SU1239142A1

SU1239142A1 - Реагент-стабилизатор дл буровых растворов и способ получени реагента-стабилизатора

Info

Publication number: SU1239142A1
Application number: SU843779289A
Authority: SU
Inventors: Николай Николаевич Круглицкий; Валентин Алексеевич Яременко; Вадим Владимирович Минченко
Original assignee: Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1986-06-23

Abstract

1. Реагент-стабилизатор дл буровых растворов, включающий фенол, сульфит-спиртовую барду (ССЕ), формалин и воду, отличающийс тем, что, с целью повышени термосо- лестойкости и ингибируницей способности бурового раствора, он дополнительно содержит поликапроамид общей формулы fNH (CHj), COJfl или полигек- саметчленадипамид общей формулы (CHj) NH-COJnмол.массы (8,0 - 25,0) 10 при следующем соотношении компонентов, мае. %: Фенол4,0 - 8,0 Поликапроамид или полигексаметиленадипамид30 ,0 - 40,0 , Формалин3,0 - 6,0 ССБ30,0 - 35,0 ВодаОстальное 2.Реагент-стабилизатор по п. 1, отличающийс тем, что в качестве поликапроамида он содержит отходы синтеза капрона или отходы трикотажного производства на основе волокон капрона. 3.Реагент-стабилизатор по п. 1, отличающийс тем, что в качестве полигексамителенадипамида он содержит отходы синтеза нейлона или отходы трикотажного производства на основе волокон нейлона. 4.Способ получени реагента-стабилизатора дл буровых растворов путем конденсации сульфит-спиртовой барды с фенолом и формалином с пос- ледукщей термообработкой полученной смеси при 90-95 С, отличающийс тем, что конденсацию провод т в присутствии полиамида, который предварительно растворгпот в феноле при 65-70 С, причем конденсацию полиамида и фенола с формалином провод т в течение 35-40 мин, а затем ,в смесь ввод т сульфит-спиртовую барду и дополнительно продолжают конденсацию в течение 30-35 мин. i (Л со

Description

1

Изобретение относитс к технологии бурени скважин, в частности к составам дл бурени , и может быть использовано дл обработки буровых растворов и повышени прочности пород, слагающих стенки скважин, при их проводке , на нефть и газ в неустойчивых породах в услови х действи повышенных температур и солевой агрессии.

Целью изобретени вл етс повышение термосолестойкости и ингибиру- ющей способности бурового раствора.

Предлагаемый реагент дл глинисВ качестве добавок полиамида используют отходы, получаемые при синтезе поликапроамида или полигексаме- тиленадипамида, а также отходы три- котакжного производства на основе капронового или нейлонового волокна. Кроме того, используют фенол формалин 30,0%-ной концентрации и сульфиттых буровых растворов отличаетс наличием в его составе высокомолекул р- )5 спиртовую барду (ССБ) 5С,0%-ной кон- ной добавки (поликапроамида или поли- гексаметиленадипамида), молекулы которой содержат амидные группы -NH-CO, способные к образованию-водородных св зей, обуславливающих по- 20 вышенную гибкость полимер ной цепи. Благодар этим группам увеличиваетс также межмолекул рное взаимодействие в полимере, что способствует возрастанию его термостойкости в растворах солей многовалентных металлов.

В процессе поликонденсации исходцентрации .

Технологи получени предлагаемого реагента заключаетс в следующем.

Предварительно измельченные волок на поликапроамида или полигексаме- тиленадипамида размером 1-2 мм помещают в колбу-реактор с обратным холодильником , куда заливают 50,0 - 60,С%-ный водный раствор фенола, по- 22 догрегый до 70,0 С, и перемешивают в течение 20,0-30,0 мин до полного растворени полимера. Затем в реактор добавл ют 30,0%-ный. раствор форных компонентов получают реагент, макромолекулы которого состо т Из различных по своей природе групп - пол рных лигносульфатных и. малопол рных полимерных, отличающихс повьш1ен- ной УСТОЙЧИВОСТЬЮ к термосолевой агрессии. Благодар такому строению

Предварительно измельченные волокна поликапроамида или полигексаме- тиленадипамида размером 1-2 мм помещают в колбу-реактор с обратным холодильником , куда заливают 50,0 - 60,С%-ный водный раствор фенола, по- 22 догрегый до 70,0 С, и перемешивают в течение 20,0-30,0 мин до полного растворени полимера. Затем в реактор добавл ют 30,0%-ный. раствор фор30

