Реагент для обработки бурового раствора и способ его получения Советский патент 1987 года по МПК C09K7/00 

Изобретение относится к бурению скважин различного назначения, а именно к процессу промывки ствола скважины.

Цель изобретения - повышение стабилизирующей способности реагента при одновременном п.овышении его со- лестойкости, повышение выхода целевого продукта при одновременной интенсификации процесса.

Реагент относится к разряду синтетических полимеров и получается за счет частичного сшивания макромолекул гидpoлизoвaннofo гидроксидом натрия полиакрилонитрила с образованием полимера регулярной структуры в присутствии комплексообразователя азотно-кислого никеля, и инициатора полимеризации - персульфатов натрия, калия, аммония.

Реагент по предлагаемому изобретению условно назван ПАНГП-26 (цифра 26 означает номер модификации).

Способ получения реагента включает смешение полиакрилонитрила с раствором гидроксида натрия при нагревании реакционной смеси и последовательный ввод в реакционную смесь при 60-65°С никеля азотно-кислого и персульфатов калия или натрия, или аммония.

Примеры приготовления реагента ПАНГП-26.

Лабораторный способ. В стакан объемом 1,5 л заливают 900 воды, добавляют 100 г NaOH (42%-ной концентрации) и перемешивают до полного растворения NaOH. Затем в стакан добавляют 50 г полиакрилонитрила (ПАН). Содержимое стакана нагревают в водяной бане до 90-95°С в течение 1,5 - 2,0 ч и охлаждают до 60°С. Получаема в результате этих операций смесь представляет собой известный реагент К-9. В нее вводят 5-15 г Ni(NO), и перемешивают в течение 10-15 мин.Затем при перемешивании постепенно вводят порошкообразный инициатор полимеризации K,jSjOg или NaijS Og, или (NH ) в количестве 5-25 г. Перемешивание продолжают в течение 30 мин. Полученный реагент отстаивают 2-3 ч. При этом получается густая масса от бледно-желтого до бледно- коричневого цвета.

Промышленный способ получения 5%-ного реагента ПАНГП-26 из серийно выпускаемого реагента К-9.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

В промьпиленный реактор объемом 4,5 м заливают 3,6 м воды и добавляют постепенно при перемешивании 360 кг NaOH (42%-ной концентрации). При перемешивании растворяют NaOH в воде, после чего в реактор загружают 180 кг полиакрилонитрила. При перемешивании нагревают реакционную смесь до 90-95°С и продолжают перемешивать при этой температуре 1,5- 2,0 ч, после чего отключают нагревательную систему реактора, и полученные реагенты К-9 остужают до . Эту температуру поддерживают до окончания ввода, всех ингредиентов. Далее при перемешивании в реактор загружают NKNO-) в количестве 20-40 кг. После загрузки Ni(NO )„ перемешивание продолжают 10-15.мин. Затем, продолжая- перемешивание, в реактор постепенно добавляют инициатор полимеризации в количестве 20-60 кг. После ввода инициатора полимеризации перемешивание продолжают в течение 10-15 мин. По истечении этого времени реагент готов к использованию.

При использовании вместо ПАН или нитронного волокна реагент К-4 или К-9 (10%-ной концентрации) последние разбавляют водой в 2-2,5 раза (до 4- 5%-ной концентрации).

Температуру разбавленного реагента К-9 (или К-4) поднимают до 60°С и при перемешивании вводят последовательно Ni(NO) и инициатор полимеризации. Перемешивание продолжают 10- 15 мин.

Реагент ПАНГП-26 в заводских условиях следует получать только 5%-ной концентрации (по ПАНу). Это необходимо во избежание мгновенного загустения реагента и превращения его в резиноподобную массу. Такой продукт сложно извлекать из реактора.

При приготовлении реагента следует строго соблюдать следующую последовательность ввода ингредиентов: ПАН, щелочь, никель азотно-кислый, инициатор полимеризации. Нарушение этой последовательности, а также отсутствие одного из ингредиентов не дает положительного эффекта (табл. 1).

При введении ингредиентов по указанной схеме NKNO-) комплексуется с макромолекулами ПАН за счет слабого и вероятно не повсеместного сшивания. Поэтому последующий ввод инициатора . полимеризации даже визуально

31348365

меняет структуру полимера, состоящего

из цепи ПАН - NaOH - Ni(NO), , образуя резиноподобную, но водорастворимую массу.

