Промывочная жидкость Советский патент 1990 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к промывочным жидкостям, используемым при бурении скважин, преимущественно геолого-разведочных, на твердые полезные ископаемые.

Цель изобретения - улучшение качества жидкости за счет повышения ее стабильности.

Промывочную жидкость, содержащую, мас.% от массы жидкости: глина 2, ГИАБС 0,2 со степенью гидролиза 30% и содержанием бутадиен-стирольных звеньев 1,5 мас.% от массы полимера, готовят при температуре 21 С следующим образом.

В сосуд наливают 1000 г воды, вводят 20 г глины, перемешивают 15 мин, вводят 2 г ГИАБСА свежего без замораживания-размораживания и перемешивают смесь 15 мин.

ГИАБС синтезируют следующим образом.

При работающей мешалке в реактор подают расчетное количество водной дисперсии бутадиен-стирольного каучука и раствор инициатора. Затем подают расчетное количество нитрила акриловой кислоты. При определенной температуре в течение 15-20 мин в реакционную массу вводят расчетное

СП

Јь

ОЭ N5

количество водного раствора активатора. Компонентами катализаторной системы являются персульфат калия и тиосульфат натрия. По завершении реакции полимеризации для отделения непрореагировавшего мономера суспензию полимера нагревают до более высокой температуры.

Далее проводят реакцию щелочного гидролиза при 98-100°С, молярные соотношения CN : NaOH 1:0,6-0,8; продолжительность гидролиза 90 - 120 мин.

ГИАБС соответствует следующей боутто-формуле:

Изобретение относится к промывочным жидкостям, используемым при бурении скважин, преимущественно геологоразведочных, на твердые полезные ископаемые. Цель - улучшение качества промывочной жидкости за счет повышения ее устойчивости при одновременном снижении ее токсичности. Промывочная жидкость содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: глина 2,0 - 4,0

продукт гидролиза полиакрилонитрила, привитого к бутадиен-стирольному каучуку со степенью гидролиза 30 - 50% и содержанием бутадиен-стирольных звеньев (на сухое вещество) 1,5 - 2 мас.% 0,2 - 0,5 и вода - остальное. Использование жидкости позволяет повысить показатели устойчивости суточного отстоя, стабильности и фильтрации, а также улучшить природоохранные свойства. 1 табл.

- снг-сн)Нснг -cHjpfcHj -сн сн-снг -c.H-cHt}jfCONH,

COONa

где п 1000-1500; х 50-70 молД; у 30-50 молД; г 1,5-2,0 мае Д. Введение в промывочную жидкость указанного полимера позволяет повысить ее качество благодаря лучшей (по сравнению с гипаном) стабилизирующей способности, сохранению этой способности в течение нескольких лет (в то время как зарубежные акриловые полимеры имеют срок гарантии от k до 6 мес) , а также при замораживании- размораживании.

Затем по известным методикам измеряют суточный отстой (ТУ 25-08259- 67), стабильность (ТУ 25-08261-67), плотность (ТУ 25-085 3-69), показатель фильтрации-водоотдачи (ТУ 25- 08260-67), толщину фильтрационной корки (микрометром), условную вязкость (ГОСТ 9070-75, ГОСТ 8 20-70). Результаты измерений этих параметров промывочной жидкости приведены в таблице. Численные значения всех парамеров удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к ним. Промывочная жидкость с гипаном (0,2%) имеет неудовлетворительные значения следующих параметров: суточный отстой Й%, фильтрация - водоотдача 22 см3/ /30 мин, по значениям стабильности, толщины фильтрационной корки предлагаемая жидкость превосходит жидкость прототип.

Нижним пределом содержания глины в предлагаемой жидкости было 2 масД от массы жидкости, что обусловлено необходимостью получения определенного значения не только суточного отстоя (0%), но и фильтрации-водоотдачи (не более 12 см3/30 мин). При уменьшении содержания глины эти показатели возрастают.

Нижний предел содержания ГИАБСА 0,2 масД от массы жидкости обуслов0

5

0

5

0

5

0

5

лен тем, что при меньшем его количестве предъявляются стабилизирующие свойства прототипа, то есть при меньших концентрациях появляется суточный отстой, показатель фильтрации-водоотдачи становится больше 12 см3/30 мин.

Нижний предел содержания в ГИАБСе бутадиен-стирольных звеньев 1,5 масД обусловлен тем, что при меньшем их содержании ГИАБС по стабилизирующим свойствам становится аналогичным прототипу. Нижний предел степени гидролиза ГИАБСа, равный 30%, обусловлен тем, что при меньшей степени гидролиза ухудшается гомогенность раствора полимера, появляются комки, сгустки вследствие неполной растворимости полимера при этой степени гидролиза.

Верхний предел содержания глины обусловлен требованием умеренности расхода алмазов в породоразрушающем инструменте и оптимальной проходки одним породоразрушающим инструментом, так как эти показатели зависят от содержания глинистой твердой фазы в растворе.

Верхний предел содержания ГИАБСа 0,5 масД обусловлен необходимостью обеспечения определенной продолжительности бурения скважины без дополнительной обработки жидкости реагентом. Верхний предел содержания бутадиен-стирольных звеньев 2 масД от массы полимера обусловлен тем, что при больших значениях образуется неоднородная водно-полимерная система, в которой появляются нерастворяющиеся сгустки полимера вследствие его сшивки с бутадиен-стирольными фрагментами. Верхний предел степени гидролиза 50% обусловлен тем, что для данного сополимера это является максимально возможным технологически.

