Способ приготовления реагента для минерализованного бурового раствора Советский патент 1993 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности, к буровым растворам.

Цель изобретения -улучшение качества реагента, обеспечивающего снижение фильтрации бурового раствора при воздействии температуры до 80°С и повышение резистентности к ионам кальция до 7,5 г/л при одновременном уменьшении его расходного показателя.

Поставленная цель достигается тем, что шламлигнин после обработки щелочью дополнительно обрабатывают сернистокис- лым натрием и нагревают при температуре (40-60)°С в течение 2-4 ч, причем щелочь и сернистокислый натрий используют в количестве 0,25-0,32 массовых частей соответст- венно к одной массовой части шламлигнина.

Сернистокислый натрий представляет собой порошкообразное неорганическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде. Молекулярная масса 126,04. Он используется в фотографии, медицине, химико-фармацевтической промышленности и при производстве искусственного волокна. В буровой технологии сернистокислый натрий применяют в качестве ингибитора кислородной коррозии.

Шламлигнин является побочным продуктом целлюлозно-бумажного производства. Его выпускает в тоннажных количествах Байкальский ЦБК для нужд буровой технологии. В соответствии с ТУ 13-0279488-01- 88 шламлигнин должен удовлетворять следующим нормам (см. табл . 1).

Повышение термостойкости шламлиг- нинового реагента после его обработки сер- нистокислым натрием при (40-60)°С обусловлено тем, что сернистокислый натрий дезактивирует свободные радикалы, образующиеся при нагревании щелочного лигнина и инициирующие его радикальную полимеризацию вплоть до полной сшивки

Ё

VI

ю ю

00 Ч)

о

макромолекул лигнина. Этим самым предотвращается снижение растворимости лигнина, влекущее за собой расслоение и вспенивание бурового раствора и потерю им противофильтрационных свойств. Сам серкистокислый натрий при этом окисляется до сернокислого натрия по схеме

Na - Ох

2 S 0 2 R+Na2S04 Na-OСернокислый натрий, образующийся в процессе обработки шламлигнинового реагента, становится его составным компонен- том и в процессе эксплуатации бурового раствора выполняет функцию поглотителя ионов кальция, взаимодействия с ними по схеме: Ca2++Na2SCM CaS04+2Na+ с образованием труднорастворимого вещества - гипса, вследствие чего карбоксильные группы лигнина защищаются от коагулирующего действия агрессивного катиона.

П р и м е р 1. 50 г шламлигнина Байкальского ЦБК смешивают с раствором, содер- жащим 17 г NaOH и 83 г воды. Смесь выдерживают 2 часа. Затем к этой смеси добавляют раствор, содержащий 8 г NaaSOs и 42 г воды. Реакционную смесь тщательно перемешивают, нагревают до 60°С и выдер- живают при этой температуре 2 ч. К получен- ной пасте добавляют 573 г воды, перемешивают и засолоняют раствор 227 г хлористого натрия. Определяют показатели бурового раствора: ,8; кг/м3; УВ500 20 с; ,5 см3; СНС1/ю 0/0 дПа.

Испытание термостойкости бурового раствора.

300 г полученного по примеру 1 раствора помещают в круглодонную колбу, снаб- женную механической мешалкой, обратным холодильником и термостатирующим устройством, нагревают до температуры (80± ±0,5)°С и выдерживают при этой температуре 6 часов. Охлаждают до комнатной темпе- ратуры, определяют показатели бурового раствора: ,2; кг/м3; УВ500 20 с; Фзо 14см3; CHCi/io 0/0 дПа.

Испытание кальцийрезистентности бурового раствора К 300 см полученного по примеру 1 ра створа добавляют 6,24 г хлористого кальция, что в пересчете на ион кальция составляет массовую концентрацию 7,5 г/л. Перемешивают в течение 2 ч. Определяют показатели бурового раствора: , кг/м3; УВбоо 24 с; см3; CHCi/io 0/1,2 дПа.

Аналогичным образом были приготовлены и испытаны все остальные растворы, в том числе и раствор - прототип. Результаты приведены в табл. 2 и 3. Сопоставление свойств буровых растворов, полученных из шламлигнинового реагента согласно предлагаемого технического решения, позволило выявить оптимальное соотношение ингредиентов: шламлигнин: NaOH:Na2S03 1 ;(0,25-0,32):(0,16-0,32). Превышение содержания щелочи и сернистокислого натрия выше 0,32 мае,ч, нецелесообразно из соображений экономии материалов, а снижение этих компонентов ниже 0,25 и 0,16 соответственно не позволяет достичь поставленной цели (пример 7). Проведение обработки без нагревания (пример 8) не дает желаемого эффекта, а обработка при температурах выше 60е (пример 4) не дает дополнительных эффектов и нецелесообразна в виду больших энергозатрат.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что известный шламлигниновый реагент дополнительно обрабатывают сернистокислым натрием и нагревают при температуре (40-60°С в течение 2-4 ч.

Предлагаемый способ приготовления реагента обеспечивает снижение материальных затрат на приготовление и поддержание необходимых эксплуатационных свойств минерализованного бурового раствора за счет сокращения расхода шламлиг- нина (в 2 раза) и удлинения срока эксплуатации бурового раствора (в 3 раза), вследствие приобретенной им резистентно- сти к действию ионов кальция и температуры до 80°С.

Формула изобретения

Способ приготовления реагента для минерализованного бурового раствора, включающий растворение шламлигнина в щелочи, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества реагента, обеспечивающего снижение фильтрации бурового раствора при воздействии температуры до 80°С, и повышения его резистент- ности к ионам кальция до 7,5 г/л при одно- временном уменьшении расходного показателя, после обработки щелочью шламлигнин дополнительно обрабатывают сернистокислым натрием при нагревании до 40-60°С в течение 2-4 ч, причем щелочь и сернистокислый натрий используют в количестве от 0,25 до 0:32 и от 0,16 до 0,32 мае. ч. соответственно к одной мае. ч. шламлигнина,

Таблица 1

Использование: бурение скважин. Сущность: реагент получают следующим образом. В водном растворе щелочи растворяют шламлигнин. В полученный раствор вводят сернокислый натрий, нагревают до 40-60°С и выдерживают при этой температуре 2-4 ч. Щелочь и сернокислый натрий используют в количестве от 0,25 до 0,32 и от 0,16 до 0,32 массовых частей соответственно к одной массовой части шламлигнина. 3 табл.

NfeNs пп

Наименование показателей

Внешний вид

Цвет

Массовая доля влаги, % Массовая доля, % не

Комковая сыпучая масса

Коричневый

8-30

30

Норма

Методы испытания

п.З.ЗТУ 13-0279488-01-88

то же ГОСТ 16390-70 п.2

ГОСТ 18461-73

Таблица 2

Продолжение табл.2.

Таблица 3

Продолжение табл.3.