Способ обработки буровых растворов Советский патент 1983 года по МПК C09K7/02 

ел эо

х

;о

ND Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частност к бурению нефтяных и газовых скважин в условиях сероводородной агрессии. Известен способ обработки буровых растворов, в которые вводят реагентнейтрализатор сероводорода MillGard - Zn COj- 7.n( 011)2 l . Однако данный реагент отрицательно влияет на реологические свойства растворов. Наиболее близким по техническому решению к изобретению является способ обработки бурового раствора путе введения связывающей сероводород добавки. Данная добавка - peaгент на основе окислов железа Ironite Sponge. Это синтетический оксид железа - , полученный в результате реакции окисления порош ка железа с содержанием углерода до 3,5% с последующей обработкой, фракционированием и сушкой 2 . Однако известный реагент обеспечивает недостаточную скорость связывания сероводорода, что не позволяет предотвратить сероводородную коррозию оборудования, сульфидное растрес кивание металла в буроввых растворах на водной основе. Кроме того, он оказывает отрицательное действие на реологию буровых расОгворов с боль шим содержанием твердой фазы. Целью изобретения является повыше ние скорости связывания сероводорода при одновременном сохранении его поглотительной способности и реологических свойств растворов с высоким содержанием твердой фазы. Поставленная цель достигается обработкой буровых растворов путем введения связывающей сероводород добавки на основе окислов железа, в качестве которой вводят обезвоженный остаток производства аминотолуолов восстановлением нитротолуола в количестве 5-50.вес.% от бурового раство Предлагаемую добавку - обезвоженный кубовый остаток, полученный при производстве 2-аминотолуола, получаю восстановлением нитротолуола в присутствии железных стружек (чугун) при 90°С в кислой среде {затравка 30%-но НС1) в течение 9 ч. Реакционную масс нейтрализуют щелочью ИаОН и удаляют острым.паром целевой продукт - 2-ами .нотолуоЛс j |°.pF./.H,oM5i. Получаемый при этом кубовый остаток - связывающая сероводород добавк ЗОЖ - после обезвоживания (фильтраци и сушка при ) имеет следующий состав, %j закись-окись железа (ЗОЖ). Fe.04 - 95-96, конденсированные ароматические амины (осмолы) 3,75-4,9, 2 аминотолуол 0,1-0,25. Добавка ЗОЖ имеет плотность 42004300 кг/см,, представляет собой тонкодисперсный порошок с величиной частиц 1,2-35,О Ш (средний диаметр б,ОЛ)) с удельной поверхностью, измеренной по ПСХ-4 - 570,0-600,0 . Ранее .этот обезвоженный кубовый остаток находил применение в металлургической промышленности для выплавки чугунс, но технология получени чугуна осложнялась наличием па частицах оксидс железа осмоленной пленки-, уда.пение которой было экономически невыгодным. Предлагаемая добавка, связывающая сероводород в буровых растворах, основу которой (95-96%) также составляет закись-окись железа, дополнительно вклю ает конденсированные амины с молекулярной массой 850-1500 и содержанием азота 10,0-12,5% и аминотолуол. Указанное содержание компонентов обусловлено технологией производства аминотолуолов. Это позволяет значительно улучшить свойства реагента, на 10-15% увеличить скорость связывания сероводорода и степень защиты бурильного инструмента от сульфидного растрескивания,При этом время до разрушения стали Д,увеличивается на 13-15% (табл. 1 и 2). Пример 1, Скорость связывания сероводорода различными добавками в его водннис растворах (концентрация сероводорода - 0,25 мас.%, концентрация реагентов - 5,0 мас.% определяют по методике, основанной на определении окончания реакции по изменению концентрации сероводорода, фиксируемой изменением потенциала сульфид-серебряного электрода (Ср/.(э ) и рН, Сравнительная эффективность связывания сероводорода дана в табл. 1, влияние реагентов на сульфидное растрескивание стали - в табл. 2. П р и м 6 р 2. Сравнительную эффективность торможения сульфидного растрескивания стали Д проводят на установке УИК в дистиллированной воде при.подаче через нее газа (скорость подачи газа V 2 , концентрация сероводорода 80 об.%). Вероятно, что повышенная эффективность предлагаемой добавки связана с меньшим размером дисперсных частиц (средний диаметр 1,2-35,0 мкм, мкм), различием в структуре закиси-окиси железа вследствие модификации поверхности конденсированной органикой.; 11 р и м €J р 3. В отличие от известной добавки, введение предлага(;мой добавки в буровые растворы, не ухудшают их реологии, таккак она обладает меньшим загущающим действием (табл. 3 и 4), а в ряде случаев улучшает ее (для буровых растворов с большим содержанием твердой фазы. табл. 5). Определение влияния предлагаемого реагента ЗОЖ на реологию буровых рас творов проводят на глинистом растворе следующего состава, мае.%: глина 2,5, КМЦ-500 2,0, Nad 11,5, НлО 84,0. Из табл. 3 и 4 видно, что реологические свойства буровых растворов н.е только не ухудшаются, а даже при некоторых концентрациях реагента улучшаются. . Добавки более 30% реагента ЗОЖ в глинистый раствор на водной основе не загущают его так. как загущают е Ironite Sponge, ЖС-7, СНУД, что позволяет рекомендовать реагент ЗОЖ для буровых растворов с более высо. КИМ содержанием твердой фазы (до 40% В буровой раствор на углеводород ной основе (Эмульжел -) состава, мас.%: дизельное топливо 37,73, ОП 1,81, FeSo47 HgO 0,75, CaCl2 23,57, CaO 0,75, вода 35,39 вводят ЗОЖ (табл. 4 ) . Добавки более 50% реагента ЗОЖ .эмульсию эмульжел ,не загущают так как газущают его Ironite Sponge, ЖС-7, СНУД. Таким образом, в отличие от известной добавки, реагент ЗОЖ не оказывает сильного загущающего действия и может быть введен в буровые растворы в больших количествах. Влияние нейтрализаторов на технологические свойства буровых растворов с высоким содержанием твердой фазы представлено в табл. 5, причем связывающая сероводород добавка вводится в известково-битумный раствор (МБР) вместо соответствующего коли,чества барита.. Важную положительную роль играет наличие на поверхности тонкодисперсных частиц добавки ЗОЖ аминных соединений, которые образовались уже в процессе получения этого промышленного отхода. Состав и свойства данного реагента определяются технологией его производства. Оценить влияние эффективности действия конденсированных аминов не представляется воэможным. Таким образом, предлагаемая добав,ка обладает повышенной эффективностью при защите бурового оборудования и обслуживающего персонала от сероводородной агрессии.

СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ путем введения связывающей сероводород добавки на основе окислов железа, о тл.и ч ающи и с я тем, что, с целью повьаиения скорости связывания сероводорода при одновременном сохранении его поглотительной способности и реологических свойств растворов с высоким содержанием твердой фазы,в качестве связывающей сероводород добавки вводят обезвоженный остаток производства аминотолуола восстановлением нитротолуола в количестве 5-50. вес.% от бурового раствора.

Соотношение сероводород: реагент Состав ЗОЖ, мас.%: 96,0, конденсированные амины (КА) 3,9. 1:20 (по массе), рН 4,0, аминотолуол (AT) 0,1,

Состав ЗОЖ, мас.%: 95,5 AT 0,2, КА 4,3. Раствор 1 +40% 1390 14,0 реагента ЗОЖ Раствор 1 +50% 1490 18,0 реагента ЗОЖ ЭМульжел104016 Эмульжел +5% реагента ЗОЖ106014,5 Эмульжел +15% реагента ЗОЖИЗО13,0 Эмульжел +30% реагента ЗОЖ123012,0 Эмульжел +40% реагента ЗОЖ133015,0 Эмульжел +60% реагента ЗОЖ153020,0

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

.300 300 300 300 300 300 0,8 О0,12,5 О0,12,0 0,10,21,5 0,20,41,0 0,92,00,8 1,82,60,3 Примечание.

Таблица 5 Состав ЗОЖ, мас.%: Fe,о 95,0, AT 0,25, КА 4,75, Состав ИБР, мас.%; дизельное топливо 28,12, битум высокоокисленный 6,18, известь 14,7, сульфонол 1,0, барит 50,0.