SU1209703A1 - Реагент дл обработки буровых растворов - Google Patents

Description

1 1

Изобретение относитс  к горному делу, в частности получению ческих реагентов дл  обработки буровых растворов, примен емых при бурении нефт ных и газовых скважин.

Каус обиолитовый реагент готов т путем смешивани  сапропел  с содержанием органического вещества 60- 70% и влажностью 40-50% с 50%-ным раствором гидроксида натри  в различных соотношени х с последующим нагр.еванием реакционной массы в герметически закрытых бомбах в течение 2 ч при 100-120 С. Сушку реагента, провод т при 100-105 С до влажности 10-20%. .

Пример 133,4 г обогащенного сапропел  влажностью 50% смешивают с 26,6 г 50%-ного раствора гидроксида натри  (состав З). Смесь тщательно перемешивают, -помещают в герметически закрываемую бомбу и выдерживают при 100-120°С 2 ч. После окончани  реакции дл  удалени  избытка воды реагент сушат при 100-105 С до влажности 20%. Остальные составы ре агента готов т аналогичным образом.

Результаты испытани  по с пределе- нию выхода сапропелевых кислот представлены в табл.1.

Данные табл.1 показывают, что наи больший выход сапропелевых кислот при приготовлении каустобиолитового реагента приходитс  на состав 3 с соотношением компонентов сапропель; гидроксид натри  5:1. При недостатке щелочи в реагенте (составы 4 и 5J выход сапропелевых кислот снижаетс . В составах 1 и 2 избыток щелочи, что также снижает качество реагента.

Качество известного и предлагаемого каустобиолитовых реагентов оценивают по технологическим параметрам обработанных ими глинистых растворов , которые готов т из иджеванско- го бентонита.

Технологические свойства глинистых растворов при введении 0,5-5% углещелочного реагента (УЩР) и са- пропелещелочного реагента (СЩР) при различном соотношении компонентов приведены в табл.2.

Как видно из данных табл.2, введение в 10%-ный глинистый раствор сапропелещелочного реагента приводит к резкому уменьшению водоотдачи. при этом условна  в зкость и статическое напр жение сдвига систем1ы

2097032

возрастают. Аналогичные концентра- У1ЦР менее эффективно измен ют эти параметры. Содержание .сапропелещелочного реагента более 5% приво5 дит к увеличению в зкости и статического напр жени  сдвига сверхоптимальных значений. Концентраци  реагента менее 0,5% не обеспечивает необходимых значений водоотдачи. На10 иболее оптимальными концентраци ми .СЩР дл  обработки глинистых растворов  вл ютс  1-3%. При этом лучшими параметрами обладают растворы, обработанные СЩР, соответствующим соS5 ставу 3 соотношение сапропель:ще- лочь 5:l). Избыток щелочи в реагенте (состав 2) хот  несколько и разжижает систему, но приводит к увеличению водоотдачи раствора. При сни20 женин содержани  сапропелевых кислот в реагенте (состав 4) значени  водоотдачи также возрастают.

Коагул ционную устойчивость предлагаемого и известного каустобиоли25 товых реагентов определ ют по отношению к растворам хлоридов кальци , магни  и натри . Сравнительные дан- к(ые приведены в табл.3.

Как видно из данных табл.3, кон30 центраци  солей кальци , магни  и натри , необходима  дл  полной коагул ции сапропелевых кислот из фильт ратов бурового раствора, обработанного СЩР, вдвое Bbmie, чем дл  гумиj ,- новых кислот из фильтратов растворов , обработанных УЩР и ТЩР. Повышенное количество боковых функциональных групп и характерна  гидро- фильность сапропелевых кислот обес Q печивают наиболее высокую коагул - ционную устойчивость глинистых раст- BopoBj обработанных предлагаемым каустобиолитовым реагентом.

