Реагент-стабилизатор буровых растворов Советский патент 1993 года по МПК C09K7/02 

ел

с

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: реагент получают обработкой отхода зернового происхождения щелочной добавкой в водной среде. В качестве отхода зернового происхождения используют отход мукомольного производства со стадии зерноочистительного или драного, или обогатительного, или шлифовочного, или раз- мольного процессов и/или их произвольную смесь в количестве от 6 до 28 мас.% реагента. Щелочную добавку используют в количестве 0,6-6,8. Реагент может дополнительно содержать танинсодержа- щую добавку в количестве от 0,01 до 7,4 мас.% реагента и/или карбоновую кислоту (или ее соль) - 0,03-9,60 мас.% реагента, и/или, дисперсную добавку - 4-36 мас.% реагента. Реагент вводят в буровые растворы в количестве 1,5 мас.% бурового раствора. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к составам для их промывки.

Цель изобретения - повышение термо- солестойкости реагента и стабильности структурно-механических свойств обрабатываемых утяжеленных буровых растворов при одновременном расширении сырьевой базы для приготовления реагента.

Поставленная цель достигается использованием состава (реагент ФИТО), включающего, мас.%:

Отходы мукомольного производства со стадии зерноочистительного или обогатительного, или драного, или шлифовочного, или размольного процессов, или их произвольная смесь6-28

Щелочная добавка0,6-6,8

ВодаОстальное.

Реагент может содержать также дополнительно таннидосодержащую добавку (0,01-7,40 мас.%), карбоновую кислоту и/или ее соль, нитрилотриметилфосфоно- вую кислоту и/или ее соль, а также дисперсную добавку.

При подготовке зерна к мукомольному процессу на зернохранилищах или в зерноочистительном отделении мукомольных за водов его пропускают через обоечные и щеточные машины с целью удаления соломистых частиц, бородки, зародыша, а также снятия (шелушения) верхних плодовых оболочек, которые являются мелкодисперсными отходами данной стадии мукомольного производства. Средний химический состав зерна и его составных частей приведен в табл.1.

00

ы

00

со о

СП

ы

Помол зерна состоит из драного, обогатительного, шлифовочного и размольного процессов, в каждом из которых помимо выделяемого целевого продукта - эндосперма, также образуются отходы, содержащие отрубянистые частицы (оболочки зерна и алейроновой слой), зародыш и, частично, эндосперм. От начала к концу процесса помола содержание в отходах эндосперма (основной компонент муки) увеличивается. Наибольшее его количество в мучных вытряске (MB) и смете (МС), образующихся в результате потерь и загрязнения собственно муки. Обозначим отход зерноочистительного процесса - 03, обогатительного - ОБ, драного - ОД, шлифовочного - ОШ и раз- мольного - ОР,

Все вышеуказанные отходы производства объединяют общность морфологического происхождения, а следовательно, и схожесть химического состава (табл.1),

В качестве щелочной добавки можно использовать, например, гидроксиды металлов, щелочные фосфатные, гуматные, смолистые реагенты (талловый пек - ОТП, госсипол, полифенол лесохимический - ПФЛХ, гудроно-щелочной реагент - ГЩР); щелочные реагенты, являющиеся отходами или полупродуктами промышленного производства, например, ЩСПК, кремнийорга- нические жидкости (ГКЖ-10, ГКЖ-11, Петросил 2М), жидкое стекло (ЖСТ), отход производства диметилдиоксана (Т-80, ок- саль), гидролмзат полиакрилонитрила, отход щелочной (ОЩ), получаемый при очистке светлых дистиллятов прямой переработки нефти со стадии выщелачивания, и др. Можно использовать щелочные эмульсии масложирового производства (ЭН-4, ЭЛ-4, Ленол и др.), а также различные виды цемента, например, тампонэжный или али- нитовый и их пыль, улавливаемую в процессе производства цемента, например, пыль алинитовую цементную (ПАЦ), пыль лорт- лэндцементную (ППЦ).

В качества таннидосодержащей добавки можно использовать, например, чайные (ПЧ - пыль чайная), табачные (ПТ - пыль табачная), виноградные (0В - отходы виноградные), гранатовые (ОГ - отходы гранатовые) и другие отходы, а также мелкодисперсные скумпию (МДС), сумаху, кермек, лакрицу (МДЛ) и другие. Можно использовать также коллагено-таннидный реагент (КТР) или производную смесь перечисленных выше реагентов-.

