СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРАХМАЛЬНОГО РЕАГЕНТА ДЛЯ БУРЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК C09K8/08 

Изобретение относится к области строительства скважин на нефть и газ, а именно к способам получения реагентов для обработки буровых растворов с целью регулирования их реологических и фильтрационных свойств.

С 1939 г. для обработки буровых растворов применяют крахмал. Крахмал является смесью полисахаридов с общей формулой C₆H₁₀O₅. Использовали различные виды крахмалов: кукурузный, картофельный, пшеничный, рисовый и другие. Крахмал использовали в виде клейстера, приготовляемого на месте путем смешения и выдерживания некоторое время в водной среде крахмала и щелочи.

Из-за сложности приготовления на месте и использования для обработки бурового раствора от применения крахмального клейстера отказались [Я.А. Рязанов. Энциклопедия по буровым растворам. - Оренбург: издательство «Летопись», 2005. - 664 с.].

В настоящее время для обработки буровых растворов применяют модифицированные крахмалы (МК). Сырьем для МК служат нативные крахмалы, полученные из зерновых (кукуруза, пшеница, рис и др.) или клубниевых растений (картофель, тапиока и др.). Применяют химические, механические и биологические способы модифицирования крахмалов. МК, произведенные из различного сырья, различных модификаций, предлагаются на рынке под различными торговыми марками.

В частности, известен крахмальный реагент для бурения «БурС». Под данной маркой поставляют МК, полученный из амилозно-амилопектинового кукурузного крахмала модифицированного: а) при использовании таких реагентов, как гидроокись натрия и/или алюмокалиевые квасцы, и нагревании и сушки на вальцах. б) на экструдоре или в) смесь МК, полученных тем и другим указанным способом модификации [Крахмальный реагент для бурения «БурС». Лышко Г.Н и др. журнал «Бурение и нефть». 2006. №3, с. 6-7].

Недостатком крахмального реагента для бурения «БурС», получаемого вышеназванными способами, как и других МК, применяемых в качестве реагента для обработки буровых растворов, является их медленное растворение в воде и медленное протекание сквозь сетку с мелкими ячейками безглинистого бурового раствора, содержащего крахмальный реагент. И тот и другой недостатки крахмальных реагентов замедляют технологические процессы приготовления и очистки бурового раствора, что осложняет и удорожает строительство скважин.

Технический результат изобретения заключается в том, что повышается скорость растворения реагента (уменьшается время, затрачиваемое на приготовление раствора реагента, когда реагент используется в виде раствора, значит ускоряются операции по приготовлению и обработке бурового раствора) и скорость протекания бурового раствора, содержащего реагент, сквозь сетку (это способствует предотвращению явления, когда буровой раствор, попавший на сетку вибросита, не успев протечь сквозь нее, стекает в амбар, что приводит к потерям раствора, загрязнению окружающей среды). Тем самым достигается повышение удобства и эффективности применения, без изменения функциональных свойств реагента и бурового раствора им обработанного.

Технический результат достигается тем, что после модификации нативного крахмала и его сушки желательно перед помолом в него раздельно добавляют сухие оксиэтилидендифосфоновую кислоту ОЭДФ и кальцинированную соду при следующем соотношении их массовых частей:

крахмальный реагент 3000 ОЭДФ 1-5 кальцинированная сода 15-20.

Для проведения опытов использовали:

Шесть представителей крахмальных реагентов для бурения (буровые модифицированные крахмалы-МК):

1. БурС (кукурузный, желатинизация в растворе алюмокалиевых квасцов, или каустика, сушка на вальцах), ТУ 9187-002-26101282-2006, производства ООО «БурениеСервис».

2. БурС (кукурузный, экструзионный), ТУ 9187-002-26101282-2006, производства ООО «БурениеСервис».

3. БурС (кукурузный, смесь МК, полученного на вальцах и экструзионным способом в соотношении 1:1), ТУ 9187-002-26101282-2006, производства ООО «БурениеСервис».

4. Реагент крахмальный КМК-БУР (кукурузный, химически модифицированный, карбоксиметилированный, сушка на вальцах), ТУ 2262-016-32957739-2007, производства ОАО «Полицелл».

5. Экструзионный крахмалосодержащий реагент ЭКР (ячменный, модифицирован на экструдоре), ТУ 2483-002-41686452-97, производства ООО «Промсервис».

6. Крахмал «Амилор-Р12» (картофельный, модифицированный), ТУ 9187-105-00334735-06, производства группы компаний «Миррико».

