Способ модификации буровых растворов Советский патент 1976 года по МПК C09K7/02 

1

Изобретение относится к способу модификации буровых растворов различной степени минерализации, цредиазпаченных для бурения глубоких и сверхглубоких скважин на нефть и газ.

В процессе бурения с ростом температуры до 180-200°С и увеличением минерализации резко снижается активность применяемых реагентов, так как они подвергаются термоокислительной деструкции с потерей стабилизирующих свойств. В частности, один из наиболее эффективных синтетических реагентов - стабилизаторов для высокоминерализованных буровых растворов - карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - подвергается термоокислительной деструкции при 130-160°С.

Известиы способы модификации буровых растворов обработкой КМЦ и ингибиторами термоокислительной деструкции (фенол, дубильные вещества и др.) -или продуктами их взаимодействия (карбофен, карбанил и др.). Однако известные способы либо не обеспечивают достаточно высокой термостойкости, либо примеияемые в известных способах ингибиторы обладают повышенной токсичностью, что затрудняет их применение.

С целью повышения термостойкости буровых растворов в предлагаемом способе используют продукт взаимодействия карбоксиметилцеллюлозы с сульфаминовой кислотой или карбамидом.

Синтез карбосульфамина (продукта взаимодействия КМЦ с сульфаминовой кислотой)

и карбоксидиамида (продукта взаимодействия КМЦ с карбамидом) осуществляется следующим образом.

Целлюлозу (вискозную или другого типа) обрабатывают водным раствором едкого натра

концентрации 240 г/л при 19-23°С в течение 1 ч, отжимают от избытка водного раствора, щелочи до 2,6-2,7-кратного веса по отношению к весу исходной целлюлозы, измельчают в течение 2 ч, после чего к ней добавляют

сульфаминовую кислоту или карбамид из расчета 3% от веса целлюлозы или 1% от веса готового продукта. Цосле перемешиваиия в течение 30 мин с ингибитором реакционную смесь обрабатывают монохлорацетатом нат-рия в соотношении 2 моля иа 1 моль целлюлозы.

Некоторые условия получения и свойства карбосульфамина и карбоксидиамида приведены в табл. 1.

Карбосульфамин и карбоксидиамид представляют собой порошкообразные вещества, легкорастворимые в воде и буртовых растворах. Обработка ими буровых растворов различной степени минерализации осуществляет34Условия получения и свойства карбосульфамина и карбоксидйамида

51049Q

Таблица

ся путем добавления их в растворы в количествах 1-2,5% (в зависимости от степени минерализации циркулирующего раствора и забойной температуры) в сухом виде, либо в виде 5-10%-ного водного раствора. Результаты обработки бурарых

Результаты обработки буровых растворов различной минерализации карбосульфамином и карбоксидиамидом, приведенные в табл. 2, показывают, что эти реагенты сохраняют низкое значение водоотдачи высокоминерализоТаблица 2 растворов из кудиновской глины образцами карбосульфамииа и карбоксидйамида

ваннйх буровых растворов при l90±5°C, а пресных при 210-220°С. В табл. 2: у - удельный вес; TIOO - вязкость, статическое напряжение сдвига, Взо - водоотдача, К - толщина корки.

Ингибирование КМЦ сульфаминовой кислотой или карбамидом в процессе синтеза эфира позволяет достичь резкого повышения эффективности действия ингибитора, снижения его расхода в несколько десятков раз.

Добавление в буровой раствор КМЦ и сульфаминовой кислоты или карбамида в количествах, соответствующих содержанию этих веществ в карбосульфамине или карбоксидиамиде не обеспечивает ингибирования термоокислительной деструкции КМЦ, что подТермостойкость буровых Формула изобретения Способ модификации буровых растворов обработкой продуктом взаимодействия карбо- 20 ксиметилцеллюлозы с ингибитором ее термотверждается 1зь1сокими значениями водоотда чи буровых растворов, подвергнутых термообработке (табл. 3). Следовательно, карбосульфамин и карбоксидиамид Представляют

собой систему, отличающуюся от той, которая получается при механическом смещении готовой КМЦ и ингибиторов,

По предварительным подсчетам экономический эффект при глубоком бурении от ирименения 1 т карбос льфамина или карбоксидиамида по сравнению с КМЦ составит не менее 1 тыс. рублей. Для глубокого бурения в СССР применяется около 1000 т КМЦ. Если вместо 1000 т КМЦ применить карбосульфамин или карбоксидиамид, то экономический эффект составит около 1.000.000 руб.

Таблица 3 растворов, обработанных карбосульфамином, карбоксидиамидом и КМЦ-500 в присутствии и отсутствии ингибиторов окислительной деструкции, отличающийс я тем, что, с целью повышения термостойкости растворов, используют продукт взаимодействия карбоксиметилцеллюлозы с сульфаминовой кислотой или карбамидом.