Способ получения реагента для безглинистых буровых растворов Советский патент 1991 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам получения реагентов для обработки буровых растворов, используемых при бурении геологоразведочных скважин.

Цель изобретения - улучшение ка- чества реагента за счет повышения его флокулирующей и ингибирующей способности .

Способ заключается в дезинтегратор- ной обработке при частоте вращения роторов 6000-12000 предварительно приготовленной сухой смеси поли- акриламида и сульфата или хлорида алюминия или сульфата алюминия-калия в количестве 0,25-3,0 мае.ч, неорганического электролита на 1 мае.ч. полиакриламида.

В табл„1 приведены результаты испытания реагента в сравнении с известными, в табл.2 - данные по обработке

различных типов промывочных жидкостей реагентами.

Способ осуществляют следующим образомо

Смесь полиакриламида (ПАА) сухого и соли алюминия в сухом твердом виде при указанном соотношении перемешивают в однократном цикле, что составляет 0,06-0,1 с, в дезинтеграторе типа Д-73, имеющем 4-рядные противоположно вращающиеся роторы, при частоте вращения 6000-12000 мин Способ может быть реализован также на других типах дезинтеграторов для твердых дисперсных материалов, об ее- печивающих необходимую частоту вращения роторов, т„е. соответствующую энергию физико-механической активации исходных компонентов.

Для осуществления способа достаточ на влажность исходных ингредиентов, обусловленная соответствующими ГОСТами или ТУ. Например, для ПАА она находится в пределах 10-15 мас.%, сульфата алюминия - до 1,5-2,0 мас.%, хлорида алюминия 3,0 мас.% и алюмока- лиевых квасцов 4,0 мас.%.

Пример. Смесь, содержащую . 25 г полиакриламида и 75 г сульфата алюминия, загружают в дезинтегратор Д-73 и перемешивают при частоте вращения роторов 12«103 мин (реагент 1, табл.1) .

Положительный эффект способа достигается в интервале частоты вращения роторов дезинтегратора (6-12)- 103 мин так как при меньшей частоте вращения (реагент 6) и, соответственно, низкой энергии активации конечный продукт получается неоднородным. При большей частоте вращения (реагент 7) в результате локального перегрева и полной деструкции полимера с последующей жесткой сшивкой получают плохо растворимый продукт, содержащий спекшиеся куски. Рациональным соотношением полимера и соли алюминия является 1:(0,25-3,0), что соответствует содержанию ингредиентов, мас.%: полиакриламид 25-80; соль алюминия 25-75. При большем соотношении (реагенты 8 и 17) резко ухудшается качество реагента, в том числе ингиби- рующие и флокулирующие свойства. При меньшем соотношении (реагенты 9, 13 и 18) качество реагента также ухудшается за счет снижения флокулирующих

0

5

5

0

и консолидирующих свойств. Опыты 23- 30 (табл.) указывают на проявление при осуществлении способа сверхсуммарного эффекта.

Раздельная дезинтеграторная активация ПАА и сульфата алюминия (реагенты 24 и 26) практически не изменяет их ингибирующие и флокулирующие свойства по сравнению с исходными реагентами (реагенты 23 и 25). Композиции комплексного реагента (реагенты 27 и 28), включающие один из ингре-- диентов, прошедших активацию, по своим параметрам отличаются незначительно и имеют величины значительно ниже предлагаемого реагента (реагент 29) при равных концентрациях компонентов и количестве введения в безглинистуто промывочную жидкость. Огенка эффективности и качества реагента осуществляется измерением технологических параметров 0,5%-ного раствора в лабораторных условиях. Условную вязкость (УВ), показатель фильтрации (В) и статическое напряжение сдвига (СНС{/{0) определяли по известным методикам „

Ингибирующие свойства оценивают коэффициентами набухания бентонита по формулам:

К

К - Н. Kl m

35

тт - RZ W - ,

1

40

45

Ю

55

Г

где К. - степень набухания, показывающая во сколько раз увеличивается объем сухих частиц глины (бентонита); К. - показатель набухания, показывающий объем жидкости, поглощаемой единицей массы глинистых частиц, см3/г; W - показатель интенсивности на- „бухания см3/г4ч;

V - объем связанной жидкости, л(

см3;

V0 - объем сухой пробы, см3;

m - масса сухой пробы, г; с - время набухания, ч. Ингибирующие свойства оценивают также способностью консолидировать (закреплять) разрушенные и слабосвязанные породы критерием Р по следующей методике о Навеску раздробленного до фракции 0,3-0,4 мм керна горных пород объемом 20 см3 смачивают 5 см3 промывочной жидкости испытуемого соетава„ Затем формируют цилиндрический образец площадью 4,9 см2 (высота

3,8 см) и определяют предел его прочности на сжатие Р (Па) из выражения

где F - нагрузка разрушения, Hj S - площадь образца, м2.

