Способ получения стабилизатора промывочных буровых растворов Советский патент 1981 года по МПК C08F220/44 C08F8/12 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛИЗАТОРА ПРОМЫВОЧНЫХ

Изобретение относится к получе1шю водорастворимых акриловых полимеров, обладающих повышенными стабилизирующими свойствами по отношению к минерализованным промывочным растворам, в частности к способу получения стабилизатора на основе гидролизованного полиакрилонитрила, и может быть использовано в нефтяной промышленности при бурении скважин на сушв и на море.

Известны способы получетш стабилизаторов промывочных буровых растворов путем гидролиза полиакрилонитрила с получе1шем таких стабилизаторов как гипан, 1.

Основным недостатком известных способов является получение стабилизаторов, неустойчивых к действию хлористого кальдия и другим поливалентным катионам и к морской воде, что значительно ограничивает область их применения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения стабилизатора промывочных буровых растворов - гипана - путем гвдролиза полиакрилонитрила в водном растворе щелочного агента БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

(эквимомерным количеством каустической соды) при нагревании (96-100°С). В этом способе оптимальное соотноше1ше между полиакрилонитрилом (полинаком), щелочью и водой составляет 5,6;4,0:90. Водорастворимьп 1 полимер получают в виде 10%-кого .раствора со степенью гидролиза его 70-75% Ц.

Недостатком получешюго этим способом падролизованного ., пол 1акрш1оннтрила является его недостаточная термосолестойгость и нестабиль10ность к действию хлористого кальция, а также к морской воде. Гипан в основном применяется для стабшшзашто глинистых растворов на пресной не минерализованной воде.

Цель изобретения - повьппение термосолс 5 стойкости стабилизатора.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения стаби шзатора промывочных буровых растворов путем гидролиза полнакрилонитрила в водном растворе щелочного аген20та при 1гагрева ши в качестве щелочного агента используют моносиликат натрия к гидролиз осуществляют при мольном соотнощении полиакрилонитрил : моносиликат натрия : вода, рав3ном 1,0 : 0,7-2,5 : 78-100, до степени гидролиза 25-40. Гидролиз проводят при 98-102° С в атмосфере инертного газа (рзота). Продукты реакции представляют собой сополимеры акриламида и акрилата натрия свовлечением в состав силикатных звеньев. Эти водорастворимые полимеры условно названы иономерами ВОС. Изменением условий синтеза (мольное соотношение ПАН и моносиликата натрия, продолжительность реакций) удается регулировать соотношение фу1{кциональных групп, т.е. получать водорастворимые полимеры с различной -степенью гидролиза (25-40 мол.%). Степень гидро1гиза полученных полимеров опреде ляется по количеству выделенного в течение реакции аммиака, который нейтрализуют серной кислотой. Установлено, что наилучшими стаСилизирующими свойствами обладает ВОС с низкой степенью гидролиза, имеющий соотн шение карбоксильных групп и амидных 2530 : 75-70. Нкже приводятся примеры получения гидролизованного моносиликатом натри полиакрилонитрила, обладающего повышенным стабилизирующими свойствами по отношению к минерализованному промывочному раствору Сополимеры, полученные гидролизом полиакрилонитрила моносиликатом гатрия, опробованы в качестве стабилизаторов минерализованных глинистых и карбонатно-глинистых промывочных растворов, в сопоставлении с известным - гипаном. С целью сопоставления промывочные растворы на пресной воде с добавками CaCIa и на морской воде, стабилизированные ВОС, а также гипаном. Проведены следующие опыты. . 1. Получены глинистые промывочные растворы на пресной воде без и с добавками CaCl2, стабилизированные гипаном. Установлено, что растворы на пресной вод без добавок СаС по эксплуатационным параметрам отвечают требованиям бурения, т.е. имеют низкие зьичения СНС (статическо напряжения сдвига), Bjo (водоотдача за 30 м нулевой отстой, стабильны, тиксотропны (СНС меняется во времени). Введеше добавок CaClj в количестве 0,2 и более приводит к расслоению системы, т.е делает растворы совершенно непригодными для бурения (согласуется с литературными данными). И. Получены глинистые промывочные рас творы на морской воде, стабилизированные Гипаном. Установлено, что растворы нестабильны, расслаиваются, т.е. непригодны для бурения на море. III.Получены глинистые и карбонатно-глинистые промьшочные растворы на пресной воде, стабилизированные ВОС- 25 - ЮС-60, без и с добавками CaClj. Результаты исследования структурно-реологических свойств растворов, стабилизированных ВОС-25, представлены в таблице. Из таблицы видно, что растворы на пресной воде, содержащие до 1,0% CaClj, отвечают тр ованиям бурения. Они стабильны - имеют нулевой отстой, низкие значения СНС, Взо тиксотропны. IV.Получены карбонатно-глинистые промывочные растворы на морской воде, стабилизированные ВОС-25 - ВОС-60 и исследованы их структурно-реологические свойства. Результаты исследования структурно-реологических свойств промывочных растворов на морской воде, стабилизированные ВОС-25, представлены в таблице. Из таблицы видно, 410 промывочные растворы на морской воде, стабилизированные ВОС, отвечают требованиям бурения. V.Изучены термостойкие свойства минерализованных промывочных растворов (на пресной воде с добавками CaClj и на морской воде). Из таблицы видно, что эти растворы термостойки до 150° С. Нагревание до 150° не приводит к ухудшению их эксплуатационных параметров. Таким образом, ВОС в отличие от гипана является стабилизатором не только промывочных растворов на пресной воде, но и на минерализованной (содержащей CaClj) и на морской воде. Низкие значения рН промывочных растворов (рН 9,5), высокие значения (больше 10 г/л) ПДК (предел допустимой концентрации), солестойкость и термическая устойчивость минерализованных промывочных растворов, стабилизированных сополимером ВОС, полученным предлагаемым способом, наряду с его хорошими зксплуатационными параметрами, позволяют рекомендовать его в качестве стабилизаторов промьгеочных растворов для бурения не только на суше, но и на море. Это особенно важно, поскольку применяемые в настоящее время для морского бурения стабилизаторы (УЩР, нитролигнин, ПФЛХ, КССБ и др.) обычно не отвечают современным требованиям бурения на море. Эти реагенты имеют П1зкие значения ПДК ( 1,0 г/л) и высокие значения рН ( 11,0). rimaH, имеющий высокие значения ПДК и нри необходимости низкие значения рН, не может быть использован для морского бурения вследствие его несолестойкости. Пример. В реактор загружают 40 мл дистиллированной воды, при работающей мешалк§ насыпают 4 г порошкообразного ПАИа

