Способ активации оксида двух-и трехвалентного железа Советский патент 1982 года по МПК C01G49/08 

I

Изобретение относится к техноло гии активации оксидов железа и может быть использовано для нейтрализации водорастворимых сульфидов, например при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен способ обработки оксида двух- и трехвалентного железа, применяемого для нейтрализации водорастворимых сульфидов, путем его активации измельчением 11 .

Известен также способ активации оксида двух- и трехвалентного железа путем придания ему пористости кислотной обработкой и щелочной обработкой его раствором едкого натра для нейтрализации избыточной кислотности до рИ 7 12 .

Недостатком этих способов является слабая активация исходного материала - оксида двух- и трехвалентного железа для нейтрализации водорастворимых сульфидов, особенно в щелочной среде ,

Целью изобретения является повышение нейтрализующей способности оксида двух- и трехвалентного железа водорастворимых сульфидов в щелочных и кислых средах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу активации оксида двух- и трехвалентного железа путем его обработки раствором едкого натра процесс осуществляют

10 при рН 10-1i+ и 100-150°С.

При рН менее указанного предела щелочных значений активация оксида железа в условиях предлагаемого способа не происходит.

И

Оптимальность температурных условий определяется тем, что ниже 1ПО°С активация не наблюдается даже при предлагаемых высоких щелочных значений рН, а свыше 150°С ак20тивизирующая способность обработанного оксида железа не применяется. Это следует из нижеследующих в описании экспериментальных данных.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение нейтрализующей способност оксида двух- и трехвалентного железа водорастворимых сульфидов путем сокращения времени их нейтрализации на 20-40 мин. Такой эффект достигается за счет того, что в результате обработки образуются гидроксиды железа, гидроксоферраты и ферраты натрия, которые при взаимодействии в щелочной среде с водорастворимыми сульфидами осаждают их путем образования водонерастворимых соединений.

Пример 1. Магнетит плотное тью k,7 г/см со средним размером частиц 6 мкм и диапазоном изменения размера частиц от 2 до 70 мкм подвергают щелочной обработке в раствор едкого натра разной концентрации. Концентрацию при этом определяют, контролируют и регулируют в процессе активации по водородному показателю рН. Обработку проводят при отношении масс оксида железа и жидкой фазы 2:1 в различных барометрических условияХо Затем к полученным суспензиям добавляют сульфид натрия в количестве, необходимом для получения концентрации N2$ 500 мг/л, перемешивают и определяют по изменению окраски (появление или отсутствие темно-зеленого цвета) ход реакции.

Результаты влияния предлагаемых условий активации на ее эффективнос а также влияния активированного оксида железа на реологические свойства буровых растворов приведены в табл.1.

Ч

Табл.1 показывает, что активация оксида железа происходит только при высоком рН (более 10) и повышенной температуре (100-150°С). Пример 2.Образец магнетита, активированного в условиях опыта 6 (по таблице 1) ,в количестве 10 г помещают в водный раствор сульфида натрия с концентрацией, в пересчете на газообразный сероводород, 500 мг/л. Соотношение масс оксида железа и раствора сульфида натрия при этом состаляет 1:50. Раствор перемешивают 10 мин в герметичной реакционной колбе, затем отстаивают 1 мин и отбирают пробу жидкой фазы. Последнюю помещают в герметичную колбу снижают серной кислотой ее рН до

3-7. Продувают азотом полученный раствор для удаления из него газообразного сероводорода и фиксируют количество последнего. Таким образом оценивают количественно содержание непрореагировавших сульфидов натрия в растворе в мг/л. Пробы отбирают многократно через каждые 10 мин перемешивания реакционной смеси. В качестве критерия нейтрализующей способности материала принимают время, в течение которого концентрация остаточных водорастворимых сульфидов в пробе в пересчете на газообразный сероводород уменьшается от исходной до 5 мг/л.

Кроме того, готовят кислый (при рН 5) водный раствор сероводорода с концентрацией 500 мг/л. К раствору сероводорода добавляют 10 г оксида железа, активированного согласно описанному выше, в том же соотношении с раствором 1:50 о Раствор перемешивают, отбирают пробы и определяют в них содержание остаточного сероводорода.

Результаты сравнительных испытаний сероводороднейтрализующей активности оксидов двух- и трехвалентного железа, приготовленных по предлагаемому и известному способам, приведены в табл.2.

Табл.2 показывает, что продукт, полученный согласно известному способу проявляет сероводороднейтрализующую активность . при рН среды менее 7. Однако в щелочной среде рН 7, которая более характерна для условий нефтяных и газовых скважин, признаков нейтрализации продукт практически не проявляет.

Предлагаемый способ обеспечивает высокую нейтрализующую способность оксида железа (И, JJ ) как в щелочной так и в кислой среде.

Добавка активированного по изобретению оксида железа (IJ , ) в буровой раствор, даже в значительных количествах (до 235 кг на 1 м раствора) для нейтрализации очень больших поступлений сероводорода из пластов горных пород в скважину, не приводит к существенному изменению технологических показателей бурового раствора, например по вязкости, статическому напряжению сдвига, стабильности и водоотдаче.

59069 406

Повышенная нейтралиэующа я способ- да в буровых растворах и без изменость оксида железа (IJ, ) по нения последних значительно расширяизобретению и возможность его при- ет возможности применения его в буменения для нейтрализации сероводоро- ровой технике.

7,0 i,85

7,0 11,5 6 12,0

6,0 И,80

Таблица 1

Таблица 2

105

Слабые признаки нейтрализации через 2 ч (концентрация ligO мг/л)

83 65

79069 08.

Формула изобретенияИсточники информации, Способ активации оксида двух- и

трехвалентного железа, включающий об- 1с Рябоконь С.А., Обозин ОоН, работку его раствором едкого натра, 5 Утяжеляющая добавка к буровому растотличающийся тем, что, с вору для нейтрализации и удаления целью повышения нейтрализующей спо- сероводорода при бурении скважин. добности целевого продукта водораст- Нефтяное хозяйство, 1979, № 2, воримых сульфидов в щелочных и кис- с. 19-22.

лых средах, процесс осуществляют ю 2. Патент США № 4008775, при рН 10-14 и 100.-150°С.кл. 175-6 +, опублик. 1977принятые во внимание при экспертизе