Способ приготовления реагента для безглинистого минерализованного бурового раствора на основе карбоксилсодержащего эфира целлюлозы Советский патент 1991 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам для вскрытия продуктивных горизонтов в условиях минеральной агрессии.

Цель изобретения -улучшение качества реагента, обеспечивающего снижение начальной фильтрации и проникновения его в пласт.

Реагент содержит, мас.ч.: шлам-лигнин :щелочь: не о рганическая кислота (HCI) 1:(016-0,64):(01-0,4).

Способ приготовления реагента заключается в обработке шлам-лигнина водным раствором едкого натра, а затем к полученной пасте добавляют концентрированную соляную кислоту. Затем полученный реагент вводят в предварительно приготовленный раствор эфира целлюлозы (КМЦ, КМОЭЦ) в виде пасты активированного шлам-лигнина и засолоняют хлоридом натрия или калия,

Экспериментальные исследования позволили определить оптимальный состав реагента и бурового раствора

Шлам-лигнин является отходом производства целлюлозно-бумажных комбинатов состава, мас.%: лигнин 50-60; активный ил 18-20: зола в пересчете на А120з10-15; целлюлозное волокно 8-10: полиакриламид 2-3.

Дли получения активной формы шлам- лигнина порошкообразный шлам-лигнин обрабатывают последовательно едким натром и соляной кислотой. При обработке раствором едкого натра содержащийся в шлам-лмгнине неактивный оксид алюминия растворяется, превращаясь в гидроксид алюминия, а затем в алюминат натрия по схеме:

АвОз + BNaOH + (OH4 + 6NaOH,

причем для перевода гидроксида алюминия, содержащегося в шлам-лигнине в количестве 0,10-0,15 г, требуется в Соответствии со стехиометрией 0,31-0,47 г NaOH. Часть алюмината натрия переводят в более активную форму - в хлорид алюминия, обрабатывая щелочной шлам-лигнин соляной кислотой:

(OH)4 + 4HCHAICl3+NaCI + 4H20.

При этом количество кислоты подбирают таким образом, чтобы диссоциированных в растворе трехвалентных катионов алюминия, образующихся в результате вышеуказанной реакции, было достаточно для связывания карбоксильных групп полимеров- карбоксиметилцеллюло- з ы или карбоксиметилоксиэтилцеллюлозы, Перевод всего алюмината натрия в хлорид алюминия нецелесообразен, так как при этом значительно снижается рИ среды, вследствие чего происходит высаживание набухших в щелочном растворе целлюлоз- ных волокон, Оптимальное количество со- ляной кислоты для обработки 1 г шлам-лигнина, найденное экспериментально, равно 0,1-0,4 г, При этом соотношении образуется 0,09-0,38 г AlCIs, что вполне хватает для сшивки карбоксильных групп эфиров целлюлозы в предлагаемом буровом растворе (например, для сшивки реакционноспособных групп 1 г КМ Ц со степенью полимеризации 700 и степенью за- мещения 85 достаточно 0,09 г АЮз, для КМОЭЦ - 0,08 г). Избыток ионов А13+ +необ- ходим для присоединения к образованной алюминиевой соли КМЦ (КМОЭЦ) лигно- сульфонатов. Таким образом, оптимальное соотношение шлам-лигнина, едкого натра и соляной кислоты составляет 1:(0,16- 0,64):(0,1-0,4).

При взаимодействии активированного шлам-лигнина с водорастворимыми эфира- ми целлюлозы происходит пространственная сшивка макромолекул по карбоксильным группам с помощью выделившихся из шлам-лигнина катионов алюминия (предполагаемая схема):

R S03-A1

SO,R

где R - СбН702(ОН)2ОСН2- СбН702(ОН)(ОСН2СН2ОН ОСН2- ;

или

R - фенилпропановый фрагмент лигно- сульфоната.

В результате такого взаимодействия образуются более крупные надмолекулярные агрегаты эфиров целлюлозы, способные химически связывать низкомолекулярные лиг- носульфоновые кислоты, Присутствующие в шлам-лигнине целлюлозные волокна выполняют роль армирующего материала. Полученные таким образом армированные полимерминеральные структуры обладают достаточной прочностью и устойчивостью. Полидисперсность полимер-минеральных агрегатов обуславливает повышенную коль- матирующую способность безглинистого бурового раствора.

Кольматирующие свойства полимерных буровых растворов оценивают по показателю начальной фильтрации, который численно равен величине объема фильтрата (V0 ) накопленного за период начальной фильтрации (Т0) полимерного бурового раствора через естественный песчаник, отнесенного к единице фильтрующей поверхности. Величины Т0 и V0 находят из зависимости объема фильтрата (V) от времени (Т), начальный участок которой хорошо описывается уравнением V а-Ть, где а и b - константы. Графоаналитически определяют величину Т Т0, при увеличении которой искажается указанная выше зависимость, а также константы уравнения, Среднюю глубину (L) проникновения полимера в паровое пространство пород рассчитывают, исходя из допущения о равномерном заполнении раствором, содержащим полимер, эффективного объема пор (Vn0p) образца длиной (I), по следующему выражению: L - , При этом учитывают,

что по завершении начальной фильтрации в проницаемую среду проникает только фильтрат раствора, а на входных уча- стках поровых каналов формируется фильтрационная корка (пленка),

В табл.1 приведен состав и свойства полимерных буровых растворов,

В табл.2 представлены кольматирую- щие свойства полимерных буровых растворов.

Способ приготовления реагента обеспечивает снижение материальных затрат на приготовление и поддержание необходи- мых технологических параметров промывочной жидкости в процессе ее применения за счет сокращения суммарного расхода наиболее дорогого компонента раствора - высокомолекулярного соединения, в среднем в два раза.

Одновременно повышается надежность вторичного вскрытия продуктивных горизонтов перфорацией за счет более чем двукратного уменьшения глубины проникновения полимера в поровое пространство пород, о чем свидетельствует двукратное увеличение коэффициента восстановления проницаемости и , как следствие, повышается продуктивность скважины,

Равновесная скорость фильтрации полимерного бурового раствора, приготовленного с реагентом по изобретению, по сравнению с известным снижается с 7 до 1,93 см /30 мин, показатель начальной фильтрации уменьшается с 0,7 до 0 25 CMJ/CM .

Формула изобретения Способ приготовления реагента для безглинистого минерализованного бурового раствора на основе карбоксилсодержа- щего эфира целлюлозы, включающий обработку шлам-лигнина щелочью, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества реагента, обеспечивающего снижение начальной фильтрации бурового раствора и проникновения его в пласт, после обработки щелочью шлам-лигнин дополнительно обрабатывают неорганической кислотой, причем щелочь и неорганическую кислоту используют в количестве 0,16-0,64 и 0,1-0,4 мас.ч. соответственно к 1 мае.ч. шлам-лигнина.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для буровых растворов. Цель изобретения - улучшение качества реагента, обеспечивающего снижение начальной фильтрации и проникновения его в пласт. Способ приготовления реагента для безглинистого минерализованного бурового раствора на основе карбоксилсодержащего эфира целлюлозы заключается в обработке шлам-лигнина щелочью с последующим воздействием неорганической кислотой. При этом щелочь и неорганическая кислота используются в количестве 0,16 - 0,64 и 0,1 - 0,4 мас.ч. соответственно к 1 мас.ч. шлам-лигнина.

чп

Т а

Таблиц