из расчета получения 4,25%-ной суспензии. 1емпературу поднимают до 90-95° С, после чего в качестве гидропизующего агента добавляют 22,6 г 30%-ного раствора моносиликта натрия, что соответствует мольному соотношению полкакрилонитрила и моносиликата натрия 1,0 : 0,6 Реакцию провбдят при 98-102° С и небольшом избыточном давлении азота.

В течение 200-250 мин образуется вязкая комкообразная масса с концентрацией полимера 5,9%, рН 1%-ного раствора 8,80, вязкость 200 сПз. и степень гидролиза 25% (т.е. марка полимера ВОС-25).

П р и м е р 2. Способ осуществляют анало:гично примеру 1, но добавку моносиликата ттрия 6epjfT в количестве 37,6 г, что соответствует мольному соотношению полиакрилоннтрила и моносилнката натрия 1,0-1,2, За 95- 120 мин образуется однородная вязкая масса с концентращ ей полимера в ней 4,6%, с рН 1,0%-ного раствора 9,0 и вязкостью 60-70 сПз. В этих условиях получается БОС, имеющий отношение карбоксильных групп к амиднЫм 30 : 70, т.е. ВОС-30.

П р и м е р 3. Способ осуществляют аналогичйй примеру 1, но к суспензии ПАН добавляют 30%-ного раствора моносиликата натрия

в количестве 48,6 г, что соответствует мольному соотношению ПАНа и моносилнката натрия 1,0 : 1,5. В течение 80-90 мин образуется однородная вязкая масса с концентрацией 5 полимера 4,2%, рН 1,0%-ного раствора 9,2, вязкость 56-60 сПз. Степень гидролиза 35%. П р и м е р 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но к суспензии ПАНа моносиликата натрия добавляют в количестве

0 65,6 г, что соответствует мольному соотношению ПАНа и моносилнката натрия 1,0 : 2,0. За 70-75 мин образуется полимер со степенью гидролиза 35,0% и концентрацией 3,0%, рН однопроцентного раствора 4,8, вязкость 45-

5 50 сПз.

П р и м е f 5. Способ осушествляют анало. гично примеру 1. Добавку моносиликата натрия берут в количестве 78,0 г, что соответствует мольному соотношению ПАНа и моно. силиката натрия 1,0-2,5. За 60-65 мнн получается однородная масса с концентрацией полимера 3,4%. Вязкость 1,(Ул -1Гого раствора полимера 40-42 сПз, рН 10..

Таким образом, использонят1е предлагаемою стабилизатора позволит з(гачнгсльно повысить качество бурения.

Формула изобретения

Способ получения стабилизатора промывочных буровых растворов путем гидролиза полиакрилоиитрила в водиом растворе щелочного агента при нагревании, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости стабилизатора, в качестве щелочного агента используют моносиликат натрия.

и гидролиз осуществляют при мольном соотношении полиакрилонитрил ; моиосяликат натрия : вода, равном 1,0 : 0,7-2,5: 78-100, до степени гвудюлиза 25-40.

Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе 1. Кистер Э. Г. Химическая обработка буровых растворов. М., Недра, 1972, с. 190.