Состав для обработки бурового раствора Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к технологии бурения, а именно к технологии получения реагентов и материалов для буровых растворов.

Известно и широко распространено применение гидрофильной природной глины, обычно в виде глинопорошков, в том числе модифицированных кальцинированной содой или акриловыми полимерами (ме- тасом, метакрилом). в качестве структурообраэователя буровых растворов на водной основе. Известно также получение и применение органоглин (обычно орга- нобентонита)вкачестве

структурообразователя для буровых растворов на нефтяной (масляной) основе.

Гидрофобный структурообразователь, состоящий из смеси бентонитового глино- порошка и катионного поверхностно-активноговещества(ПАВ), четвертичкоаммониевой соли принят в качестве прототипа для предложенного состава.

Ни обычная (природная) гидрофильная глина, ни гидрофобная органоглина не могут быть использованы как стурктурообра- зователи в водных дисперсных системах (суспензиях, эмульсиях), стабилизированных катионными стабилизаторами (эмульгаторами) или композициями, содержащими катионные ПАВЫ или полиэлектролиты. В таких системах дисперсная фаза (твердые частицы или капли углеводородной жидкости) несет положительный поверхностный заряд. Частицы природной гидрофильной глины, имеющие в водной среде отрицательный заряд, при попадении в систему с катионным стабилизатором, вызывают ней- трализационную коагуляцию и, как следствие, разрушение системы. В случае органоглины отрицательный поверхностный заряд частиц нейтрализован хемосор- бированными поверхностно-активными катионами олеофилизатора (четвертичноам- мониевой соли). Однако органоглина, будучи гидрофобна. не диспергируется в водной среде.

Ё

VJ Os

GO 4 XI

О

Целью настоящего изобретения является гидрофипиззция и упучшение диспсрги- руемости состав.- в оп,нои

Цель достигается тем, ч го сосл ав, состоящий из бентонита и катяо ого поверхностно-активноговеществачетвертично-аммоииевого типа, дополнительно содержит непоношенноеповерхностно-активное вещее гво из rp%rr m i . одуктоа оксмэтилировзния алкилфено I M}, или г фэтических спиртов, плм птлКатшнпих спиртов, тгерифицированиы жирными кислотами, или полипропилеигликолсй при следующем соотношении компонентов, мас.%

Бентонит50-65

Катионное поверхностно -активное вещество четвер- тично-аммониевого типа 5-35 Неионогенное поверхностно-активное вещество из группы продуктов оксиэти- лирования алкилфенолов, или алифатических спиртов, или полиатомных спиртов, этерифицированных жирными кислотами, или полипропи- лепгликолей5-15

Достижение желаемого эффекта няется тем, что при обработке органоглины неионогенным ПАВ, вокруг первоначально гидрофобных частиц образуется развитый адсорбционно-со-ивтгный слой из гидряти- рованных полиокеиэтиленовых цепей, который вызывает пептизацию комков органоглины в РОДНОЙ фазе и предотвращает слипание (коагуляцию) частиц диспергированного материала.

Ниже приведены примеры, поясняю щие сущность изобретения.

Пример1. Готогят органобентонит с использованием в качестве олеофилизатора технического катионного ПАВ следующего состава, мас.%:

Диалкилдиметиламмоний хлорид (ДАДМАХ)67

Сопутствуюа ие органичес- кие вещества22

Вода11

В воду (80 мас.ч.) добавляют олеофили- затор (7,5 мас.ч.) и нагревают до 80-90°С. При интенсивном перемешивании п раствор олеофилизатора быстро вводят бентонитовый глинопорошок (12,5 мас.ч.) Смесь при перемешивании выдерживают 1 час, после чего осадок фильтрацией и отжимом отделяют от водной фазы. Пасту, содержащую около 80% влаги, высушивают при 100- 105°С и измельчают. Состав готового продукта, мае %: бентонит- 62, олеофилизатор - 35, вода - 3.

ПримерЗ. Выполняют все операции по примеру 1 до введения глинопорошка в растпор олеофилиззюра. Далее, после 30- минутного выдерживания при интенсивном перемешивании в суспензию вводят 1,9 мае ч оксиэтилированного нонилфенола (неонола АФ9-12), выдерживают в течение 1 часа и упаривают суспензию до 45%-ного содержаний воды.

Состав полученной пасты, мас.%: бентонит-31, олеофилизатор - 19, неонол - 5, вода - 45; в пересчете на обезвоженный продукт: бентонит-57, олеофилизатор-34, неонол - 9.

П р и м е р 3. Продукт, полученный по примеру 1 (10 мас.ч) смешивают с водой (9 мас.ч) и неонолом АФ9-12 (1 мас.ч). Смесь растирают в фарфоровой ступке в течение 10-15 мин до получения однородной пасты. Состав пасты такой хе, как в примере 2.