В качестве карбоновой кислоты можно использовать, например, уксусную УК, винно-каменную ВКК, линолевую ЛК и др. кислоты, а также их смесь или отходы

производства, содержащие карбоновые кислоты, например, кубовый остаток синтетических жирных кислот КО СЖК. В качестве солей карбоновых кислот можно использовать, например, оксалат аммония ОАМ, кальциевую соль уксусной кислоты Са-УК и другие соли. Поставленная цель достигается также при введении нитрилотриметил- фосфоновой кислоты - НТФ или ее

0 кальциевой соли Са - НТФ,

При отсутствии карбоновых кислот можно использовать отходы и полупродукты промышленного производства, например, порошок уксуснокальциевый (УКП), который

5 согласно ОСТ 81-93-76 имеет следующий состав, мас.%: производные фенолов 7-1и, остаточная известь 10-14; кальциевая соль уксусной кислоты - остальное. Получают УКП при нейтрализации гашеной известью

0 продуктов, образующихся при термическом разложении древесины.

В качестве дисперсной добавки можно применять, например, лигнин; шлам-лигнин; торф сапропель; асбест; хлопковую ше5 луху; лузгу; пыль семян подсолнечника, риса; измельченные кукурузу и початков кукурузы; костру лубяных культур (лен, конопля, кенаф), соломы; отходы стрижки искусственного меха (ОСИМ), пряжи высо0 кообьемистой (ОПВ), .сырья вторичного тек- стильного из смешанных волокон (ОСВТСВ); древесные опилки; отход целлюлозно-бумажного производства со стадий глезерования бумаги, формирования кар5 тонного и бумажного листа (СКОП); целлюлозу; аэрохимический линт(пыль хлопковой целлюлозы) и другие мелкодисперсные добавки..

В качестве щелочной, таннидосодержа0 щей и дисперсной добавок, а также карбоновой кислоты или ее .соли можно использовать зарубежные аналоги перечисленных типов реагентов.

Сопоставительный анализ с прототи5 пом показывает, что предлагаемый реагент отличается от известного составом ингредиентов и их количественным соотношением. Приготовление реагента заключается в последовательном смешении его ингреди0 ентов.

П р и м е р. В 80 г воды растворили 4 г МаОН и ввели постепенно при постоянном перемешивании 16 г ОД. После кондиционирования полученной массы в течение 0,5

5 ч реагент пригоден для использования.

В соответствии с данным примером были приготовлены реагенты, отличающиеся соотношением ингредиентов (табл.2), результаты испытания которых приведены в табл.3.

Эффективность реагентов оценивали путем обработки глинистого стабилизированного - ГС, алюминатного глинистого - АГ, гидрогельмагниевого - ГТМ и гидрофоб- но-эмульсионного - ГЭР буровых раство- ров. Реагент добавляли в растворы в количестве 1,5% от их объема. Измеряли плотность раствора - ПР, условную вязкость-УВ, водоотдачу- В, статическое напряжение сдвига - СНС и показатель концентрации ионов водорода - рН.

Термосолестойкость различных вариантов реагента оценивали по результатам технологических параметров растворов (УВХ, CHCxi/io, Bx) после 6 циклов нагрева- ния -охлаждения, каждый из которых включал нагревание раствора в автоклаве до температуры 160°С, выдерживание при этой температуре в течение 2 ч, охлаждение до.температуры 20°С.

Анализ результатов испытаний (табл.З) показывает, что при обработке алюминатного глинистого раствора известным реагентом (№ 20) водоотдача после термообработки возрастает с 7 до 18 см3, а статическое напряжение сдвига с 11 /16 до 49/51 дПа. Предложенный же реагент (№№ 2-4) обеспечивает водоотдачу в пределах см3. При этом СНСю возрастает в меньшей степени с (19-23 дПа до 37-44 дПа). В меньшей степени по сравнению с известным реагентом возрастает и условная вязкость раствора.

Указанные эффекты имеют место лишь для реагентов, приготовленных при за яв- ленном соотношений ингредиентов. Запредельные составы (№ 1 и 5) по эффективности сопоставимы с известным реагентом.

Самые высокие результаты достигаются при введении ФИТО в утяжеленные бу- ровые растворы (АГ, ГГМ и ГЭР). Так, если при обработке известным реагентом (табл.З, Ns 20, 22, 23) CHCi возросло после термообработки более чем в два раза, то при использовании ФИТО (табл.З, Nstsh , 6-9, 14-17) увеличение СНС составляет не более 30%. Если же сравнивать результаты для неутяжеленного раствора (ГС), то разница между известным реагентом (табл.З, № 21) и предложенным (МгМг 10-13) не столь существенна..

Предложенный реагент обладает лучшей термосолестойкостью, чем известный. При обработке пресных растворов (ГС и ГЭР) известным реагентом водоотдача по- сл,е термообработки возросла примерно на 300%. Обработка растворов реагентом ФИТО дает лучшие результаты. Водоотдача глинистого стабилизированного раствора увеличилась в среднем на 226% (табл.З, №№

10-13), а ГЭР на 200% (№ 18). Если же обрабатывать минерализованные растворы (АГ и ГГМ), то снижение водоотдачи более существенно. Для алюминатного раствора рост водоотдачи составляет при использовании реагента ФИТО в среднем 165% (табл.З, № 2-4, 6-9), для известного - 257% (№ 20). Для гидрогельмагниевого раствора, обработанного ФИТО, рост водоотдачи составляет 200%, а для обработанного известным реагентом-320%.

