Реагент для буровых растворов Советский патент 1991 года по МПК C09K7/02 

со С

Изобретение относится к реагентам, содержащим органические соединения, которые применяются для регулирования структурно-механических показателей буровых растворов, используемых при бурении нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - улучшение качества реагента за счет повышения его разжижающей способности. Реагент содержит лигносульфонат, водорастворимую соль железа, щелочной компонент и воду, а в качестве щелочного компонента реагент содержит органосиликонат щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: лигносульфонт 10, водорастворимую соль железа 3 - 4., органосиликонат щелочного металла 0,5 - 1,7 и воду 84,3 - 86,5. 3 табл.

Изобретение относится к реагентам, содержащим органические соединения, которые применяются для регулирования структурно-механических показателей буровых растворов, используемых при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен хромлигносульфонатный реагент - окзил. Для его получения требуется м,ас.ч: ОСБ 10; хромпик 0,9-1.3; серная кислота 1,2-1,6; каустик 0,6-0,7 /в массовых частях, в пересчете на сухие вещества 1.

Известен реагент для буровых растворов, содержащий лигносульфонат, водорастворимую соль железа, щелочной компонент и воду 2.

Этот реагент-феррохромлигносульфо- нат (ФХЛС). Его состав: ССБ (КБЖ) 74-75 (50%-ной концентрации: сульфат железа 19- 20; хромпик 3-4; каустик 2-3, что в пересчете на сухие вещества составит, мас.ч.: ССБ (КБЖ) 10: сульфат железа 5,1-5,3; хромпик 0,8-1,1; каустик 0.5-0,55.

Недостатком указанных модифицированных лигносульфонатов является невысокая разжижающая способность и вредное влияние на окружающую среду хроматов, входящих в состав обоих реагентов.

Цель изобретения - улучшение качества реагента за счет повышения его разжижающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что реагент, содержащий лигносульфонат, водорастворимую соль железа, щелочной компонент и воду, в качестве щелочного компонента реагент содержит органосиликонат щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Лигносульфонат10

Водорастворимая соль железа3-4

Органосиликонат

щелочного металла 0,5-1,7 Вода84,3-86.5

CS О 00

СА VJ СП

Реагент указанного состава в дальнейшем именуется лигносил (феррокремний- лигносульфонат).

Для установления оптимального соотношения ингредиентов приготовлены образцы лигносульфонатных реагентов с различным содержанием в них железа, ор- ганосиликоната и воды на 100 мае,ч, лигно- сульфоната,

В качестве органосиликоната используют метил и этилсиликонаты натрия, органе- силиканоляты щелочных металлов, петросил.

Исходный лигносульфонат используют любого тварного вида - жидкий, пастообразный или порошок (ССБ, КБЖ, КБТ, КБП). Способ приготовления реагента заключается в обработке лигносульфоната водным раствором соли железа и органосиликона- том щелочного металла. Полученный реагент можно использовать в виде раствора или порошка после высушивания исзвест- ными методами.

Пример 1. 300 г (10 мае.ч. на сухое вещество) КБП разбавляют водой (86,25 мае.ч.) до 20%-ной концентрации, добавляют 35 г сульфата железа (3,5 мае.ч.), перемешивают при 45°С, выдерживают смесь 6 ч, затем вводят 7,5 г (0,25 мае.ч) метилсилико- ната натрия (2,5 г на сухой продукт).

Полученный образец испытывается в качестве реагента для обработки глинистой суспензии (табл.1, ФКЛ-1).

Пример 2. К водному 20%-ному раствору сульфитноспиртовой барды, содержащему 300 г лигносульфоната (10 мае.ч) добавляют 75 г сульфата железа (3,5 мае.ч), перемешивают при 80°С в течение 3 ч, затем вводят 60 г петросила (2 мае.ч. в расчете на сухой продукт). Перемешивают, получают феррокремнийлигносульфонат (образец ФКЛ-2).

ПримерЗ, К вводному раствору лигносульфоната, приготовленному из сухого продукта КБП, добавляют хлорид железа, перемешивают смесь 10ч при 20-30°С, приливают петросил. Соотношение компонентов в приготовленной смеси, мае.ч.: лигносульфонат 10; соль железа 3,0; петросил 0,5; вода 86,5 (образец РКЛ-3).

Пример 4. По методике примера 3 при следующем массовом соотношении компонентов (на сухие вещества), мае.ч: сульфат железа 3,0; этилсиликонат натрия 0,8; вода 87,2, получают образец ФКЛ-4.

Пример 5 . Аналогично из 100 г лигносульфоната 25, г соли железа 7 г оога- носиликоната натрия с добавлением воды получают образец ФКЛ-5.

