Промывочная жидкость для бурения скважин Советский патент 1985 года по МПК C09K7/02 

1, 1 Изобретение относится к нефтяной промыишеиности, в частности к промывочным жидкостям, пpимeняe ым при бурении скважин, осложненных проявлением сероводорода. Известны промывочные жидкости, содержащие реагент для нейтрализации сероводорода - хлорное железо 1 Недостатками данной жидкости являются сильное коагулирующее деиствие хлорного железа, обуславливающее повышение водоотдачи и вязкости бурового раствора, низкий показатель водородных ионов (рН) бурового раствора (менее 7), при котором снижается эффективность действия химических реагентов, регулирующих качество бурового раствора (КМЦ, крахмал, КССБ и др.), высокая коррозионная активность промывочной жидкости. Известны промывочные жидкости, содержащие поглотители сероводорода: полидисперсный порошок сидерита 23, пьртевидные отходы со сталеплавильных 3анодов СЗ, органический хелат цинкаС43, хлорбензолсульфамид натрия, тригидрат (хлорамин 5)5. Однако применение окиси железа или так называемого губчатого железа связано с дополнительными экономичес кими затратами при получении его из высокоактивного химически чистого порошка железа. Кроме того, недостат ками являются взрыво- и пожароопасность вследствие образования пирофор ных отложений при взаимодействии окиси железа с сероводородом. Применение окиси меди в качестве нейтрализатора вызывает коррозию бурильных и обсадных труб, а также бурового оборудования, а окись цинка несовместима с компонентами некоторых типов минерализованных промыво ных жидкрстей. Применение порошка сидерита имеет тот недостаток, что резко снижается долговечность работы долот,бурильног инструмента, забойных двигателей и бурового оборудования из-за абразив ного износа. Вместе с тем, из-за наличия в растворе тонкодиспёрсного по рошка ухудшается интерпретация геофи зических исследований, повьш ается плотность бурового раствора, обуслав ливая ухудшение буримости горных пород и, как следствие, снижение показателей бурения скважин. 2 Применение хлорбензосульфамида натрия , тригидрата (хлорамина Б) вызывает повышение коррозионной активности бурового раствора, так как хлорамин Б получают хлорированием бёнзолсульфамида в водно-щелочной среде (порошок белого цвета, содержит 25-30% активного хлора). Этот фактор отрицательно отражается на долговечности работы породоразрушающего инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб. Кроме того, токсичность зтого реагента и высокая стоимость затрудняют его применение. Использование для нейтрализации сероводорода органического хелата цинка ограничено вследствие большого расхода реагента (13,43. кг/м),труднодоступности, что делает его малоперспективным. Известна промывочная жидкость, содержащая реагент для нейтрализации сероводорода - отходы витаминного производства со следующим химическим составом, вес.%: Двуокись марганца 60-65 Едкое кали3-5 Блага30-37 Отходы витаминного производства вводят в количестве 0,8-0,1 вес.% 6. Недостатком зтого способа является низкая растворимость в воде отходов .витаминного производства, представляющих собой пастообразную массу. При добавках пасты в промывочную жидкость с низкимр структурно-механическими свойствами (например, как у воды) она осаждается и практически не участвует во взаимодействии с сероводородом. Кроме того, недостатками являются подверженность отходов витаминного производства замерзанию в сплошной конгломерат при , что затрудняет их использование в зимний период времени, а также высокий рН раствора .(9,5 и вьш1е), вызывающий коррозию бурильных труб из алюминиевого сплава, и обвалы глинисто-оргаллитовых пород составляющих стенки скважины. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является промывочная жидкость для бурения на основе воды, содержащая реагент-поглотитель сероводорода. Используемая в качестве реагента-поглотителя HjS жидкость содержит соединение класса

1,3-диоксацикланов - продуктпроизводства изопрена из изобутилена и формальдегида (реагент Т-66). Рекомендуемая концентрация Т-66 1-3%С73.

Недостатками известной жидкости являются низкая степень нейтрализации сероводорода при температуре раствора 20-30 С, высокий расход известной добавки, обуславливающий удорожание стоимости бурения скважины, взрывоопасность реагента Т-66 в смеси с воздухом. Кроме того, реагент Т-66 вьшускается в жидком виде, что вызывает необходимость использования для транспортировки реагента спецтранспорта, а для хранения реагента емкостей закрытого типа, удорожающих стоимость бурения скважины.

Цель изобретения - повышение скорости связывания сероводорода при одновременном улучшении очистки промывочной жидкости от выбуренной породы.

Поставленная цель достигается тем что промывочная жидкость для бурения скважин на основе воды, содержащая реагент-поглотитель сероводорода, в качестве реагента-поглотителя

О -$-ока приготовление предлагаемой жидкости. Расчетное количество натриевой соли п-хлорбензолсульфиновой кисл ты или натриевой соли м-нитробенз .сульфииовой кислоты добавляют в виде порошка или водного .раствора (30-35%-ной концентрации) в воду, и перемешивают до растворения их. Пример 1. В 1 л технической воды растворяют 0,6 г натриевой сол п-хлор- или -м-нитробензолсульфино вой кислоты. Степень нейтрализации составляет 97-98%, а скорость нейтр лизации сероводорода - 0,256 0,270 л/ч. Пример2. В1л технической воды растворяют 0,7 г .натриевой соли п-хлор- или м-нитробензолсульфиновой кислот. Степень нейтрализации составляет 98-99%, а скорость нейтрализации сероводорода 0,272 - 0,306 л/ч. Примерз. В 1л технической воды растворяют 0,8-0,9 г натриевой

