Буровой раствор Советский патент 1988 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к буровым растворам, применяемым при бурении скважин на нефть и газ, содержащие сероводород и углекислый газ.

Целью изобретения является повышение поглотительной способности раствора по отношению к сероводород и устойчивости его к углекислотной агрессии при одновременном сохране- НИИ технологических свойств раствора.

Раствор содержит в качестве поглотителя твердый остаток или обожженный остаток содового производст- ва при следующем соотношении ингредентов, мас.%:

Глина3,0-10,0

Карбоксиметил- целлюл03а,

КМЦ-600 0,2-1,0 Конденсированная сульфидспир- товая барда 0,1-1,0 Твердый остаток или обожженный- остаток содового производства0,5-10,0 Вода Остальное Твердый остаток содового произвоства (ТОС) является многотоннажным отходом и представляет собой соединения поливалентных металлов следующего состава, %:

ге твердого остатка содо40-603-6

20-25 4-6 1-2

вого производства протекают процессы дегидратации и декарбонизации, в результате чего остаток имеет состав, приведенный в табл. 1.

Содержащиеся в ТОС соединения поливалентных металлов взаимодействуют с сероводородом с образованием труднорастворимых неагрессивных сульфидов, выпадающих в осадок.

Окислы металлов, образующиеся при прокаливании твердого остатка содового производства .при гидратации образуют гидроксиды металлов, повышающие значение показателя рН суспензий

Гидратация прокаленного (обожженного) (ТОС) в воде продолжается в течение суток, но интенсивно в течение первого часа, о чем свидетельст

вуют показатели рН входных суспензий ТОС (см. табл. 2).

Обжиг твердого остатка содового производства осуществлен во вращающихся печах обжига при 650-750°С.

Поглотительная способность по отношению к твердого остатка содового производства проверена в водных суспензиях с различными значениями рН суспензий.

П р.и м е р 1. В склянку Дрекселя заливали 100 мл воды, регулятор рН и 1% поглотителя . Через суспензию барботировали I H,,S. После

5

0

5

0

5

л

завёршения реакции нейтрализации в суспензии поглотителя подсчитывали количество необратимо поглотившегося H-S с образованием нерастворимых сульфидов.

Поглотительная способность по отношению к Ef.5 твердого остатка содового производства в водных сус- пензиях приведена в табл. 3.

Таким образом, ТОС обладает большей поглощающей способностью по отношению к Н S по сравнению с известным поглотителем (колчеданные огарки) . .

Поглотительная способность по отношению к H-S значительно возрастает у обожженного ТОС.

Для проверки эффективности погло- Е(ения сероводорода в буровых растворах исследованы составы глинистого бурового раствора, содержащие в качестве регулятора рН и поглотителя сероводорода - обожженный ТОС.

В лабораторных условиях готови- 0 -ПИ буровой глинистый раствор, через который барботировали сероводород. После завершения реакции поглощения HnS проводили контроль HpS и сульфидов в составе раствора и под- 5 счет поглотительной способности бурового раствора по отношению к H-S с образованием сульфидов тяжелых металлов, выпадающих в осадок.

Пример 2. Буровые растворы готовят :Следующим образом. В фарфоровый стакан наливают расчетное количество воды 86,7-90,8%, затем добавляют в указанной последовательности расчетное количество глины 3-10%, понизителя водоотдачи (КМЦ- 600) 0,2-1,0%, понизителя вязкости (КССБ) 0,1-1,0%. После тщательного перемешивания воды, глины и реагентов в приготовленные составы

добавляют поглотитель сероводорода 10,0-0,5% который одновременно выполняет функции регулятора щелочности.

Составы буровых растворов представлены в табл. 4, а показатели свойств и поглотительной способности - в табл. 5.

Количество нейтрализующей серово- дород добавки зависит от количества сероводорода, поступающего в буровой раствор, и обеспечивает эффективную нейтрализацию H-S при рН -7 при расходе обожженного ТОС в количестве 0,5-10 мас.%.

Концентрация обожженного ТОС в составе бурового раствора составляет 0,5-10 мас.%. .

При концентрации ТОС менее 0,5 мас.% снижается поглотительная способность и незначительно повышается рН.

При концентрации ТОС более 10% прекращается рост поглотительной способности бурового раствора по отношению к , а также необходимо ограничить попадание в буровой раствор вместе с ТОС окиси кремния,вызывающее повышение абразивности раствора.

Буровой раствор, содержащий 3-10% глины, при добавке обожженного ТОС в количестве 0,5-10% имеет значение показателя рН 7,5-11,8 и хорошие показатели структурно-механических свойств и водоотдачи.

В табл. 6 приведены данные о влиянии H, на свойства раствора и поглотительной способности,в том числе бурового раствора с оксидом кальция (СаО).

Приведенные составы помещают в склянки Дрекселя и барботировдли через них газ,содержащий 30% сероводорода, при постоянном перемешивании растворов. Во всех опытах количество пробарботированного газа постоянное и составляет 10 объемов на 1 объем раствора.

После окончания реакции воздействия сероводорода на буровой раствор инертным газом отдувают свободный и физически растворенный сероводород в поглотительную склянку с хлористым кадмием. Затем замеряют параметры бурового раствора и йодометрическим методом определяют количество растворимых сульфидов и проскочивший серо

5

0

5

0

0

5

0

5

1/10

водород, а по разнице с количеством пропущенного сероводорода определяют осажденные сульфиды.