Фосфоновый комлексон - оксиэтилидендифосфоновую кислоту ОЭДФ, ТУ2439-363-05763441-2002, производства ОАО «Химпром», г. Новочебоксарск.

Кальцинированную соду техническую, ГОСТ 5100-85.

Опыты проведены следующим образом.

Образцы крахмальных реагентов делили на 2 части: первую и вторую. Первую часть оставляли без изменений - она служила прототипом. Во вторую часть вводили сухую ОЭДФ и кальцинированную соду в долях соответственно 1-5 ч. и 15-20 ч. на 3000 ч. реагента - таким образом получали реагенты по новому способу. При одинаковых условиях растворяли реагенты в воде при соотношении реагент:вода, равном 1:19, периодически замеряя с помощью вискозиметра ВБР-1 условную вязкость растворов. Фиксировали время полного растворения реагента, то есть то время, за которое раствор достигал максимума условной вязкости. Для сравнения испытывали и растворы реагентов, полученные при растворении реагентов-прототипов в воде, в которой уже были растворены ОЭДФ и кальцинированная сода при сохранении вышеуказанных долей.

Готовили образцы модельного безглинистого биополимерного бурового раствора следующего состава: биополимер ксантанового типа Сараксан - 0,5%, карбоксиметилцеллюлоза КМЦ - 0.3%, калий хлористый - 4%, карбонатный кольматант - 5%, гидроокись калия - 0.1%, крахмальный реагент - 1%, вода - остальное. Замеряли: время протекания образцов буровых растворов через сетку с плотностью отверстий (ячеек) 200 меш (часто применяемую на виброситах для очистки бурового раствора, сетку при каждом замером применяли новую), условную вязкость, показания ротационного вискозиметра FANN35SA, а также показатель фильтратоотдачи на приборе ВМ-6.

Результаты приведены в таблице. Из нее видно, что:

а) полученные по новому способу МК растворяются (достигают максимума вязкости раствора) быстрее, чем крахмальные реагенты - прототипы,

б) полученные по новому способу МК практически одинаково в сравнении с прототипами воздействуют на реологические свойства и фильтратоотдачу безглинистого биополимерного бурового раствора, но ускоряют протекание бурового раствора через сетку.

Изменение соотношения массовых частей МК, ОЭДФ и кальцинированной соды с одной стороны ведет к ослаблению получаемых эффектов, с другой стороны без значительного их увеличения (см. табл.) существенно удорожает конечный продукт, поэтому является нецелесообразным.

Положительный технический результат получен для всех испытанных разновидностей (марок) МК.

Предположительно полученные эффекты можно объяснить следующим. Ввод сухих комплексона и соды в сам МК приводит к тому, что при попадании смеси в воду крупицы добавок становятся центрами повышенной концентрации, в которых процессы набухания и растворения полимера ускоряются. Поэтому такой результат не достижим при предварительном растворении комплексона и соды в воде, в которой потом растворяют МК. Микродобавки фосфонового комплексона и кальцинированной соды влияют на структуру воды, ее свойства как растворителя, делая ее более активной. Кроме того, проиходит пассивация поверхности металла комплексоном, молекулы которого за счет хелатных связей с ионами металла нейтрализуют поверхность металла. Последнее не позволяет возникать полимерным адгезионным слоям на поверхности металла. Не происходит уменьшение просвета ячеек сита и не возникает дополнительных препятствий прохождению сквозь них бурового раствора.

Изобретение легко реализуемо, дает положительный технико-экономический эффект. Подобное техническое решение авторам не известно.

Примечание: затемненные строки таблицы содержат данные предлагаемого изобретения.

Изобретение относится к области строительства скважин на нефть и газ, а именно к способам получения реагентов для обработки буровых растворов. Способ получения крахмального реагента для бурения заключается в модифицировании нативного крахмала. В порошкообразный модифицированный крахмал раздельно вводят и перемешивают сухие оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ) и кальцинированную соду при следующем соотношении массовых частей ингредиентов: модифицированный крахмал – 3000, ОЭДФ - 1-5, кальцинированная сода - 15-20. Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости растворения реагента и скорости протекания бурового раствора, содержащего реагент, сквозь сетку. 1 табл.

Способ получения крахмального реагента для бурения, заключающийся в модифицировании нативного крахмала, отличающийся тем, что в полученный порошкообразный модифицированный крахмал раздельно вводят и перемешивают с крахмалом сухие оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ) и кальцинированную соду при следующем соотношении массовых частей ингредиентов:

модифицированный крахмал 3000 ОЭДФ 1-5 кальцинированная сода 15-20