сероводорода содержит натриевую соль п -хлорбензолсульфиновой кислоты или м-нитробензолсульфиновой кислоты, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Натриевая соль п -хлорбензолсульфиновойкислоты или м-нитробензолсульфиновой кислоты 0,06-0,09 ВодаОстальное

Предлагаемые реагенты п-хлорбензолсульфинат натрия и w-нитробензолсульфинат ;натрия относятся к ряду ароматических сульфиновых кислот и отличаются повышенной устойчивостью при длительном хранении.. Данные соли кислот - белые кристаллические вещества, хорошо растворимые в пресной и минерализованной воде без осадка и мути, нетоксичны, не пожароопасны, коррозионно не активны. Эти вещества широко применяются в органическом синтезе как Промежуточные соединения для получения сульфонов.

Общая структурная формула предлагаемых соединений имеет следующий вид:

(1),, (П), , соли п -хлор- или м-нитробензолсульфиновой кислот. Степень нейтрализации составляет 99-100%, а скорость нейтрализации сероводорода .0,280-0,321 л/ч. Промывочную жидкость испытывают в лабораторных условиях путем воздействия на раствор, содержащий 45 об.% сероводорода, натриевых солей h -хлор- или м-нитробензолсульфиновых кислот, а также в процессе бурения скважины в сероводородсодержащих отложениях. Оценку способности препаратов нейтрализовать HjS производят по известной методике. В круглодонную колбу отбирают 100 мл охлажденной до сероводородной воды, исходную концентрацию которой непосредственно перед опытом определяют иодометрическим методом. Затем в колбу помещают навеску реагента-нейтрализатора, колбу плотно закрывают и погружают в чашку с раствором ацетата кадмия, таким образом, чтобы пробка бьша ниже уровня раствора. Содержимое перемеши вают в течение часа магнитной машалкой и охлаждают, после чего иодомет рически определяют остаточную концен рацию сероводорода. Поглотительную способность реагентов рассчитывают, исходя из разности концентрации в пе ресчете на 1 г препарата. Скорость .нейтрализации сероводорода рассчитывают по данным примеров 1-3. Сущности предлагаемого изобретени раскрыта в табл.1. . Из табл.1 видно, что для нейтрализации сероводорода 45%-ной концентрации сероводорода расход предлагаемых реагентов-поглотителей в 33-60 раз меньше, чем известных. При этом полнота нейтрализации серо водорода составляет 97-100% при использовании предлагаемой жидкости против 76% у известной. Скорость нейтрализации сероводорода в предлагаемой промывочной жидкости в 2,9-3,6 раза выше, чем у известной. Нижним пределом концен рации предлагаемых поглотителей сер водорода является 0,06%, при которо степень нейтрализации сероводорода составляет 97-98% а оставшийся в промывочной жидкости сероводород не представляет опасности для обслуживающего персонала буровой. При концентрации 0,09% предлагаемых поглотителей сероводорода обеспечивается полная нейтрализация сероводорода и дальнейшее увеличение добавки реагентов нецелесоо разно. Образующиеся.в результате взаимо действия натриевых солей п-хлорбен зол- и м-нитробензолсульфиновых кислот с сероводородом продукты реакции обладают сильными флокулирующими свойствами, которые будут способствовать улучшению степени чистки промывочной жидкости от частиц выбуренной породы и тем самым повышению показателей бурения скважин. В табл.2 приведены флокулирующие свойства предлагаемой и известной промывочных жидкостей. Из табл.2 видно, что до взаимодействия с сероводородом водные раство ры предлагаемых нейтрализаторов . HjS не обладают флокулируюпщми свойствами и осветления жидкости вследствие осаящения.твердых частиц не наблюдается. Однако образующиеся продукты реакции предлагаемых нейтрализаторов с сероводородом за счет ярко .выраженных флокулирующих свойств обеспечивают осветление жидкости за 15 мин, промежуток времени на 68-76%, в то время как у растворов с известным нейтрализатором Т-66 подобный эффект фактически отсутствует. Технико-экономические преимущества предлагаемой жидкости состоят в том, что полнота нейтрализации сероводорода повышается на 21-24%, скорость нейтрализации сероводорода в 2,9-3,6 раз вьш1е, чем у известной жидкости, расход нейтрализаторов сероводорода снижается в 33-60 раз и степень очистки промывочной жидкости ; от частиц выбуренных пород позьш1ается на 63-65%.

; Т а б л и ц а 2

ПРОМЫВОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН на основе воды, содержащая реагент-поглотитель сероводорода, отличающаяся тем, что, с целью повышения скорости свя-зывания сероводорода при одновременном улучшении очистки промывочной жидкости от выбуренной породы, в качестве реагента-поглотителя сероводорода жидкость содержит натриевую соль п -хлорбензолсульфиновой кислоты или М -нитробензолсуль новой кислоты при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Натриевая соль п-хлорбензолсульфиновой§ кислоты или м-нитробензолсульфиновой кислоты о,06-0,09 Вода Остальное

Предлагаемый Натриевая соль л -хлорбензолсульфиновой кислоты

Натриевая соль м-нитробензапсульфиновой кислоты

Известный Хлорамин Б

Продолжение табл.2