Способ приготовления промывочной жидкости Советский патент 1991 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к магнитной обработке при приготовлении промывочных жидкостей на буровых установках.

Цель изобретения - упрощение приготовления промывочной жидкости при сохранении технологических и эксплуатационных свойств.

На чертеже представлен график кривых зависимости изменения тангенса диэлектрических потерь Atg6 различных водных систем от напряженности Н воздействующего на них переменного магнитного поля с неизменной частотой f, равной 25 Гц.

На графике кривая 1 - для глинопорошка, кривая 2 - для бидистиллята, кривая 3 - для технической воды.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед смешиванием глинопорошка и воды глинопорошок подвергают магнитной обработке, для чего используют переменное магнитное поле с частотой 24,7-25,3 Гц и напряженностью 206-215 А/м. при этом влажность порошка составляет 6-16%

Обнаруженная закономерность магнитной обработки влажных глинопорошков показала, что полному заполнению адсорбционного слоя Н2О на поверхности глины соответствует наибольшая величина tg6 При этом заполненному первому монослою воды соответствует влажность 6 мае. % Н2О, что согласуется с другими независимыми данными. Полное заполнение второго моноО 3 От

сл

4-

to

слоя соответствует влажности глинопорошка 9-12%, третьего слоя - влажности 16%.

Таким образом, эффект магнитной обработки глинопорошка начинается (или проявляется достаточно четко) только с влаж- ности 6 мае. % Н2О на поверхности частиц глины, что соответствует полному заполнению первого монослоя НЬО.

Что касается верхней границы влажности глинопорошка, то она обусловлена тем, что при влажности 16 мае. % ШО экстремум величины tg6 смещается в сторону больших значений напряженности магнитного поля (кривая 3) - соответствует обработке технической воды. Поэтому магнитная обработка глинопорошка при влажности не более 16 мае. % Н2О может осуществляться при одних и тех же параметрах магнитного поля ( А/м, Гц). Этот эффект объяснен следующим образом. Поскольку при прокаливании глинопорошка экстремум tg8 исчезает, то, следовательно, его величина обусловлена состоянием воды в поверхностном слое.

После воздействия переменного магнитного поля наблюдаются значительные изменения частотной зависимости tg6(v) влаж- ного глинопорошка (кривая 1). Причем максимальные изменения достигаются при тех же параметрах переменного поля, при которых происходят максимальные изменения в состоянии чистой объемной бидистилли- рованной воды (кривая 2). Данный факт показывает, что воздействию поля подвергается именно вода в поверхностном слое, а не какие-либо частицы, входящие в состав глинопорошка. Как известно, благодаря своей огромной поверхностной активности молекулы воды вытесняют из поверхностного слоя любые иные ионы. Этот нерастворяющий объем воды составляет толщину в 1-3 монослоя (6-16% влажности глинопорошка), внутри этого слоя состояние воды подобно состоянию в чистой воде.

Глинопорошок засыпают в стеклянную пробирку и на куметре ВМ-560 измеряют тангенс диэлектрических потерь tg6o (индуктивный способ). Затем пробирку с образцом помещают в соленоид, где происходит магнитная обработка глинопорошка. Параметры частоты и напряженности переменного магнитного поля ( Гц, Я 212 А/м) подобраны с таким условием, что попадают на максимум эффекта (см. график). После двух часов обработки из влекают пробирку с глинопорошком из со- леноида и измеряют тангенс диэлектрических потерь tg8H.

Контролем качества магнитной обработки глинопорошка служит изменение тангенса диэлектрических потерь Atg6 на частоте 120 кГц обработанного глинопорошка в сравнении с исходным - tg6n. Например, для глинопорошка с 6%-ной влажностью на частоте 120 кГц ,09±

±0,05, tg6H l,26±0,05, т. е. относительное изменение tg6 за счет магнитной обработки достигает (15,5±1)%. Это изменение достигают при строго определенных значениях параметров переменного магнитного поля А/м и Гц. При отклонении напряженности поля всего на ±6 А/м или частоты поля на ±0,7 Гц величина эффекта уменьшается вдвое, а при отклонении Н поля на ±10 А/м или частоты поля на ±1,1 Гц эффект полностью пропадает.

На графике (кривая 2) представлены также данные изменения тангенса диэлектрических потерь для бидистиллированной воды. Нетрудно заметить, что максимальный эффект магнитной обработки чистой воды (бидистиллята) достигают при тех же параметрах переменного магнитного поля, что и для влажного глинопорошка, т. е. Н 212 А/м и / 25 Гц. Это единство обусловлено тем, что молекулы воды, находящиеся на поверхности глины (при влажности 6-16 мае. % на поверхности находится 1-3 молекулярных слоя воды), имеют поверхностную активность существенно большую, чем любые другие ионы, которые вытесняются из этого слоя. Поэтому нерастворяющий объем воды составляет толщину в 1-3 мономолекулярных слоя. Состояние воды в нем соответствует состоянию в чистой воде.

Это свойство воды, находящейся на поверхности глины, использовано для обработки глинопорошка магнитным полем.

Если взять техническую (водопроводную) воду (кривая 3), то максимум эффекта ее магнитной обработки из-за наличия ионов примесей смещается в сторону больших полей.

