Способ обработки буровых растворов на водной основе Советский патент 1986 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промьпиленности и может быть использовано при бурении и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, в частности при бурении и ремон- те скважин на нефть и газ, содержащих сероводород.

Цель изобретения - повьшение степени нейтрализации сероводорода и

водорастворимых сульфидов при одно- в ременно м сохранении структурно-меха.- нических свойств раствора.

Полифенольный лесохимический реагент (ПФЛХ) представляет собой метан- сульфонированньш трехкольчатьй ново- лак, состоящий в основном из пирокатехина. Он имеет следующую структурную формулу

ИО-

он

он

Сырьем для получения ПФЛХ служит экстракт кислой воды, являющейся отходом при очистке продуктов газификации древесины. Экстракт, упаренный до удельного веса 1,18-1,20 г/см , содержит 55-60% фенолов, из которых более половины составляют пирокатехин и метилпирокатехин. Для получения ПФЛХ экстракт подвергают конденсации с формальдегидом с последующим формальсульфитированием (обработкой формалином и сульфитом) и сушкой до (влажности 10-20%. В готовом виде ПФЛХ - твердое вещество, темно-коричневого цвета, гигроскопичное. ,Свойства технического продукта регламентируются ТУ-81-05-44-73.

Поглотительная способность водных растворов ПФЛХ по отношению к сероводороду проверялась при различных значениях рН растворов. Заданное значение рН поддерживалось добавками кислоты и щелочи.

Пример 1, В стеклянный стакан н-аливали 100 мл воды. Добавляли в нее 0,2 г ПФЛХ, перемешивали до полного растворения последнего. Величина рН полученного раствора составляла 7,5. Раствор помещали в склянку Дрекселя и барботировалй через него .сероводород. Количество связанного сероводорода составляло 420 мг сероводорода на 1 г поглотителя.

Пример 2. Опыт проводился аналогично примеру 1. Количество вводимого в воду реагента составляло 1 г. Количество связанного сероводорода Составило 425 мг на 1 г поглотителя .

Пример 3. Опыт проводился аналогично примеру 1. Количество вводимого ПФЛХ 2 гр. Количество связанного сероводорода составило 438 мг на 1 г поглотителя,

, Во всех приведенных примерах количество пробарботированного сероводо- . рода бьшо равным и составляло 6 объемов сероводорода при его концентрации в газе 30 об.% на 1 объем раствора. Время барботирования сероводорода 1 ч. Количество связанного сероводорода определяли иодомет- рическим методом.

Данные лабораторных исследований

приведены в табл.1, в которой показана поглотительная способность ПФЛХ и фурфурола в воде при различных значениях рИ.

Приведенные данные позволяют сделать вывод, что предлагаемый способ поглощения сероводорода с использованием ПФЛХ в качестве реагента нейтрализатора обладает большей поглотительной способностью по отношению

к сероводороду, чем известньш способ с использованием фурфурола.

Поглотительная способность ПФЛХ по отношению к сероводороду была проверена в буровых растворах.

Дпя проведения лабораторных опытов использовали пресньш глинистьй раствор, состоящий,из глины, кальци-, нированной соды, понизителя водоотдачи (КМЦ-700 и воды.

В буровой раствор вводится расчетное количество ПФЛХ, через обработанный буровой раствор пропускали .сероводород. Определяли емкость пог- лощения сероводорода буровым раствором, измеряли параметры бурового раствора до и после пропускания сероводорода.

Пример 4. Приготовили буровой раствор, содержащий, об.%: глина

20; кальцинированная сода 0,2; понизитель водоотдачи (КМЦ-700) 1; вода остальное.

В полученный раствор добавляли ПФЛХ в количестве 0,2% к объему рас- твора, перемешивали до полного растворения ПФЛХ. 100 мл раствора помещали в склянку Дрекселя и барботиро- вали через него сероводород. Количество связанного сероводорода составил 2000 мг на 1 л раствора.

Пример 5. Опыт проводился аналогично примеру 1. Концентрация ПФЛХ составляла 1% ПФЛХ к объему раствора. Количество поглощенного серо- водорода 6960 мг/л.

Пример 6. Опыт проводился аналогично примеру 1. Концентрация ПФЛХ в буровом растворе 2% к объему раствора. Количество поглощенного сероводорода 8500 мг/л.