Следует также отметить, что помимо более высокой термосолестойкости и стабильности структурно-механических свойств реагент ФИТО предотвращает также снижение коэффициента тиксотропии (отношение СНСю к CHCi) растворов. Например, для ГЭР (табл.З, № 23) коэффициент тиксотропии снижается в результате термообработки с 1,20 до 1,07, т.е. 1,12 раза. При обработке реагентом ФИТО (табл.З, № 18) возрастаете 1,31 до 1,33.

Положительный эффект достигается при использовании всех типов отходов мукомольного производства, указанных в формуле изобретения (табл.З, №№ 6-12), з также их произвольных смесей (№№ 7, 14, 15, 17-19). При использовании 03 значительно возрастает условная вязкость растворов, однако этот эффект можно нейтрализовать путем сочетания его с тан- нидо- или кэрбоносодержащей добавками.

Примеры №№ 6-19 (табл.1) иллюстрируют возможность использования в качестве щелочной добавки различных типов щелочных реагентов.

Примеры N;Ns 9-12, 16 (табл.1) иллюстрируют применение таннидосодержащих добавок, а примеры №№ 13-17 - дисперсных добавок.

Хорошего качества реагент получается при экструдировании или модифицировании отходов мукомольного производства по технологии получения экструзионного или модифицированного крахмалов. Так, в опыте Nfc 18 (табл.2) использовали зкструдиро- ванную смесь отходов драного и шлифовочного процессов Э (ОД, ОШ), а реагент № 19 приготавливали С предварительным модифицированием отходов размольного и зерноочистительного процессов М (О Р, 03).

Таким образом цель изобретения достигается только при использовании реагентов, приготовленных в соответствии с формулой изобретения.

Предложенный реагент совместим со всеми использующимися в бурении реагентами различных классов (гуматы, фосфаты, лигносульфонаты, полисахариды, акриловые полимеры, ПАВ и др.). В сочетании с известными реагентами могут быть получены полифункциональные добавки на основу понизителей фильтрации, разжижителей, ингибиторов гидратации глинистых пород, термоетзбилизирующмх добавок, эмульгаторов, пеногасителей, бактери- цидов, ингибиторов коррозии, сёроводородонейтрализующих и сероводо- родпоглощающих добавок, флокулянтов, пенообразователей, кольматантов и струк- турообразователей и др.

Реагент может быть использован для приготовления различных технологических жидкостей в бурении, заканчивании и ремонте скважин (вязко-упругие разделители, буферные жидкости, жидкости для глушения и гидроразрыва скважин, жидкости за- творения и др., для обработки тампонажных растворов), а также в добыче, транспорте и хранении углеводородов (борьба с отложениями асфэльто-смолистых и парафиновых . отложений, гидравлический разрыв пласта, обработка призабайной зоны пласта, изоляция притока пластовых вод, подавление роста сульфатвоестанавливающих бактерий и

др.).

Реагент ФИТО можно использовать как

концентрат для приготовления буровых растворов и технологических жидкостей для получения на его о.снове биополимеров, а также микрополидобавок () для .смижения разупрочняющего влияния буровых растворов на глинистые породы.

Перед обработкой реагентом ФИТО минерализованных растворов его рекомендуется засолонять,

Отмеченные выше достоинства реагента ФИТО предопределяют целесообразность использования его в промысловой практике. Широкая сырьевая база (использование отходов мукомольного производства, а также других ингредиентов, также являющихся отходами) повышает независий

Средний химический состав зерен пшеничного и ржи, % сухого вещества (по Б.Д. Козакову

и В.Л. Кретовичу, 1989)

мость буровых предприятий от поставщиков товарных реагентов.

Реагент ФИТО может быть использован ив других отраслях промышленности, на- 5 пример, в литейном производстве.

Формула изобретения

15 расширении сырьевой базы для приготовления реагента, он содержит в качестве отхода зернового происхождения отход мукомольного производства со стадии зерноочистительного, или драного, или обогатительного,

20 или шлифовочного, или размольного процессов, или их произвольную смесь, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: :. .-.

Отход мукомольного производства со

2Б стадии зерноочистительного, или драного, или обогатительного, или шлифовочного, или размольного процессов, или их произвольная емесь6-28 Щелочная добавка 0,6-6,8

30 ВодаОстальное.

Та б л и ц а 1

Составы исследованных реагентов

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Результаты исследования реагентов

Таблица 3