Изменения в состоянии водных систем различной степени чистоты достигают при различной напряженности магнитного поля. Поэтому для их обработки необходим поиск этих оптимальных условий. В полевых условиях это сложно, так как требуется привлечение специалистов. В то же время максимального изменения в состоянии влажного глинопорошка и, следовательно, в суспензии, приготовленной на нем, достигают при той же напряженности поля, что и изменения в состоянии чистой воды. Параметры поля, вызывающие максимальный эффект в чистой воде, установлены достаточно точно и воспроизведение их не представляет особой сложности для персонала буровой установки.

Промывочная жидкость представляет собой глинистую суспензию на водной основе (10 мае. %).

Влияние влажности глинопорошка на качество обработки его неременным ма нитным полем установлено путем контроля воздействия глинистых суспензий, приготовленных из глинопорошков различной влажности (из необработанных и обработанных магнитным полем), на погруженные в них стандартные глинистые образцы, находящиеся под постоянной сжимающей нагрузкой, равной 0,3 нагрузки разрушения образца в-сухом виде, по времени разрушения этих образцов в суспензиях. Величина эффекта охарактеризована коэффициентом устойчивости образца, который определен по формуле K(to-tH)/to, где to - время разрушения стандартного образца в глинистой суспензии из необработанного глинопорошка; /я. - то же, из обработанного глинопорошка (табл. 1).

Значение коэффициента устойчивости К глинистых образцов в суспензиях, приготовленных из глинопорошков, обработанных переменным магнитным полем ( А/м, Гц), представлено в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1, значение коэффициента устойчивости глинистых образцов в суспензиях, приготовленных из глинопорошков различной влажности, оказывается практически не чувствительным к магнитной обработке при влажности 0- 2% и изменяется на 10-15% при влажности 6-16%. При влажности более 16% смещается режим магнитной обработки глинопорошков, что усложняет проведение экспериментов.

Таким образом, оптимальный вариант влажности глинопорошков, которые могут проявить эффект магнитной обработки, составляет 6-16 мае. %.

Пример. Берут глинопорошок1 с комнатной влажностью |6 мае. %). Из одной трети его прессуют глинистые образцы под давлением МПа для испытания их на устойчивость в глинистых суспензиях. Вторую треть глинопорошка засыпают в стеклянную пробирку и замеряют исходное значение tgSo. Затем проводят обработку переменным магнитным полем и убеждаются, что достигнуто максимально возможное для данного образца изменение tg6 (Atg6 0,17). Из оставшейся трети исходного глинопорошка и обработанного переменным магнитным нолем глинопорошка отдельно готовят 10%-ную суспензию. Замеряют параметры суспензий при условии равенства

времени, прошедшего после их приготовления.

Свойства водных глинистых суспензий, приготовленных из глинопорошков. необработанных и обработанных переменным магнитным нолем ( А/м, Гц),

представлены в табл. 2.

Приготовленная на обработанной переменным магнитным полем воде 10%-пая глинистая суспензия имеет параметры, аналогичные параметрам по способу: ,05;

5 ,64; В n. 3.2±0,2; Tll 3,1±1.2; с.

Данные табл. 2 показывают, что промывочная жидкость, представляющая собой 10%-ную глинистую суспензию на водной основе, приготовленная по предлагаемому

0 способу из глинопорошка, обработанного переменным магнитным полем непосредственно перед перемешиванием его с водой, обладает соответствующими технологическими и эксплуатационными свойствами.

Формула изобретения

Способ приготовления промывочной жидкости, включающий перемешивание глинопорошка с водой и магнитную обработку,

0 отличающийся тем, что, с целью упрощения приготовления промывочной жидкости при сохранении соответствующих технологических и эксплуатационных свойств раствора, магнитную обработку глинопорошка ведут непосредственно перед перемешиванием по5 следнего с водой, при этом для обработки используют переменное магнитное поле с частотой равной 24,7-25,3 Гц, и напряже- ностью магнитного поля, равной 206- 215 А/м, а глинопорошок используют влажностью 6-16%.

Т а 0 л и ц а 1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти. Цель - упрощение приготовления промывочной жидкости при сохранении соответствующих технологических и эксплуатационных свойств раствора Для этого магнитную обработку глинопо- рошка ведут непосредственно перед перемешиванием последнего с водой. Для обработки используют магнитное поле с частотой, равной 24,7-25,3 Гц, и напряженностью магнитного поля, равной 206-215 А/м, а глинопорошок-используют влажностью 6- 16%. После воздействия переменного поля наблюдаются значительные изменения частотной зависимости влажного глинопорош- ка. Воздействию поля подвергается вода в поверхностном слое, а не какие-либо частицы, входящие в состав глинопорошка. 1 ил., 2 табл. (С (Л

85+1

Я5+1 120+1 135

97

94 135 135

. О О

о

О, 10 0,14 0,18

9,ю

0,15

ПЛОТНОСТЬ

, г/см1,06

РЙ9,7,

Статическое напряжение сдвига О , ЭЙа1/ ° О/О

B(,ooT- В, см3/30 мин

1,05 0,95 1,06 1,06 01,10 1,09 0,9

9,57 1,9 9,33 9,21 1,3 8,87 8,971,2

О/О

О/ОО/О

11/49 5/29 120/70

16

176,37

151159

1233

Пчас ni4L4 - кая ияi .01 Г

,- И 0 3,iid .

, HIMMII lOf- кое naii|j i MSI i не

С llill M --,

- МП

4,5 428,0+D,3 Я,5± О16,115,4

т. 1

39

5,1+0,244,84О4,7+ 23,7+

+0,2+0,2 нО,2

I 35

121

12

Таблица

11/49 5/29 120/70

151159

1233

4,5

0,02

Н,А/М