малина и повьшают температуру полученной смеси до 90,0-95,0 С. По истечении 35,0-40,0 мин в реакционный обьем дополнительно ввод т 50,0%-ный водный раствор ССБ и при перемешивании и сохранении той же температуры

продолжают процесс еще 30.0-35,0 мин. макромолекул реагента расшир ютс пре- -ic „

- По окончании реакции готовый реагент

делы регулировани структурно-реологических свойств глинистых буровых растворов при действии высоких температур . Это обусловлено тем, что малопол рные участки макромолекулы ре- до агента образуют на границе фаз в объеме дисперсной системы (буровой раствор) малоактивные углеводородные слои (по отношению к воде и ее растворам электролитов), увеличивающие ко- 45 агул ционную устойчивость системы в присутствии солей многовалентных металлов , особенно в гидротермальных услови х. Лигносульфонатные пол рные группы реагента способствуют повьш1е- нию агрессивной устойчивости дисперсных частиц, улучша тем самым стабильность и пластическую прочность бурового раствора.

Наличие в составе макромолекулы 55 реагента различных по своей природе полимерных групп- предполагает линейное строение цепи макромолекулы

50

сливают в емкость дл хранени .

Полученный таким образом реагент представл ет собой однородную темно- коричневую жидкость с удельным весом 1,11-1,12 г/смэ.

Глинистый буровой раствор с удельным весом 1,20-1,22 г/см приготавливают путем разбавлени бентонитовой пасты дистиллированной водой и перемешивани на высокооборотной мешалке при 3000,0 об/мин в течение 2 ч. После первого часа диспергировани в систему ввод т 1,0 мас.% СаС и 25,0 мас.% NaCl. После перемешивани такую композицию обрабатывают предлагаемым реагентом в количестве 5,0-6,0 мас.% и после дополнительного диспергировани в течение 30,0-405,0 мин получают буровую композицию ,, годную к использованию.

Эксплуатационные характеристики бурового раствора - водоотдачу (В, см /30 мин) измер ют на приборе ВМ-6,

2391422

и повышенную ее гибкость, что вл етс также одним из важных свойств реагента-стабилизатора, позвол ющих использовать его в качестве разжижи- тел глинистых буровых растворов при высоких температурах,

В качестве добавок полиамида используют отходы, получаемые при синтезе поликапроамида или полигексаме- тиленадипамида, а также отходы три- котакжного производства на основе капронового или нейлонового волокна. Кроме того, используют фенол формалин 30,0%-ной концентрации и сульфит )0

спиртовую барду (ССБ) 5С,0%-ной кон-

центрации.

Предварительно измельченные волокна поликапроамида или полигексаме- тиленадипамида размером 1-2 мм помещают в колбу-реактор с обратным холодильником , куда заливают 50,0 - 60,С%-ный водный раствор фенола, по- догрегый до 70,0 С, и перемешивают в течение 20,0-30,0 мин до полного растворени полимера. Затем в реактор добавл ют 30,0%-ный. раствор фор30

сливают в емкость дл хранени .

3 . 1 предельное статическое напр жение сдвига ( , Мг/см) на приборе СНС - 2,.условную в зкость (Т,с) на стандартном вискозиметре СПВ - 5, пластическую прочность образцов (, дин/см), набухших в фильтрате бурового ра створа, - методом конического штастомера (6) .

Термообработку бурового раствора производ т в автоклавах.

Пример. Реагент получают следующим образом: 300,0 г предварительно измельченного поликапроамида или полигексаметнленадипамида с размером частиц 1 - 2 мм помещают в колбу-ре- актор с обратным холодильником, куда добавл ют 100,0 мл 50,0%-ного водного раствора фенола, подогретого ЙЬ 70,, и перемешивают в течение 35,0 мин. После растворени полимера в реактор при перемешивании добавл ют 50,0 мл 30,0%-ного раствора формалина и повьш1ают температуру полученной смеси до 90,. Через 40-,О мин в реактор дополнительно ввод т - ,300, мл раствора ССБ и при этой же температуре продолжают процесс еще 35,0 мин.

Полученный таким образом реагент представл ет собой однородную темно- коричневую жидкость следующего состава , мас.%: л .