Пример4 Бентониювый порошок(31 мае,ч), олеофилизатор (19 мас.ч) и воду (40 мас.ч) смешивают и растирают в фарфоровой ступке стечение 10-15 минут до получения однородной пасты; выдерживают 15-20 минут добавляют неонол (5 мас.ч, воду (5 мае ч) и растирают смесь 10-15 минут. Со- став полученной пасты такой же, как в примере 2.

П р и м е р ы 5 и 6. Паста, полученная Соответственно по примеру 3 и примеру 4, высушена при 100-105°С до потери веса на 45 мас.%.

Состав смеси, полученный в примерах 5 и 6 такой же, как в примере 2.

Пример ы 7-12. Пасты разного состава (см. таблицу), приготовленные с исполь- зованием АФ9 12 так же, как в примере 4.

Примеры 13-16. Пасты разного

состава (см. табл.)0 приготовленные так же,

как в примере 5, с использованием продукта

Оксиэтилирования первичных жирных спиртов (препарата ОС-20).

Примеры 17-20. Пасты разного

состава (см. табл.), приготовленные так же,

как в примере4, с использованием продукта

оксиэтилирования сорбитзнмоноолеата

(сорбиталя 0),

П р и м е р ы 21, 22. Пасты разного

состава (см. табл.), приготовленные так же,

как в примере 4, с использованием блрксополимера окиси этилена и окиси пропилена

С мол.массой 4500 (проксанола-186).

Примеры 23-26. Пасты разного состава (см. табл.), приготовленные с использованием неонола АФ9-12. так же, как в примере 4.

Свойства перечисленных выше композиций, состав которых указан в таблице в пересчете на обезвоженный продукт, сопоставлены по параметрам технологических свойств модельных водноэмульсионных бу- ровых растворов, приготовленных с использованием этих композиций.

Рецептурный состав модельного бурового раствора, мас.%:

Дизельное топливо20

Бентонит2

Полимер-стабилизатор0,5

Вода вместе с катионным и неионогенным ПАВ77,5

Катионное и неионогенное ПАВ вносят- ся в раствор в композиции с бентонитом и их концентрация в водной фазе определяется рецептурным составом и количеством композиции, которую вносят в воду из расчета обеспечить в системе 2 %-ное содержа- ние бентонита.

Водно-эмульсионный буровой раствор, полученный по известной метбдике, переливки в мерный цилиндр на 100 мл и оценивали устойчивость системы по расслоению во времени - образованию осадка, слибок, слоя прозрачной масляной или водной фазы.

Систему считали устойчивой, если через сутки отслои водной фазы отсутствовал или не превышал 10% от объема эмульсии, причем не наблюдалось образования осадка, слоя сливок или масляной фазы. Технологические свойства устойчивых систем определял и п о ста н да ртны м методи ка м.

Результаты испытаний приведены в таблице. Как видно из экспериментальных данных, предложенный состав при заявленном соотношении компонентов обеспечивает устойчивость и достаточно низкие показатели фильтрации (4-8 см3) эмульси- онной системы.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предложенного состава в практику приготовления и использования буро-

вых растворов связан с сокращением потерь времени на проработки ствола скважины и ликвидацию аварий, вызванных неустойчивостью стенок скважины при бурении в сложных горно-геологических условиях.

Кроме того, с помощью предложенного состава можно получать водно-эмульсионные буровые растворы с пониженным содержанием масляной фазы, что обеспечивает им более высокие показатели по параметрам экологической безопасности.

Формула изобретения Состав для обработки бурового раствора, включающий бентонит, катионное поверхностно-активноевеществочетвертично-аммониевого типа, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения его гидрофилизации и улучшения Диспергируемое™ в водной среде, он дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество из группы продуктов оксиэтилирования алкилфено- лов, или алифатических спиртов, или полиатомных спиртов, этерифицированных жирными кислотами, или пропиленгликолей При следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Бентонит- 50-65;

Катионное поверхностно-активное вещество четвертично-аммониевого типа - 25-35:

Неионогенное поверхностно-активное вещество из группы продуктов оксиэтилирования алкилфенолов, или алифатических спиртов, или полиатомных спиртов, этерифицированных жирными кислотами, или пропиленгликолей -5-15.

- соответствуют порядковому номеру примера в тексте описания - НПАВ-модификаторы, неонол АФ9-12(2-12,23-26), препарат ОС-20

(13-16), сорбиталь 0 (№№ 17-20), проксанолЧ86(21, 22) прототип.

Состав содержит, мас.%: бентонит 50- 65, катионное поверхностно-активное вещество четвертично-аммониевогй типа 25-35. неионогенное поверхностно-активное вещество 5-15. В качестве неионоген- ного поверхностно-активного вещества используют продукт оксиэтилирования ал- килфенола или алифатического спирта, или полиатомного спирта этерифицированного жирными кислотами, или полипропиленгли- коля. 1 табл.