Способ получения кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов Советский патент 1984 года по МПК C09K7/00 

1 Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовьк скважин и может быть использовано при получе нии кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов. Известен способ получения утяжели теля буровых растворов путем обработки утяжелителя водным раствором триполифосфата натрия с последующей его сушкой П1. Однако такой способ имеет сложную технологию и недостаточно эффективен Известен также способ получения кислоторастворимого утяжелителя путе сухого измельчения сидеритовой руды t2. Однако при измельч.ении сидерита сухим способом происходит механохимическая диссоциация карбоната железа с вьщелением углекислого газа и образованием на поверхностях изломов и ребрах частиц сидерита окиси железа. Последний представляет довольно активное химическое соединение, реагирующее с водой и кислородом воздуха. Вследствие этого увеличиваются гидрофильные свойства сидеритового утяжелителя, ухудшаются реологически показатели утяжеленного им бурового раствора, снижается его предельная утяжеляющая способность. Цель изобретения - улучшение структурообразующих свойств утяжелителя и технологических показателей бурового раствора. Поставленная цель достигается тем, что при получении кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов путем измельчения сухой сидеритовой руды перед измельчением в сидеритовую руду вводят триполифосфат натрия в количестве 0,1-0,125 от веса руды. Образующийся при помоле вследствие механохимического разложения триполифосфата натрия ортофосфат реагирует с катионами железа на поверхности сидерита, с образованием устойчивых поверхностных соединений (фосфатов железа). Вследствие этого блокируются активные xи fflчecкиe цент ры на поверхности сидерита, уменьшается отрицательное влияние утяжелителя на свойства бурового раствора и увеличивается предельная утяжеляющая способность. .Пример 1. Образцы утяжелител (плотностью 3,5x10 кг/м) получают измельчением сидеритовой руды круп97ностью 0/15 мм в лабораторной шаровой мельнице МБЛ конструкции Гипроцемента при следующем режиме помола: Шаровая загрузка, кг 70 Диаметр шаров, мм 30-80 Загрузка руды, кг 5 Время измельчения, мин 12 Перед измельчением в руду добавляют в сухом виде триполифосфат натрия в количестве 0,5 кг. После измельчения в водной вытяжке, каждой пробы определяют содержание триполифосфата. Для этого 100 г пробы помещают на фильтр в воронку Бюхнера и промывают дистиллированной водрй (500 мл). Затем в фильтрате определяют содержание триполифосфата натрия фотометрическим методом с молибденованадиевым реактивом. Остальные утяжелители готовят таким же образом. Эксперименты показывают, что при добавке триполифосфата натрия до 0,125% весь триполифосфат хемосорбируется поверхностью сидерита. .Пример 2. С целью оценки влияния измельченного сидерита без добавок и с добавкой триполифосфата натрия (до и после помола) на структурно-реологические показатели бурового раствора готовят буровые растворы с разной концентрацией указанных утяжелителей. Исходный буровой раствор имеет состав, об.%: Бентонитовая глина 3,2 10%-ный раствор УЩР 3,6 Вода93,2 : К нему добавляют измельченный сидерит (без добавок и с добавками триполифосфата натрия в количестве 0,1% до и после измельчения) в количестве 10; 20; 30; 40; 45 об. %. На приборе ВСН-3 замеряют пластическую вязкость , динамическое напряжеТ, статическое напряжение ние сдвига ., сдвига СНС|/;,о через 1 и 10 мин. Условную вязкость Т измеряют с помощью воронки СПВ-5, а плотность, бурового раствора - с помощью пикнометра. Результаты сравнительной оценки влияния сидеритовго утяжелителя, полученного разными способами, на свойства бурового раствора приведены в табл. 1. Из данных таблицы видно, что более всего загущает буровой раствор сидеритовый утяжелитель, полученньй сухим измельчением без добавок, и ме311

нее всего - утяжелитель, полученный i измельчением в присутствии 0,1% триполифосфата натрия. Промежуточное положение занимает утяжелитель, в котором триполифосфат натрия вводят после помола. В этом случае уменьшение значений структурно-реологических параметров бурового раствора по сравнению с раствором, утяжеленным сидеритом без добавок, можно обьяснить разжижающим действием свободного триполифосфата натрия в растворе. При добавлении ТИФ Na до помола в процессе измельчения он весь связывается на поверхности сидерита при механохимических реакциях и поэтому в свободном состоянии в растворе не обнаруживается и разжижающее действие не оказывает. Улучшение же.реологических показателей при этом объясняется адсорбционной активностью поверхности сидерита вследствие блокирования активных центров. Сидерит, измельченный без добавок, вследствие образования на поверхности частиц оксида железа FeO, и частично Ре(ОН), .обладает повышенными гидрофильными

33974 .

свойствами и загущает буровой раствор .

ПримерЗ. С целью определения .оптимального интервала концентра ций триполифосфата натрия, получают образцы аналогично описанному в примере 1 и испытывают-их влияние на свойства бурового раствора при одной и той же концентрации 40 об. % (табл. 2) и при различных концентрациях (табл. 3) в сравнении с утяжели.телем, обработанным водным раствором 0,1% триполифосфата натрия с последующей сушкой.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что оптимальными являются концентрации ТПФ Na 0,1-0,125%.

Способ получения кислоторастворимого сидеритового утяжелителя позволяет уменьшить расход утяжелителя и химреагентов для обработки бурового .раствора, расширить область его применения, улучшить технологические параметры утяжеленного бурового раетт . вора, используемого для вскрытия продуктивных горизонтов.

Таблица 1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТО.РАСТВОРИМОГО УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ путем измельчения сухой сидеритовой руды, отличающийся тем, что, с целью улучшения структурообразующих свойств утяжелителя и технологических показателей бурового раствора, перед измельчением в сидеритовую руду вводят триполифосфат натрия в количестве 0,100 0,125% от веса руды.

|. j3, кг/мз1,06 1,29 1. Измельченный сидерит Т, с23 25 без добавок и , мПа с6 14 t, дПа24 33 СНС,,5 пПа3/24 30/45 р, кг/м 1,06 1,31 2. Измельченный сидерит с добавкой 0,1% Т, с 23 ТПФ Na (после измельчения) и , мПа с 6

ti, дПа 24

СНСу дПа 3/24 3/33 12/60 18/66 18/141

27

78

36 1,53 1,78 32,5 45,0 Не изме-Не изримо меримо 18 26 То же То же 78 126 - 6/87 120/141 ,54 1,80 2,00 Не измеримоТо же

р, кг/м 1,06

Сидерит

Сидерит +

+ 0,1% ТПФ Na

Сидерит +0,112%

ТПФ На

Сидерит +0,125%

ТПФ Na

6

. -Продолжение табл . 1

1,31 1,53 1,78 1,02 2,18

Таблица2

Не измеримо

8/21

69

4553

12/30

70

5059

18/42

72

5565