Инициаторы полимеризации, обладая огромной активностью по сравнению с Ni(NOj) , способны сшивать макромолекулы ПАН и NKNOg) , создавая прочну связь.

При введении ингредиентов по схем ПАН - NaOH - инициатор полимеризации NL(NO.) происходит следующее. После введения активных инициаторов полимеризации макромолекулы ПАН сшивают- ся настолько прочно, что последующий ввод более слабого NKNO,,) не только не может обеспечить дальнейшее упрочнение макромолекул, но и частично разрушает образовавшиеся связи макромолекул.

В соответствии с приведенными примерами были приготовлены реагенты ПАНГП-26 с различным соотношением ингредиентов, которые были использованы для получения водополимерного и обработки глинистого растворов (табл. 2).

Из данных, представленных в. табл. 2 следует, что соотношения ингредиентов реагента, соответствующие опытам 1,2 и 3 не дают удовлетворительных результатов по технологическим параметрам водополимерных и глинистых растворов.

Хорошие технологические результаты получены в опытах 4-8, однако наблюдается необоснованный перерасход персульфатов и азотно-кислого никеля. Кроме того, этот реагент имеет резиноподобную консистенцию и его трудно выгружать из реактора.

Реагент ПАНГП-26 позволяет эффективно снижать водоотдачу буровых растворов и регулировать их структурно-механические свойства.

В табл. 1-7 использованы следующие условные обозначения: УВ - условная вязкость, с; СНС - статическое напряжение сдвига, мГ/см ; В - водо- 30 отдача, см ; р- плотность, г/см ; К - толсцина фильтрационной коронки, мм; рН - водородный показатель; О - суточные отстой, %.

I 35 Формула изобретения

1. Реагент для обработки бурового раствора, содержащий полиакрилонит- рил, гидроксид натрия и воду, о т 25

лью повьш1ения стабилизирующей способности реагента при одновременном по- .вьш1ении его солестойкости, он допол- 06 эффективности реагента ПАНГП-26 нительно содержит никель азотно-кис- при различных соотношениях концентра- 45 лый и персульфат калия или персульфат ций исходных ингредиентов можно су- натрия, или персульфат аммония при дить и по табл. 3, в которой приведеследующем соотношении ингредиентов,

ны свойства водополимерного раствора на основе реагента ПАНГП-26 и результаты обработки этим реагентом различ- ных типов буровых растворов, следующего состава, мае.7,:

глинистый раствор:

бентонитовый глинопорошок 6, вода - остальное;

эмульсионньй раствор:

нефть 70; реагент ПАНП1-26 0,2; вода остальное;

раствор на карбонатной основе:

0

5

меловой порошок 12; реагент ПАНГП- 26 0,2; вода остальное;

водополимерный раствор:

реагент ПАНГП-26 0,2; вода остальное .

Составы использованных реагентов ПАНГП-26 приведены в табл. 4.

Из сопоставления данных, представленных в табл. 3, с результатами обработки этих растворов реагентом- прототипом в табл. 5 следует, что при использовании реагента ПАНГП-26 его расход для достижения сопоставимых параметров буровых растворов значительно ниже.

Преимуществом реагента ПАНГП-26 перед К-9, как это следует из сопоставления результатов, изложенных в табл. 6 и 7, является его более высокая солестойкость.

Реагент ПАНГП-26 позволяет эффективно снижать водоотдачу буровых растворов и регулировать их структурно-механические свойства.

В табл. 1-7 использованы следующие условные обозначения: УВ - условная вязкость, с; СНС - статическое напряжение сдвига, мГ/см ; В - водо- 0 отдача, см ; р- плотность, г/см ; К - толсцина фильтрационной коронки, мм; рН - водородный показатель; О - суточные отстой, %.