Фенол . 5,0 Поликапроамид или .поли- гексаметиленадипамид 30, О Формалин5,0

ССБ . 30,0

ВодаОстальное

Буровой раствор, содержащий 1,0% хлористого кальци и 25,0% хлористо- го натри и обработанный полученным реагентом указанного состава в количестве 5,0 мас.%, характеризуетс следуюощми показател ми: водоотдача раствора В 7,0, см /30 мин; в зкость 31,0, Т,с; СНСу/го 49,76, мг/см ; 843 10 дин/см2.

Дл обосновани граничных значений содержани компонентов предлагаемого состава реагента провод т опыты , идентичные указанным.

Сравнител ьные результаты обработки минерализованного бурового раствора предлагаемым и известным реагентами указаны в табл. 1-5.

Граничные значени содержани компонентов предлагаемого состава выбраны из условий его использовани в

5

Ю

15 0 5

о

,

5

0

142 ..4

промывочньсх жидкост х, работающих при повышенных температурах и солевой агрессии. Так, при содержании в реагенте поликапроамида или полигексаме- тиленадипамида меньше нижнего предела (например, 28,0 мас..%) продукт малоустойчив к термодеструктивному разложению. Повьш1ение добавок полиамида более 40,0% вызывает затруднени в использовании реагента как раз- жижител дисперсных систем при высоких температурах. Граничные концентрации фенола и формалина обусловлены необходимостью проведени процесса поликонденсации первичных ингредиентов. Избыток фенола и формалина в реакционной смеси (более 8,0 и 6,0 мас.%, соответственно) способствует понижению гидрофильной активности полимера. При недостатке фенола , менее 4,0 мас.%, и формалина, менее 3,0 мас.%, усложн етс процесс получени макромолекул реагента ли- .нейного строени и использовани его в конечном итоге в качестве реагента-стабилизатора минерализованньк глинистых дисперсий. Добавки ССБ обуславливают достижение необходимого уровн взаимодействи реагента в минерализованных растворах с дисперсной фазой (твердыми частицами). Увеличение содержани ССБ (например, 37,0 мас.%) в реагенте вызывает усиленное пенообразование бурового раствора , тогда как недостаток(например, 28,0 мас.-%) приводит к понижению его агрегативной устойчивости.

Технологические свойства бурового раствора, обработанного предлагаемым и известным реагентами в присутствии солей CaClj (1,0 мас.%) и NaCl (25,0 Maq.%), даны в табл. 2.

В табл. 3 приведены свойства буро- вого раствора, обработанного предлагаемым реагентом, полученным на основе отходов синтеза полиамидной смолы при содержании основного вещества 85,0 мас.% в присутствии солей CaClj (1,0 мас.%) и NaCl . (25,0 мас.%).

Зависимость свойств бурового раствора от рН среды при той же степени минерализации представлена в табл.4.

Как видно из приведенных в табл. 1 - 5 данных, использование предлагаемых составов реагента позвол ет увеличить стабилизирующую и разжижающую способность, что обуславливает повышенную термос ойкость промывочной жидкости и способность последней укрепл ть породы, слагающие стенки скважин: водоотдача бурового раствора, минерализованного сол ми кальци в количестве 1,0 мас.% и хлористым натрием в количестве 25,0 мас.%, в 2,8- 3,0 раза ниже водоотдачи такой же системы, но стабилизированной известным реагентом; в зкость и предельное статическое напр жение сдвига такой композиции при 175, по сравнению с известной меньше на 35,0-40,0%. Предлагаемый реагент позвол ет также более эффективно закрепл ть стенки

Сос-| Состав предлагаемого реа- тав I гекта, Hac.Z

Состав известного реагента, нас.Х

Буровый раствор, обра Зотанный предлагаемьм реагентом

П р.и м с ч а н и е

Буровой раствор обработан 5,0 мас.Х реагента в присутстви солей NaCl (25,0 масЛ) н CaCl (1,0 мас.Х),

скважин за счет увеличени пластической прочности пород стенок на 26,0- 30,0%.

Кроме того, предлагаемый реагент может быть использован дл получени противофильтрационных композиций на основе глинистых пород при возведении различного рода гидротехнических сооружений (пруды-шламонакопители, отстойники, испарители и др,) с-целью защиты подземных водных источников от загр знени отходами промьппленных предпри тий, содержащих довитые и

агрессивные соединени .

