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

О

ю

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: в целлюлозу предварительно обработанную гидрокси- дом натрия одновременно с монохлораце- татом натрия вводят углещелочной реагент и сульфат алюминия. Процесс алкилирова- ния проводят в течение 1 ч. Углещелочной реагент и сульфат алюминия используют в количестве, соответственно, 15,0-25,0 и 0,3-0,9 массовых частей в пересчете на 100 мас.ч, карбоксиметилцеллюлозы. Полученный реагент применим для обработки буро-, вых растворов для работы при повышенных температурах (до 200°С) в минерализованных средах. 2 табл. ел

Изобретение относится к химическим реагентам, применяемым для понижения фильтрации буровых растворов, используемых при бурении глубоких высокотемпературных нефтяных и газовых скважин в условиях полиминеральной агрессии.

Целью данного изобретения является повышение устойчивости реагента к воздействию повышенных температур в минерализованных средах, он одновременно с углещелочным реагентом дополнительно содержит сульфат алюминия в количестве соответственно 15,0-25,0 и 0,3-0,9 мас.ч. в

пересчете на 100 мас.ч. карбоксиметилцеллюлозы.

Эффективность такого способа приготовления реагента заключается, вероятно в специфических взаимодействиях звеньев КМЦ с сульфатом алюминия и углещелочно- го реагента (УЩР), которые приводят к укрупнению (сшивке) макромолекул КМЦ. Это может происходить в результате перераспределения меж-и внутримолекулярных водородных связей в нативной целлюлозе на стадии алкилирования в процессе ее синтеза, когда облегчается проникновение мою

лекул гуматов и соли алюминия между волокнами целлюлозы, находящейся в набухшем разрыхленном состоянии, глубоко затрагивая структуру, Сульфат алюминия играет роль сшивающего агента макромолекулы целлюлозы, тем самым увеличивая степень полимеризации конечного продукта при обеспечении высокой растворимости в воде и устойчивости к солям одновалентных металлов за счет появления новых функциональных групп.

Реагент, полученный таким способом представляет собой порошок дветло-корич- невого цвета, хорошо растворимый.в воде, со степенью полимеризации (СП) близкой к КМЦ-700, эффективно повышающий устойчивость к воздействию повышенных температур в минерализованных средах, даже в условиях полиминеральной агрессии.

Способ приготовления реагента следующий: древесную целлюлозу (Ц) ТУ 5-05- 221-716-83 обрабатывают 25%-ным водным раство ром гидроксида натрия (ГОСТ 2263-79) при перемешивании в течение 1 ч. Полученную смесь отжимают до кратности 2,8 и смешивают с монохлораце- татом натрия.

В полученную смесь вводят УЩР (ТУ 39-1223-87) и модифицирующую добавку сульфат алюминия (ГОСТ 5155-74) и перемешивают в течение 1 часа. Затем смесь выгружают на дозревание при температуре 70-80°С в течение 2-х ч.

П р и м е р 1 (прототип). Берут 100 г щелочной Ц, обрабатывают 75 г 25%-ного водного раствора гидроксида натрия пря перемешивании в течение 1 ч. Смесь отжимают до кратности 2,8 и смешивают с 60 г монохлорацетата натрия. В 100 г-полученной смеси вводят 50 г УЩР и перемешивают смесь в течение 1 ч. Далее смесь выгружают на дозревание (сушку) при 70-80°С в течение 2 ч. Фильтрация глинистого раствора, обработанного данным реагентом составляет 49 см3 (после прогрева раствора при 200°С в течение 6 ч), а в момент прогрева при 200°С см3.

П р и м е р 2. Берут 100 г щелочной целлюлозы, обрабатывают 75 г 25%-ного водного раствора гидроксида натрия при перемешивании в течение 1 ч. Смесь отжимают до кратности 2,8 и смешивают с 60 г монохлорацетата натрия, 15 г УЩР, 0,3 г сульфата алюминия, Смесь перемешивают в течение 1 часа. Модифицированную ами- лированную смесь выгружают на сушку при температуре 70-80 С. Фильтрация минерализованного раствора, прогретого при

200°С составляет 5,5-7,5 см , а в момент прогрева при 200°С Ф гор 28-45 см3.

Аналогично этому. примеру получают еще 5 образцов, отличающиеся только количеством модифицирующей добавки сульфата алюминия.

В табл. 1 приведена характеристика реагента.

В табл. 2 приведены данные, иллюстри0 рующиё термосолеустойчивость реагента. Оценку эффективности реагента осуществляли по фильтрационным свойствам раствора, т.к. они в значительной степени определяют термосолестойкость реагента,

5 устойчивость пород и состояние призабой- ной зоны продуктивных пластов. Ее осуществляли на 6%-ном бентонитовом растворе, содержащем соли 26% хлорида натрия и 2 % хлорида кальция. Растворы термостатирова0 ли при температуре 15ьОиС, и 200°С. Аналогично готовят и сопоставимые растворы с известными реагентами. Добавка реагента в глинистый раствор составляет 3%. Технологические параметры определяли в соот5 ветствии с руководящим документом РД-39-2-645-81 Методика контроля параметров буровых растворов.

Из табл. 2 видно, что способ приготовления реагента позволяет получить реагент

0 со значительно лучшими показателями фильтрации (графы 11, 12 табл. 2) при 200°С - в 10 раз по сравнению.с КМЦ 85/700 и в 7 раз с прототипом. четкое снижение показателя фильтрации достигнуто при вве5 дении сульфата алюминия в количестве 0,3- 0,9%. Дальнейшее увеличение количества модифицирующей добавки не приводит к существенному снижению показателя фильтрации глинистых растворов. Кроме того,

0. при добавке более 0,9% сульфата алюминия уменьшается растворимость реагента в воде.

. Наименьшее значение фильтрации глинистых растворов после термостатирования

5 их при 200°С.обеспечивает образец 5 с максимальной степенью полимеризации.

Наибольшее значение показателя фильтрации у образца 2,содержащего наименьшее количество модифицирующей добавки

0 с наименьшим значением степени -полимеризации реагента.

Таким образом, использование способа приготовления реагента для обработки бурового раствора позволит значительно по5 высить термосолестойкость реагента при высокой температуре 200°С и в присутствии одновременно солей одновалентных металлов (хлорида натрия - до насыщения) и двухвалентных металлов (хлорида кальция до 2%). Увеличить скорость растворения peaгента, сократить расход дорогостоящей КМЦ за счет .введения дешевой доступной модифицирующей добавки - УЩР и сульфата алюминия.

Кроме того, приготовление реагента по этому способу вписывается в действующую технологическую схему производства КМЦ 85/700.

Формула изобретения

Способ приготовления реагента для обработки бурового раствора, включающий введение углещелочного реагента в реакциВлияние реагента на технологические свойства глинистых растворов

0

онную массу на стадии алкилирования е процессе получения карбоксиметилцеллю- лозы, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости реагента к воздействию повышенных температур в минерали- зированных средах, одновременно с углещелочным реагентом в реакционную массу дополнительно вводят сульфат алюминия, при этом углещелочной реагент и сульфат алюминия используют в количестве соответственно 15,0-25,0 и 0,3-0,9 мас.ч. в пересчете на 100 мае,ч. карбоксиметилцел- люлозы.

Таблица 1

Характеристика реагента

Таблица 2

Примечание: 1. В опытах № 1-3.11 добавка реагента составила 3 % к объему раствора

Продолжение таблицы 2