:

Лигносульфонаты технические 36,50-39,00 Каустическая сода 2,50-5,00 Таловый пек (неомыленный) 35,60-39,00 Карбоксиметилцеллюлоза 13,00-17,50 Глинопорошок остальное,

получаемый при растворении всех реагентов при 90-104°С [3].

Основные недостатки указанного реагента:

1) низкая эффективность снижения показателя фильтрации бурового раствора в условиях высокой температуры (от 90°С до 180°С) и в динамических условиях при высоких температурах и давлении;

2) сложность и трудозатратность производства реагента;

3) значительное повышение на реологические характеристики;

4) низкая эффективность смазочных свойств.

Технической задачей изобретения является комплексное повышение смазочных (противоприхватных) свойств бурового раствора, повышение термосолеустойчивости комплексного реагента в условиях высоких температур, при улучшении других общетехнологических свойств и сокращении расхода реагента.

Поставленная задача достигается тем, что добавка для буровых растворов, включающая таловый пек, лигносульфонаты технические и полисахаридный реагент, отличающаяся тем, что содержит таловый пек омыленный, в качестве полисахаридного реагента содержит низковязкую полианионную целлюлозу ПАЦ-Н и дополнительно содержит тальк в качестве армирующей добавки при следующем массовом соотношении компонентов, масс.%:

Омыленный таловый пек 35,0-65,0 Лигносульфонаты технические (порошкообразные) 20,0-40,0 Низковязкая полианионная целлюлоза (ПАЦ-Н) 10,0-20,0 Тальк 5,0-10,0

При этом способ получения добавки для буровых растворов, состав которой указан в предыдущем абзаце, включающий измельчение исходных компонентов до фракции менее 1,0 мм на ножевой или молотковой дробилке, причем измельчение омыленного талового пека и талька производят в смеси, далее при нормальной температуре производят смешение всех компонентов в тихоходном реакторе с ленточной мешалкой до получения гомогенной системы, при этом ввод компонентов производят в следующей последовательности: к смеси измельченного омыленного талового пека с тальком при перемешивании добавляют полисахаридный реагент, данную смесь перемешивают 25-30 минут, после этого при перемешивании добавляют расчетное количество технических лигносульфонатов и смесь перемешивают дополнительно в течение 60-80 минут, после чего готовый продукт выгружают и фасуют в мешки.

Таловый пек (по ТУ 13-0281078-146-90) - черное или темно-коричневое твердое вещество является кубовым остатком ректификации талового масла. Состоит из нейтральных и окисляемых органических веществ (48-55%), смоляных кислот (10-15%), жирных кислот (35-39%). Температура размягчения не менее 70-85°С. Использовался таловый пек хвойных и лиственных пород Братского ЦБК (г.Братск).

В качестве лигносульфонатного реагента использовались лигносульфонаты технические (порошкообразные) (по ТУ 2455-002-00281039-00) - порошок от светло-желтого до коричневого цвета, являются побочным продуктом переработки древесины. Состоят из смеси солей лигносульфоновых кислот с примесью редуцирующих и минеральных веществ. Массовая доля сухих веществ не менее 92% масс., активность ионов водорода не менее 5. Использовались лигносульфонаты технические Сяського ЦБК (г.Сясьстрой).

В качестве полисахаридного реагента использовалась низковязкая полианионная целлюлоза ПАЦ-Н (по ТУ 2231-032-97457491-2010) - сыпучий порошок от белого до светло-коричневого цвета. Состоит из смеси полисахаридных полимеров с высокой степенью полимеризации и высокой степенью замещения. Использовался ПАЦ-Н ЗАО «НПО «Полицелл» (г.Владимир).

Применен тальк (по ТУ 5727-001-40705684-2001) ЗАО «Геоком» (Калужская область, пос. Полотняный Завод).

В табл.1 приведены данные, иллюстрирующие влияние количественного содержания ингредиентов на агрегатное состояние и физические свойства получаемой добавки для буровых растворов Смолополимер.

Диапазон содержания талька определяли для составов добавки №№1, 3, 8, 10. Нижний предел содержания - 5,0% масс., т.к. ниже этой величины, точнее при отсутствии талька в составе добавки, получаемый продукт получается не однородным (присутствуют укрупненные структуры) и является лишь частично растворимым в воде. Верхний предел - 10% масс. Выше этого предела получаемый продукт растворим в воде не полностью.

В табл.2 приведены сравнительные данные о влиянии заявляемой добавки с различными количественными соотношениями ингредиентов и известного решения (прототипа) на технологические характеристики глинистых буровых растворов. Оценка аналогичных свойств была проведена в одинаковых условиях эксперимента.

Для определения эффективности различных композиций, заявляемой добавки, их добавляли в 5,0%-ные гидратированные суспензии бентонита в количестве 3,0% масс.

В опытах №№2, 5, 8, 9 определяли диапазон компонентного содержания технических лигносульфонатов. Оптимальным является содержание от 20,0 до 40,0% масс. Уменьшение содержания данного компонента в буровых растворах приводит к увеличению вязкостных характеристик, малоэффективно снижение показателя фильтрации и относительного коэффициента трения. Выше этого содержания у добавки проявляются ухудшенние смазочных свойств, происходит понижение активности ионов водорода (рН) и разжижение бурового раствора.