т б л и q а I

Технологические свойства нинерали- зсвакного бурового раствора

СНС ,Р„ X 10

мг/ск дин/см

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13 14 15 16 17 18 19 20

Исходный состав бурового раствора 28,0 40,0 29/37

Раствор 1 +4,0

- - 5,0

- - +6,0

- - +7,-0 -

+ 5,0 + 6,0 + 7,0

Раствор 1+5,0

- - + 6,0

- - +7,0

- - - + 6,0

+ 7,0

32,021,048/61

35,08,057/70

37,06,565/80

40,06,076/93

38,06,063/74

41,05,073/86

46,04,578/93

32,023,033/41

36,021,039/47

38,018,041/52

43,018,047/54

Р-р К 1 + 5,0

- - + 6.0

- - + 7,0 - - + 8,0

После термостатировани при 175,0 С

38,011,063/71

41,08,573/90

45,06,579/93

42,06,070/85

44,06,075/91

Раствор 1 +6,0 57,035,0110/120

- - +7,0 55,030,095/125

- - +8,0 51,027,097/105

1239142

8 Т а б л

и ц а

40,0 29/37

21,048/61

8,057/70

6,565/80

6,076/93

6,063/74

5,073/86

4,578/93

23,033/41

21,039/47

18,041/52

18,047/54

при 175,0 С

11,063/71

8,573/90

6,579/93

6,070/85

6,075/91

35,0110/120

30,095/125

27,097/105

47,0 63,0 76,0 87,0 91,0 83,0 90,0 94,0 58,0

60,0 63,0 68,0;

81,0

91,0

94,0

92,0.

94,0

75,0

80,0

76,0

Исходный состав бурового 28,0 40,0 раствора

1 . Исходный состав бурового раствора

Раствор 1+ 6,0

- -. + 7,0

- -

- -+ 5,0

- -+ 6,0

Таблица 3

29/37

47,0

Т а б л и ц а 4

7,0 28,050,0 29/37

47,0

Примечание .

Повьшение рН бурового раствора производ т добавками гидроокиси натри .

Таблица 5

Исходный состав бурового раствора

Раствор 1 +4,0% реагента

- - +5,0%

- - +6,0%

Примечание

Редактор Н. Егорова

Буровой раствор обработан предлагаемым реагентом- стабилизатором в присутствии солей:

А - MgCl (20,0 масЛ) и NaCl (25,0 Mac.%)j

В - FeClj (5,0 мас.%) и NaCl (25,0 мас,%). Составитель В. Борискина Техред Н .Бонкало Корректор С. Черни

Заказ 3355/21. Тираж 64АПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб.,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Продолжение табл.5

Claims

РЕАГЕНТ-СТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1. Реагент-стабилизатор для буровых растворов, включающий фенол, сульфит-спиртовую барду (ССБ), формалин и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения термосолестойкости и ингибирующей способности бурового раствора, он дополнительно содержит поликапроамид общей формулы [ NH (СН₂ )j COj_fl или полигексаметцленадипамид общей формулы [NH (СН₂ )₆ NH-COj_n мол.массы (8,0 25,0) 10³ при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Фенол 4,0 - 8,0

Поликапроамид или полигексаметиленадипамид 30,0 - 40,0 .

Формалин 3,0 - 6,0 ССБ 30,0 - 35,0 Вода Остальное
2. Реагент-стабилизатор по π. 1, отличающийся тем, что в качестве поликапроамида он содержит отходы синтеза капрона или отходы трикотажного производства на основе волокон капрона.
3. Реагент-стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полигексамителенадипамида он содержит отходы синтеза нейлона или отходы трикотажного производства на основе волокон нейлона.
4. Способ получения реагента-стабилизатора для буровых растворов путем конденсации сульфит-спиртовой барды с фенолом и формалином с последующей термообработкой полученной смеси при 90-95°С, отличающийся тем, что конденсацию проводят в присутствии полиамида, который предварительно растворяют в феноле при 65-70^<>С, причем конденсацию полиамида и фенола с формалином проводят в течение 35-40 мин, а затем .в смесь вводят сульфит-спиртовую барду и дополнительно продолжают конденсацию в течение 30-35 мин.