Способ приготовления утяжелителей для гидрофобноэмульсионных буровых растворов Советский патент 1991 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых и может быть использовано при приготовлении утяжелителей для буровых растворов на углеводородной основе СРУО). . Целью изобретения является повышение степени гидрофобизации утяжелителя и стабильности его при температурах до 180°С.

Прим ер. Для испытания берут исходный гидрофильный баритовый утяжелитель (барит) марки КБ-2 со еле дующими Ь) ико-химическими показателями:

Содержание сернокислого бария, % 93,4 Плотность, г/см3 4,39

Содержание влаги, % 0,5 Содержание водорастворимых солей, % 0,30 в том числе кальция, %0,05 Содержание остатка после просева на сите с сеткой № 009 К 78, 3 Содержание фракции 5 мкм, 7,4 Краевой угол смачивания 90 В качестве гидрофобизатора используют синтетические насыщенные карбо- новые кислоты с С21.30, имеющие следующие характеристики:

&

ю

СО

СО

О О

Кислотное число, мг КОН/г

Содержание жирных кислот, %

Содержание влаги, % Содержание механических примесей, % Содержание водорастворимых кислот, % Содержание неомыляеМЫХ, %

Температура плавления ,

100-125

f

Отсутствуе

0,2

Отсутствуе

11,35

55-66

Пробы барита (по 100 г) в фарфо- ровых ступках нагревают до 90,105, 130,150,170 С в сушильном шкафу в течение 30 мин.Затем при 80°С расплавляют навески синтетических жирных кислот (СЖК) в количестве 0,10; 0,25 0,50; 1,75 мас.% к массе барита, вливают в фарфоровые ступки с нагретым баритом и обрабатывают при перемешивании с помощью пестика до однородной массы.

После охлаждения проб проводят испытания на гидрофобность, заключающиеся в определении краевого угла смачивания капли воды на поверхнос ти барита по известной методике.

Кроме того. для оценки устойчивое ти гидрофобной оболочки на поверхности утяжелителя в условиях высокотемпературного бурения, барит, гидро фобизованный по предлагаемому спосо- бу, термостатируют в течение 6 ч пои 180°С в составе модели бурового раствора (при отсутствии другой твердой фазы). Затем барит после охлаждения выделяют из бурового раствора, высу- шивают и определяют краевой угол смачивания.

Результаты испытаний даны в табл.1 .

Из данных, приведенных в табл.1, следует, что краевой угол смачивания изменяется в зависимости от условий гидрофобизации. При этой оптимальными условиями, позволящими добиться наибольших значений краевого угла смачивания до и после термостатирова ния (142-146°), а значит наибольшей степени гидрофобизации и устойчивости гидрофобной оболочки в термальных условиях, являются предварительный нагрев барита в интервале 105-150 С и добавка СЖК в количестве 0,25- 1,25% мас.%.

0

0

0

5

5

На поверхности бапита, гидрофоби- зованного сульфонолом НП-3 по мето- дике, описанной в известном способе, краевой угол смачивания составляет менее 90°, что свидетельствует о слабой степени гидрофоОизации поверхности.

Для проверки эксплуатационных качеств утяжелителя, полученного по предлагаемому способу, готовят пробу гидрофобизованного барита, содержащего 0,50 мас.% СЖК.

Проверку осуществляют при утяжелении исходного эмульсионного бурового раствора на углеводородной основе состава, мас.%:

Дизельное топливо 39

Пресная вода49

Хлористый кальций 6

Эмульгатор (окисленный петролатум 2

Окись кальция4

Исходные РУО утяжеляют баритом, гидрофобизованным по предлагаемому способу, и для сравнения баритом, гид- робобизованным по известному способу до плотности 1,60 г/см и подвергают термостатированию в течение 6 ч при 180°С.

Полученные результаты представлены в табл.2.

При сопоставимых значениях условной вязкости (т) и статического напряжения сдвига (СНС) показатель электростабильности (Э), характеризующий аг- регативную устойчивость эмульсии, а значит и устойчивость гидрофобного покрытия частиц утяжелителя, гидрофобизованного по предлагаемому способу, в 2 раза выше, чем при использовании утяжелителя, гидрофобизовапного по известному способу.

Описанный эффект повышения степени гидрофобности и устойчивости гидрофобного покрытия в условиях высоких температур при применении способа гидрофобизации согласно предлагаемому способу подтверждается в аналогичных испытаниях с другими, менее распространенными по сравнению с баритом (BaSO,) утяжелителями, такими как магнетит (), гематит (Fe20).

Применение предлагаемого способа по сравнению с известным позволит наряду с удешевлением способа получить более эффективный гидрофобный утяжелитель, соответствующий требованиям

бурения п условиях высоких температур.

Формула изобретения

Способ приготовления утяжелителей для гчдрофобно-эмульсионных буровых растворов, включающий обработку при перемешивании баритового или железистого утяжелителя органическими кислотами, отличающийся

1629306

тем, что, с ЦРЛЬЮ повышения степени гидрофобизации утяжелителя и стабиль ности при температурах до 180°, утяжелитель предварительно нагревают до 105 150°С, а в качестве органических кислот используют расплав синтетических насыщенных карбоновых кислот, содержащих 21-30 атомов углерода в углеводородной цепи, в количестве 0,25-1,25 мас.%.

Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для приготовления утяжелителей для буровых растворов на уг- леводородной основе. Цель - повытое ние степени гидрофобизации утяжели - теля и стабильности его при температурах до 180°С. Для этого барит или железистый утяжелитель,нагретый предварительно до 105-150°С, обрабатывают расплавом синтетических насыщенных карбоновых кислот с содержанием в углеводородной цепи от 21 до 30 атомов углерода в количестве 0,25-1,25 мас.%. Наряду с удешевлением способ позволяет получать более эффективный гидрофобный утяжелитель, соответствующий требованиям бурения в условиях высоких температур. 2 табл. V)

Краевой угол смачивания при концентрации СЖК, % мае. к массе барита

0,10

0,25 I 0,50 1,25 | 1,

50

12 90

910 С90

90

90

С22

90

143

100

143 143

143 143

143 143

146

105

U6 146

146 146

145 146

142 100

142 Hi

142 142

142 142

131 90

131 1ST

131 131

131 131

90 105 130 150

170 эо jjo гзо m jjs

90130 130131125

Примечание. В числителе приведен краевой

угол смачивания барита до тер- мостатирования, в знаменателе - после термостатирования при 180°С в течение 6 ч.

Т я 0 л и ц а 2

аЈ.

Утяжелитель Л,г/см Т, с СНС, кг/см Э, В

1 мин 10 мин

Предлагаемый 1,6 78 17 29 400 Известный 1,6 71 13 27 200

1

Составитель Л, Бестужева Редактор Н. Гунько Техред М.Дндык КорректорН. Ревская

Заказ 409Тираж 414Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,Ю1

50

142 100

142 Hi

142 142

142 142

131 90

131 1ST

131 131

131 131