В опытах №№2, 3, 7, 10 установлен диапазон содержания для полисахаридного реагента. Нижний предел составляет 10,0% масс. При меньшем содержании полимера малоэффективно снижение показателя фильтрации, увеличивается толщина глинистой корки, происходит понижение активности ионов водорода (рН). Верхний предел содержания - 20,0% масс. Выше этого предела реагент ухудшает смазочные свойства и повышает реологические характеристики.

Данные (табл.2) проведенных лабораторных испытаний свидетельствуют о том, что разработанная добавка согласно изобретению с оптимальным подбором ингредиентов (в частности, №№ 1, 2, 3, 4) обладает значительно лучшими смазочными и реологическими свойствами, эффективнее снижает фильтрацию бурового раствора, чем известный реагент [3] близкого состава и назначения.

В результате замены талового пека (неомыленного) на омыленный таловый пек получены более эффективные смазочные свойства, повышена термостойкость и процесс производства добавки значительно упрощен. Использование более эффективного компонента в качестве полисахаридного реагента - низковязкой полианионной целлюлозы ПАЦ-Н, взамен КМЦ-85/700 привело к улучшению фильтрационных свойств и отсутствию загущения бурового раствора. Введение в состав добавки для буровых растворов армирующей добавки (талька) оказало улучшающий эффект на показатель фильтрации.

Предлагаемая добавка придает глинистым буровым растворам новый комплекс улучшающих свойств.

Заявляемое техническое решение отвечает критерию "промышленная применимость", так как предлагаемая добавка для буровых растворов может быть получена в условиях любого производства, оснащенного аппаратами смешения, а не только в условиях химического производства и применена при бурении скважин введением дозированных количеств в циркулирующий буровой раствор.

Использование предлагаемого технического решения позволяет применять порошковую добавку, исключающую перевозку балластной воды или разогрев смолоподобных веществ, снизить количественный расход реагентов на обработку буровых растворов и их ассортимент и при этом получить следующие преимущества буровых растворов:

- усиленные смазочные свойства, уменьшающие опасность прихвата бурового инструмента и его износ;

- снижение возможности возникновения аварийных ситуаций при разбуривании пластов и пропластков, представленных неустойчивыми пластичными глинами;

- пониженный показатель фильтрации и предотвращение загрязнений фильтратами буровых растворов продуктивных пластов.

Источники информации

1. Баранов В.С. Глинистые растворы для бурения скважин в осложненных условиях. - М.: Гостоптехиздат, 1955, с.59-63.

2. Авторское свидетельство СССР № 1025714, С09K 7/02, 1982.

3. Патент РФ №2001091, С09K 7/02, 1991 (прототип).

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Технический результат - комплексное повышение смазочных свойств бурового раствора, повышение термосолеустойчивости комплексного реагента в условиях высоких температур при улучшении других общетехнологических свойств и сокращении расхода реагента. Добавка для буровых растворов включает, масс.%: омыленный таловый пек 35,0-65,0, лигносульфонаты технические порошкообразные 20,0-40,0, низковязкая полианионная целлюлоза ПАЦ-Н 10,0-20,0, тальк 5,0-10,0. В способе получения указанной выше добавки для буровых растворов, включающем измельчение исходных компонентов до фракции менее 1,0 мм на ножевой или молотковой дробилке, измельчение омыленного талового пека и талька производят в смеси, далее при нормальной температуре производят смешение всех компонентов в тихоходном реакторе с ленточной мешалкой до получения гомогенной системы, при этом ввод компонентов производят в следующей последовательности: к смеси измельченного омыленного талового пека с тальком при перемешивании добавляют полисахаридный реагент, данную смесь перемешивают 25-30 минут, после этого при перемешивании добавляют расчетное количество технических лигносульфонатов и смесь перемешивают дополнительно в течение 60-80 минут, после чего готовый продукт выгружают и фасуют в мешки. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Добавка для буровых растворов, включающая таловый пек, лигносульфонаты технические и полисахаридный реагент, отличающаяся тем, что содержит таловый пек омыленный, в качестве полисахаридного реагента содержит низковязкую полианионную целлюлозу ПАЦ-Н и дополнительно содержит тальк в качестве армирующей добавки, при следующем массовом соотношении ингредиентов, мас.%:
Омыленный таловый пек 35,0-65,0 Лигносульфонаты технические (порошкообразные) 20,0-40,0 Низковязкая полианионная целлюлоза (ПАЦ-Н) 10,0-20,0 Тальк 5,0-10,0

2. Способ получения добавки для буровых растворов по п.1, включающий измельчение исходных компонентов до фракции менее 1,0 мм на ножевой или молотковой дробилке, причем измельчение омыленного талового пека и талька производят в смеси, далее при нормальной температуре производят смешение всех компонентов в тихоходном реакторе с ленточной мешалкой, до получения гомогенной системы, при этом ввод компонентов производят в следующей последовательности: к смеси измельченного омыленного талового пека с тальком при перемешивании добавляют полисахаридный реагент, данную смесь перемешивают 25-30 мин, после этого при перемешивании добавляют расчетное количество технических лигносульфонатов и смесь перемешивают дополнительно в течение 60-80 мин, после чего готовый продукт выгружают и фасуют в мешки.