Кроме того, исход  из типа орга | . нического вещества, сапропелевое органическое вещество  вл етс  менее С1СЛОННЫМ к самовозгоранию чем гумусовое, вход щее в состав бурых углей и торфа.

50 Дл  удалени  инертной неорганической составл ющей и увеличени  содержани  органического вещества до 60-70% исходный сапропель подвергают обогащению путем поинтерваль55 кой кислотной обработки и последующего высушивани  декантата.. Дл  этого навеску сухого сапропел  (15- 20%-ной влажности) обрабатывают

12%-ной сол ной кислотой до полного растворени  карбонатов. Осадок отдел ют декантацией и обрабатывают 10%-ной плавиковой кислотой при 60- . Обогащенный сапропель отдел ют ОТ раствора кислоты, отмьшают до рН 7, центрифугируют, сушат до влажности 40-50% при 80 С.

Содержание органического веществ в обогащенном сапропеле достигает . 60-70%, при этом выход сапропелевых кислот возрастает до 35-42%.

Характеристика сапропелевых кислот , выделенных из кремнеземистого сапропел  и гуминовых кислот бурого угл , представлена в табл.4.

Как видно из табл.4, сапропелевые кислоты, выделенные из кремнеземистого сапропел , отличаютс  от гуминовых кислот бурового угл  по содержанию функциональных групп, азота и кислорода, что указывает на  вные различи  в их химическом составе , строении и свойствах. В частности , сапропелевые кислоты  вл ютс  более стойкими к солевой агресси так как порог агрегации дл  них почти вдвое выше, чем дл  гуминовых килот бурых углей. Кроме того, вследствие более низкой степени ароматизации (С : Н 1 ) и высокой степени восстановленности, сапропелевые кислоты в щелочной среде обладают большей подвижностью и способностью образовывать прочные пространственные структуры, чем гуминовые кислоты. Поэтому следует ожидать более высокие защитные свойства и повьшенную стабилизирующую способность каусто- биолитового реагента, содержащего сапропель, в отличие от буроугольного реагента.

I .,

Количество щелочи, необходимое дл  полного перевода сапропелевых кислот в натриевые соли, находитс  в стехиометрическом соотношении с их количеством в исходном сапропеле Избыток щелочи в каустобиолитовом реагенте будет способствовать набуханию и осьшанию глинистых пород, слагающих ствол скважин, что приводит к осложнени м в процессе бурени . Недостаток щелочи приводит к неполному извлечению сапропелевых кислот в виде натриевых солей, что снижает качество реагента. Дл  определени  оптимальных соотношений компонентов , вход щих в каустобиолитовый

097034

реагент, испытьшают 5 составов (табл.I).

Недостаточное количество щелочи и несовершенна  технологи  приготов5 лени  растворов на основе сапропелей не обеспечивают полного перевода сапропелевых кислот в их водорастворимые соли, которые  вл ютс  основными стабилизаторами.

to Вли ние добавок щелочи на технологические параметры 15%-ной сапропелевой суспензии представлено в табл.5.

Количество щелочи, необходимое

15 дл  получени  устойчивых дисперсных систем на основе сапропел  с высокими Технологическими характеристиками , должно находитьс  в стехиометрическом соотношении с количест20 вом сапропелевых кислот, вход щих в состав сапропел . Но можно не искать это соотношение, а сапропелевые суспензии обрабатывать УЩР,в количестве 4-6% (табл.б).