Флокулирующие свойства определяют по следующей методике. В стеклянный цилиндр объемом 100 см3 заливают 50 см3 бентонитовой суспензии (4,0 мас.% сухого бентонита) и доливают 50 см3 исследуемого бурового раствора Содержимое цилиндра встряхивают в течение 50 с, а затем определяют время осветления (мин) 50% объема смеси.

В табЛо2 приведены свойства трех типов промывочных жидкостей, обработанных реагентами 2511 и 15(табл.1 в сравнении с известными, в том числе силикатной безглинистой, низкотем пературостойкой и алюмополимерной промывочной жидкости соответственно.

Как следует из данных табл.1 и 2 реагент, полученный по предлагаемому способу, по сравнению с известными способами характеризуется улучшенным качеством при меньшем расходе на обработку различных типов буровых растворов. При этом отмечается повышение ингибирующих свойств, т.е. уменьшение коэффициентов и интенсивности набухания (К, К и W) по средним значениям в 1,39, 1,5 и 1,64 раза соответственно. Консолидирующие свойства (Р) возрастают в 1,3 раза, а флокулирующие свойства - до 23,8

32968

|

10

раза. .Оптимальной концентрацией реагента по предлагаемому способу в различных типах промывочных жидкостей является 0,25-0,5 мас.%, а для известного реагента 0,5-1,0 мас.%. Предлагаемый реагент в отличие от известного представляет собой водорастворимый порошкообразный реагент, незамерзающий при отрицательных температурах и обеспечивающий удобство транспортирования и минимальные затраты на хранение. Применение реагента позволяет повысить ме, г ханическую скорость бурения за счет уменьшения концентрации твердой фазы в буровых растворах путем интенсивной флокуляции и ускоренного осаждения частиц, предупреждения их диспер20 гирования и накопления в циркулирующем буровом растворе в процессе бурения о

Формула изобретения

25

Способ получения реагента для безглинистых буровых растворов включающий приготовление сухой смеси по- лиакриламида и неорганического элект- 3Q ролита с последующим ее дезинтегрированием при частоте вращения роторов 6000-12000 , отличаю- щ и и с я тем, что. с целью улучшения качества реагента за счет повышения его флокулирующей и ингибирую- щей способности, в качестве неорганического электролита он содержит сульфат или хлорид алюминия или сульфат алюминия-калия в количестве 0,25- 3,0 маСоЧ. неорганического электролита на 1 мае.ч, полиакриламида,

Т а б л н ц л 1

35

40

Продолжение табл.1

Продолжение табл.2

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для обработки буровых растворов, используемых при бурении геологоразведочных скважин. Цель - улучшение качества реагента за счет повышения его флокулирующей и ингибирующей способности. Осуществляют приготовление сухой смеси полиакриламида и неорганического электролита с последующим ее дезинтегрированием при частоте вращения роторов 6000-12000 . При этом в качестве неорганического электролита используют сульфат или хлорид алюминия-калия в кол-ве от 0,25 до 3,0 мае.ч. неорганического электролита на 1 мае,ч. полиакриламида. При приготовлении реагента смесь полиак- риламида сухого и соли алюминия в сухом твердом виде при соотношении 0,06-0,1 перемешивают в дезинтеграторе типа Д-73, имеющем 4-рядные про- тивоположно вращающиеся роторы. Использование данного реагента позволяет повысить механическую скорость бурения. 2 табл. е (Л

ВизкотитературостоЯкая промывочная жидкость (рН 7)

Pcareer 20 ЯаОН Карбамид Вода

0,5 0,1 15,0 Остал -, вое

217,0О/О1,03 0,40 0,166,7

15.0