Примеры 6 - 9 . Образцы ФКЛ-6-9 получены в условиях примера 3 при следующих соотношениях сухих компонентов на 10 мае.ч, лигносульфоната соответственно

сульфата железа и петросила 4,5 и 1,5 мае. ч.(ФКЛ-б); 3,7 и 1,5 мае ч. (ФКЛ-7): 3,5 и 1,6 мае, ч. (ФКЛ-8); 4 и 1,7 мае.ч. (ФКЛ-9). Полученный реагент представляет собой жидкость плотностью 1,22-1,24 г/см3 с содержанием сухих веществ 30-35% и порошок с влажностью до 20%. Производство этого реагента может быть налажено на базе выпускаемых промышленностью лигносульфонатных реагентов без осуществленных изменений в технологии.

Полученные образцы испытывают на глинистых суспензиях в качестве регулятора вязкостных и структурно-реологических

свойств в сравнении с окзилом и ферро- хромлигносульфонатом (табл.1). Полученные реагенты перед вводом в раствор разбавляют до 10%-ной концентрации. Для сравнения разжижающего действия модифицированные лигносульфонаты

добавляют в глинистую суспензию 8%-ной концентрации в количестве 0,5%. После перемешивания растворы термостатируют при 180°С. Показатели глинистого раствора

определяют до и после термостатирования (табл.1).

Из данных табл,1 видно, что разжижающий эффект при использовании для обработки бурового раствора предлагаемого реагента (табл.1 примеры 3, 4, 7-9) выше, чем при применении в аналогичных условиях окзила и ХФЛС (примеры 10 и 11).

Разжижающее действие известных лигносульфонатных реагентов заключается в предотвращении агрегаций глинистых частиц вследствие адсорбции на них лигносульфонатных структур.

В случае использования предлагаемого

реагента также происходит предотвращение образования ассоциаций глинистых частиц вследствие покрытия активных участков их поверхностей смешанным желе- зол игносульфонатнокремнийорганическим

комплексом, имеющим в своем составе гидрофобную алкисилильную группу. Кроме хе- мосорбции в случае кремнийсодержащего комплекса возможно дополнительное связывание за счет комплексообразования силильного фрагмента с глинистыми минералами в присутствии иона железа. Эти взаимодействия приводят к снижению гидратации глинистых минералов и уменьшению сил трения частицами. В результате величина статического напряжения сдвига (СНС) и условная вязкость (УВ) имеют меньшие значения, чем при применении окэила и ФХЛС.

Экспериментальная проверка образцов с различным соотношением компонентов показала, что оптимальные фильтрационные характеристики раствора достигаются при наличии в составе реагента соли железа в количестве 3-4 мас.ч. С уменьшением массовой доли, например, до 2,5 мас.ч. происходит увеличение водоотда- чи и СНС раствора (пример 5), а с увеличе- нием свыше 4 мас.ч. происходит также повышение вязкостных характеристик (пример 6).

Если в состав предлагаемого реагента входит орагносиликонат в количестве меньше 0,5 мас.ч., то это приводит к повышению структуры после термостатирования (пример 1, табл.1). Избыток нецелесообразен, так как не наблюдается существенного улуч- шения вязкостных показателей (сравнение примеров 2 и 3). .Минимальные значения показателей вязкости, СНС и водоотдачи обнаружены при соотношении ССБ: соль железа: органосйликонат 10:(3-4}:(0,5-1,7).

Разжижающая способность предлагаемого реагента сравнивается с известными я практике бурения окислом ФЛХС Проводят сравнительные опыты по установлению оптимального количества модифицировнных лигносульфонатов, необходимых для разжи жения бурового раствора. В приготовленных растворах содержится 0,15; 0,3 и 0,5% мас.ч. (в пересчете на сухие вещества) испытуемых лигносульфонатных реагентов.

Из полученных данных (табл.2) видно, что, разжижающее действие ФКЛ достигается при содержании его 0,15% мае. окзила и ФХЛС для получения идентичных с ФКЛ показателей требуется в 2-3 раза больше.

По результатам исследований видно. что применение реагента говорит о синергизме действия составляющих компонентов При раздельном использовании органосиликоната снижают СНС и повышают вязкость, ССБ и FeSCM незначительно снижают условную вязкость и статическое напряжение сдвига (табл.3).

Таким образом эффективность реагента обусловлена предлагаемым соотношением компонентов.

Таблица 1

ишктая «-успензня1,033410,5153/низ.8,7

3 103,00,586,5 1,08289,524/698,8

103,0-871,03289,590/1358,5

10-0,589,51,08381163/1208,9

7 103,71,584,81,ПЗ231036/728,9

103,7-86,31,08269,572/998,8

10-1,588,51,09421175/1358,0

9 1041,784,51,082010,527/608,9

,104- 861,09241078/1238,7

10-1,788,31,094811 79/1459,0

Таблица 3

н/т

20

46

76

27

38

80

24

38

95

12 10 10 13 12 10 12 11 11 12

н/изн. 8,8 30/195 8,1 150/180 8,1 96/148 8,3 42/102 8,2 87/135 8,0 90/156 8,4 24/89 8,3 96/153 8,1 120/150 8,5