Во всех приведенных примерах количество пробарботированного сероводорода было равным и составляло 15 объемов сероводорода при его концентра- ции в газе 30 об.% на 1 объем бурового раствора. Время барботирования сероводорода 3 ч. Количество связанного сероводорода определяли иодомет рическим методом.

Сравнительная характеристика емкости поглощения сероводорода фурфуролом и ПФЛХ в буровых растворах приведена в табл.2.

Как видно из табл.2, при воздействии сероводорода на буровые растворы происходит ухудшение его структурно-механических свойств. Для проведения лабораторных опытов приготовили контрольный буровой раствор, который имеет показатели: jo 1,14; рН 7,6; Т 26; сне , 18/24; В 6.

тт

После пропускания сероводорода раствор имеет показатели: р рН 5,6; Т 180; СНС,/,(,210/210; В 20 (состав 1,6, табл.2).

При этом поглотительная способность бурового раствора по отношению к сероводороду составляет 370 мг/л. Добавка ПФЛХ, вводимая в буровой раствор, увеличивает емкость поглощения сероводорода при одновременном сохранении структурно-механических свойств

Результаты опытов показали, что при концентрации ПФЛХ 0,2% в буровом растворе количество поглощенного сероводорода составляет 2000 мг/л, что

з Ю

15

0

5 0

0

0

в 2,5 раза больше, чем у фурфурола. После пропускания сероводорода раствор, обработанный ПФЛХ в количестве 0,2% имеет показатели: р 1,1 4; рН 7,5; Т 42; СНС,40/52; В 6 (состав 8 табл.2). При сравнении структурно-механических свойств бурового раствора составов 6 и 8 (табл.2) при пропускании сероводорода через них предлагаемый реагент ПФЛХ в предлагаемом способе сохраняет свойства бурового раствора, величина рН в составе 8 равна 7,5, тогда как в составе 6 она составляет 5,6, вязкость раствора уменьшается с 180 до 42 с, изменилось статическое напряжение сдвига с 210 до 40 мг/см, величина водоотдачи уменьшилась с 20 до 6 см . Структурно-механические свойства бурового раствора с добавкой ПФЛХ соответствуют требованиям, предъявляемым к буровым растворам для вскрытия продуктивного сероводородсодер- жащего горизонта.

Добавка ПФЛХ в количестве 0,1% является недостаточной, так как поглотительная способность бурового раствора сравнительно небольшая (800 мг/л) и структурно-механические свойства бурового раствора не сохраняются, увеличивается вязкость до 180 с, статическое напряжение сдвига до 210 мг/см , водоотдача до 15 см- , снижается величина рН бурового раствора (состав 7 табл.2).

Поглотительная способность раствора при концентрации ПФЛХ 2% увеличивается и составляет 8500 мг/л, что в 1,8 раза большеj чем у раствора с использованием фурфурола в качестве поглотителя, при этом сохраняются и структурно-механические свойства раствора: рН 7,8; Т 29 с; СНС,24/36 мг/см ; В 4 см (состав 11 табл.2).

Введение ПФЛХ в буровой раствор более 2% сильно снижает вязкость до 18 с и статическое напряжение сдвига до О мг/см , что не желательно для утяжеленных буровых растворов, поэтому добавка ПФЛХ более 2% не- рекомендуется (состав 12 табл.2).

Использование предлагаемого способа поглощения сероводорода и водорастворимых сульфидов в буровых растворах по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества: добавка полифенольного лесохимичес5 I

кого реагента в количестве 0,2-2,0% от объема бурового раствора повышает степень нейтрализации сероводорода и водорастворимых сульфидов в 2,0- 2,5 раз при одновременном сохранении структурно-механических свойств.,

На практике способ осзтцествляют следующим образом. В буровой раствор.

Контрольный буро-, вой раствор без поглотителя

Способ по прототипу

lil ZA§ 26 18 24 6 1,14 5,6 TSG 210 210 20

Фурфурол

0,2

lil 1,14

473876

находящийся в глиномешалкеили металлической емкости, удобной для перемешивания вводят ПФЛХ и перемешивают до полного растворения.

Введение ПФЛХ в обрабатываемый буровой раствор не требует.специального оборудования. Обработанный буровой- раствор закачивают в скважину.

Таблица 1

Таблица 2

370

26

52

18 40

24 56

780