Как видно из сопоставлени  данных табл.5 и 6, в рецептуре, %: Сапропель5-30

УЩР4-6

Щелочь0,2-0,4

ВодаОстальное

основное улучшающее воздействие на дисперсную систему оказывает УЩР. Действие щелочи в данном случае не суп ественно. Причем улучшение техно- 35 логических параметров суспензии происходит в основном не за счет перевода сапропелевых кислот в их соли, а за счет действи  гуматов натри  углещелочного реагента на 40 минеральную (глинистую) составл ющую сапропел . В результате образуютс  органоминеральные комплексы, улучшаетс  структурно-механические и фильтрационные характеристики дис- 45 персной системы. Частичный перевод сапропелевых кислот в их соли за счет вводимой щелочи (0,2-0,4%), а также избыточной щелочи, вход щей в состав УЩР, несколько усиливает 50 процессы структурообразовани , но из-за незначительного их количества, определ ющей роли не играет. Таким образом, использование известного сапропелевого раствора невозможно, 55 К существенным недостаткам сапропелевых буровых растворов следует отнести также то, что,  вл  сь малоглинистыми растворами, в процессе

бурени  они быстро обогащаютс  выбуренными глинистьми породами и тер ют свои технологические и реологические свойства. Очистка сапропелевого раствора от глины обычньми механическими средствами практически невозможна , что св зано с. особенност ми состава и химического строени  сапрспелей. Поэтому дл  качественного бурени  необходимо посто нно замен ть обогащенный глиной раствор на свежий, что с экономической и технолох ической точки зрени  весьма невыгодно. Более перспективным  вл етс  использование сапропел  в качестве сырь  дл  приготовлени  реагента (СЩР). Применение такого реагента дл  обработки глинистых растворов может быть эффективно при бурении в осложненных услови х и особенно при вскрытии продуктивных пластов .

Большое значение имеет также технологи  приготовлени  реагента. Не- смотр  на кажущеес  сходство между СЩР и известным сапропелевым буровым раствором, технологи  их приготовлени  принципиально отличаетс ,, Так сапропелевый раствор готов т путем диспергировани  5-30%-ного сухого

Остальное

сапропел  в водной слабощелочной среде . Така  технологи  не обеспечивает полного перевода сапропелевых кислот в их водорастворимые соли. Техноло- 5 ги  приготовлени  предлагаемого кау- стобиолитового реагента имеет р д преимуществ (табл.з).

Одним из путей повьшени  эффек0 тивности готового продукта  вл етс  улучшение исходного сырь  и технологии приготовлени , а также обог аще- ние исходного сырь  путем удалени  инертных фракций и последующего вы5 сушивани  декантата. Основной целью процесса обогащени  сапропел   вл етс  увеличение содержани  в нем сапропелевых кислот и удаление инерт- .ной неорганической составл ющей (кар0 бонатной и силикатной). Как видно из табл.7, содержание сапропелевых кислот в исходном продукте соответствует 20,7-23,3% в расчете на органическое вещество. После обогащени  путем кис5 лотных обработок (НС1 и HF) выход сапропелевых кислот возрастает до 35-42%. Естественно, что эффективность СЩР приготовленного на основе обогащенного сапропел , будет выше.

0 Данные приведены в табл.8.

Таблица 1

42,0 42,1 42,1 35,1 28,2

12

12

7

7

7

1.

i-ный раствор глино .Таблица 2

Таблица 4

3,33 4,21 0,06 . 36 2,7

2,05 4,5 0,05 19 ,7

Остаток после прокаливани , % на сухое вещество

Состав ЭОЛЫ, % SiO,

АЦО,

СаО MgO SO,

Таблица 6

43,3-84, 60,9

30.5-57, 43,9

0,9-8,9 4,6

1,2-8,9

4,7

1,7-6,3

. 4,2

0,2-2,5 1,0

О, 1-0,9 1.4

О,1-0,9 0,4

13

1209703

14 Продолжение табл.7

Claims (1)

1. РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, содержащий каустобиолит с влажностью 40-50%, 50%-ный раствор гидроокиси натрия и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества реагента за счет повышения его солестойкости и стабилизирующих свойств при одновременном уменьшении склонности к самовозгоранию, в качестве каустобиолита реагент содержит сапро пель с содержанием сапропелевых кислот не менее 35% при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

   Сапропель

   50%-ный раствор гидроокиси натрия Вода

   64,0-68,6

   1 1 ,4-16,0

   Остальное >