Из табл. 6 видно,что при воздействии сероводорода на буровые растворы происходит ухудшение их структурно- механических свойств. Контрольный буровой раствор (состав 1), имеющий показатели УВ 28, СНС, 17/24, Ф 4,. рН 7, после пропускания сероводорода изменил показатели УВ 104, СНС 84/126, Ф 6, рН 5,5.

При зтом поглотительная способность по отношению к сероводороду 0,6 г/л.

Буровой раствор (состав 2), имеющий показатели УВ 26, 29/35, Ф 4, рН 7,5, после пропускания сероводорода незначительно изменил технологические показатели: УВ 32, СНС 30/44, Ф 4, рН 7,3. Поглотительная способность по отношению к сероводороду 5,2 г/л. У бурового раствора,содержащего О,5%.СаО (состав 3), она составила 4,02 г/л и при этом показатели раствора после воздействия сероводорода значительно хуже, чем у раствора,содержащего в своем составе ОТОС.

Результаты опытов показали,что буровой раствор, имеющий в своем составе ОТОС, обладает большой поглотительной способностью по отношению к сероводороду при одновременном сохранении структурно-механических свойств, чем буровой раствор, содержащий в своем составе СаО,

Для подтверждения свойств бурового раствора предотвращать углекис- лотную агрессию бьши проведены лабораторные испытания с буровыми растворами (см. табл. 4) по следующей методике.

Приведенные составы бурового раствора помещали в склянку Дрекселя и барботировали через них углекислый газ при постоянном перемешивании раствора.

Через 1 объем бурового раствора пропущено 10 объемов углекислого газа.

После окончания реакции воздействия углекислого газа на буровой раствор инертным газом отдувают свободный и физически растворенный СО в поглотительную склянку раствором NaOH, замеряют параметры и в отобранном фильтрате бурового раствора

определяют количество растворимых карбонатов и бикарбонатов путем подсчета на основе титрования соляной кислотой с использованием индикаторов фенолфталеина и метилоранжа,

Для проведения лабораторных испытаний используют сжатый углекислый газ из баллона.

. Данные лабораторных исследований приведеньав табл. 7.

Из табл. 7 видно, что при воздействии углекислого газа на буровой раствор происходит его коагуляцион- ное загущение. Добавка обожженного ТОС предотвращает рост вязкости и статического напряжения сдвига за счет осаждения растворимых карбонатов и бикарбонатов.

Применение предлагаемого состава бурового раствора при незначительных материальных затратах предотвращает осложнения, связанные с проявлением сероводорода и углекислого газа и обеспечивает требуемые сани- тарно-технические нормы на буровой. При этом поглотитель сероводорода выполняет функции регулятора рН бурового раствора, в результате чего исключается необходимость использования другого реагента-регулято- да рН.

При достаточно высокой поглотительной способности в широком диапазоне рИ (6-12) обожженный ТОС в составе бурового раствора повышает значение показателя рН, способствует получению хороших структурно-механических показателей при низком содержании глинистой фазы (3-10%) за счет дополнительного структуриро- вания кристаллической твердой фазой гидроксидов тяжелых металлов.

Формула изобретения

Буровой раствор, содержащий глину, воду, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ-600, конденсированную сульфидспиртовую барду и поглотитель сероводорода, отличающийся тем,что, с целью повышения поглотительной спо- со.бности раствора по отношению к сероводороду и устойчивости его к уг- лекислотной агрессии при одновременном сохранении технологических свойств раствора, он содержит в качестве поглотителя сероводорода. твердый остаток или обожженный твердый остаток содового пронзйодства при следующем соотношении компонен- тов, мас.%:

Глина.3,0-10,0

Карбоксиметилцеллюлоза,,

КМЦ-600 0.,2-1,0 Конденсированная сульфидспиртовая барда 0,1-1,0 Твердый остаток или обожженный твердый остаток содового производства 0,5-10,0 Вода. Остальное

Изобретение относится к области бурения скважин на нефть и газ.Цель изобретения - повьшение поглотительной способности раствора по отношению к .сероводороду и устойчивости его к углекислотной агрессии при одновременном сохранении технологических свойств раствора. Он содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: глина 3,0-10,0; карбок- симетилделлюлоза (КМЦ 600) 0,2-1,0; конденсированная сульфидспиртовая барда 0,1-1,0, твердьй остаток или обожженный твердый остаток содового производства 0,5-10,0; вода остальное. Твердый остаток используют в качестве поглотителя сероводорода. Раствор готовят путем постепенного ввода в воду компонентов при постоянном тщательном перемешивании. Кол- во нейтрализующей сероводород добавки зависит от кол-ва сероводорода, поступающего в буровой раствор.Применение последнего при незначительных материальных затратах предотвращает осложнения, связанные с проявлением сероводорода и углекислого газа, и обеспечивает требуемые санитар но-технические нормы на буровой. 7 табл. (Л 00 00 СХ) 4

. SiOg Fe,0g СаО MgO SOg NagO К,0 Cl п.п.п 17,7 3,34 1,06 44,9 2,19 1,9 0,39 0,30 0,11 3,8 7,1 15,5 2,61 1,27 65,9 3,02 2,9- 0,42 0,80 0,30 5,86 10,4

Т a б л и ц a 2

Таблица 1

ТаблицаЗ

Таблица

Примечание. В числителе даны параметры до пропускания,

в знаменателе - после пропускания сероводорода.

Таблица

Та блица 6