I 5 Формула изобретения

1. Реагент для обработки бурового раствора, содержащий полиакрилонит- рил, гидроксид натрия и воду, о т 5

лью повьш1ения стабилизирующей способности реагента при одновременном по- .вьш1ении его солестойкости, он допол- нительно содержит никель азотно-кис- лый и персульфат калия или персульфат натрия, или персульфат аммония при

следующем соотношении ингредиентов,

мас.%:

Полиакрилонитрил 4-5 Гидроксид натрия 4,2-4,6 Никель азотно-кислый 0,5-1,0 Персульфат калия или персульфат натрия,или персульфат аммония 0,5-1,5 ВодаОстальное

2. Способ получения реагента для обработки бурового раствора, включающий смешение полиакрилонитрила с

513483656

раствором гидроксида натрия при на- процесса, в реакционную смесь вводят Гревании реакционной смеси, о т л и - последовательно при 60-65 С никель чающийся тем, что, с целью азотно-кислый и персульфат калия,или

персульфат натрия, или персульфат амповьшения выхода целевого продукта при одновременной интенсификации

К-9 K, + NKNOj)

К-9 -ь NKNO,) + ,jO (реагент 11АНГП-26)

3

4

К-9 + NiCNOj), К-9 +

процесса, в реакционную смесь вводят последовательно при 60-65 С никель азотно-кислый и персульфат калия,или

персульфат натрия, или персульфат аммония.

Таблица 1

в в

с

« Н

с я) ь

OJ X

u

о et О а

о

I

I

л

«5

:5

ц

e

.-

15

o:

5ll5

e«

/3

)

- - «-t-r- - -eN - -.--

О л Лмсчтг4.1оpnr

-tn p- O -vOO4 n -OOsCeO

iA «;r s3 4f-«rOfn-

Jf r lm tf lЛ OlЛlЛ m 4 NfЛ

f4(Nf4r f4nr-l«N(4(SC4 Mr4CNM r-4f4N

«окг-.«в«е «4Л1Л1Л« «г-.ео01Лво« гЧ1Л л«о1Л-.

(o f -4«oO« 0 4 1Л 1А-« «Ш -гГ « П1Л-4- 4 «

r rsi«nrlm «oinr.«««intn«cMaO(f nr4rч чr4 4 4cЧГ4rl(

9- 9t r O 9 lt 9t (У«Оч(

ooooooo ooooooo oooo

«ОГчГ 4ЛП Г 1Л- «Г Ю« Л 1Л - - - - - «- - «ч - M -

О еооооог -|Л ч «)О

( mmfO- rt- - fn r ro

r Ms nrtinr «o- iri e..

)«Аф С«Р44 « Р 4ф

oooooooooooooooooo (n- ns incnn

(4 r4« nM

8OflOO- mr tn0« AaoAQ0««p D тСМГ Г4СМСЧГ4ГМСЧГ4ГЧГМ(ЧП1МЫ Ч

OOm««1ЛМ Ш

)

oooooooooooooooooo

;l

i

чсчмм 1счл о1птЛл п пЛ о

19

1348365

20 Продолжение табл. 4

4

а т ч с я н

vO Л)

а

S

ч «о (« н

25

Бентонит 6

Реагент К-9 2 382,0 6,0 Вода остальное

Бентонит - 6

NaCl - 26 157,0 15,0

К-9 - 2

Вода остальное

134836526

Таблица 7

Изобретение относится к бурению скважин различного назначения. Цель изобретения - повышение стабилизирующей способности реагента при одновременном повьппении его солестойкос- ти, повьшение выхода целевого продукта при одновременной интенсификации процесса. В состав реагента входят полиакрилонитрил, гидроксид натрия, никель азотно-кислый, персульфат калия или персульфат натрия, или персульфат аммония и вода в следующем соотношении соответственно, мас.%: 4-5; 4,2-4,6; 0,5-1,0; 0,5-1,5; ос- тальное. Способ получения реагента предусматривает смешение полиакрило- нитрила с раствором гидроксида натрия при нагревании реакционной смеси.Далее последовательно в смесь при 60- 65 С вводят никель азотно-кислый и персульфат калия или натрия или аммония. Полученный реагент относится к разряду синтетических полимеров и получается за счет частичного сшивания макромолекул гидролизованного гидроксидом натрия полиакрилонитри- ла. При этом образуется полимер регулярной структуры в присутствии комплексообразователя - азотно-кис- лого никеля, и инициатора полимеризации - персульфатов натрия, калия, аммония. 2 с.п. ф-лы, 7 табл. (Л 00 00 со о ел