Составы промывочных жидкостей, представленных в таблице (пп.10-12), готовят по способу, описанному выше. Однако в этих примерах для исследования влияния отрицательных температур на технологические свойства ГИАБСа и промывочных жидкостей с ним водный раствор ГИАБСА подвергался заморажи25

ванию при температуре -10 С, выдержи- JQ рольные звенья. Они предопределяют вался при этой температуре 2k ч, потом размораживался при температуре +21°С, а при достижении температуры полимерного раствора +21°С вводился в промывочную жидкость. Численные значения параметров промывочных жидкостей приведены в таблице1 (пп. 10-12). Практически они не уступают параметрам жидкостей с ГИАБСом без его замораживания (таблица, пп.7-9), то есть удовлетворяют требованиям, и превосходят параметры жидкостей с гипаном, подвергавшимся замораживанию-размораживанию (таблица, пп.4-6). В этом случае у гипана показатели суточного отстоя стали равными 10-60%, а стабильности - от 5 до 75 кг/м3, что недопустимо.

Положительные результаты опытов с замораживанием-раомораживанием ГИАБСа были получены и в полевых условиях, когда раствор ГИАБСа в больших объемах (до 10 т) подвергался естественному замораживанию при температурах -10; -15, -25°С с последующим размораживанием, после этого готовили промывочные жидкости с параметрами, не уступающими данным пп.7-12 таблицы.

Потеря устойчивости известной промывочной жидкости на основе гипана обусловлена конформгционными изменениями макромолекул гипана при понижении температуры. Эти изменения соизмеримы С расстоянием как между амидными и карбоксильными так и межмолекулярными группами. Известно, что амидные группы в растворе способны заряжаться положительно за счет ионов водорода. При сближении прото- низированных амидных и карбоксильных групп возможно образование макромоле- кулярных ассоциатов, которые при повышении температуры не разрушаются, при этом карбоксильные группы не участвуют в стабилизации глинистой

образование определенной макромолек лярной структуры, в которой карбоксильные группы не теряют способнос стабилизировать глинистую дисперсию

15 Последнее наблюдается в рассмотренн эксперименте.

Таким образом, из приведенных пр меров видно, что введение в промыво ную жидкость ГИАБСа позволяет улуч20 шить показатели устойчивости промывочных жидкостей - суточного отстоя стабильности, а также фильтрации-во доотдачи.

Кроме того, использование предла гаемого состава промывочной жидкост позволяет улучшить ее токсикологиче кие свойства, то есть она становитс более экологичной.

30 формула изобретени

Промывочная жидкость на водной основе, включающая глину и полимер, отличающаяся тем, что, 35 с целью улучшения качества жидкости за счет повышения ее стабильности при одновременном снижении ее токсичности, она в качестве полимера содержит привитый к бутадиен-стирол 40 ному каучуку продукт гидролиза поли акрилонитрила со степенью гидролиза 30-50% и содержанием бутадиен-сти- рольных звеньев (на сухое веществсО 1,5-2,0 мас.%, при следующем соот- 45 ношении компонентов, мас.%:

Глина2,0-,0

Привитый к бутадиен- стирольному каучуку продукт гидролиза 50 полнакрилонитрила со степенью гидролиза 30-50% и содержанием бутадиен- стирольных звеньев (на сухое вещество) 0,2-0,5 ВодаОстальное

55

7 6216

дисперсии, наблюдается потеря устойчивости промывочной жидкости.

В поедлагаемой промывочной жидкости с использованием ГИАБСа в нем с понижением температуры также происходят конформационные изменения, однако взаимодействию карбоксильных и амид- ных групп препятствуют бутадиен-сти

рольные звенья. Они предопределяют

образование определенной макромолеку- лярной структуры, в которой карбоксильные группы не теряют способности стабилизировать глинистую дисперсию.

Последнее наблюдается в рассмотренном эксперименте.

Таким образом, из приведенных примеров видно, что введение в промывочную жидкость ГИАБСа позволяет улучшить показатели устойчивости промывочных жидкостей - суточного отстоя, стабильности, а также фильтрации-водоотдачи.

Кроме того, использование предлагаемого состава промывочной жидкости позволяет улучшить ее токсикологические свойства, то есть она становится более экологичной.

формула изобретения

Промывочная жидкость на водной основе, включающая глину и полимер, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества жидкости за счет повышения ее стабильности при одновременном снижении ее токсичности, она в качестве полимера содержит привитый к бутадиен-стироль- ному каучуку продукт гидролиза поли- акрилонитрила со степенью гидролиза 30-50% и содержанием бутадиен-сти- рольных звеньев (на сухое веществсО 1,5-2,0 мас.%, при следующем соот- ношении компонентов, мас.%:

Глина2,0-,0

Привитый к бутадиен- стирольному каучуку продукт гидролиза полнакрилонитрила со степенью гидролиза 30-50% и содержанием бутадиен- стирольных звеньев (на сухое вещество) 0,2-0,5 ВодаОстальное

U1

-в-o

NJ