Способ получения реагента для безглинистых буровых растворов

 

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для обработки буровых растворов, используемых при бурении геологоразведочных скважин . Цель - улучшение качества реагента за счет повышения его флокулирующей и ингибирующей способности. Осуществляют приготовление сухой смеси полиакриламида и неорганического электролита с последующим ее дезинтегрированием при частоте вращения роторов 6000-12000 . При этом в качестве неорганического электролита используют сульфат или хлорид алюминия-калия в кол-ве от 0,25 до 3,0 мае.ч. неорганического электролита на 1 мае,ч. полиакриламида. При приготовлении реагента смесь полиакриламида сухого и соли алюминия в сухом твердом виде при соотношении 0,06-0,1 перемешивают в дезинтеграторе типа Д-73, имеющем 4-рядные противоположно вращающиеся роторы. Использование данного реагента позволяет повысить механическую скорость бурения. 2 табл. е (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51)5 С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4383462/03 (22) 25.02.88 (46) 07.03.9 1. Бюл. Р 9 (71) Иркутское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института методики и техники разведки и Производственное геологическое объеди нение "Сосновгеология" (72) А.В. Ржепка, С.Н . Гаврилов

А.А. Фигурак, Е.Н. Мадведева, Н.В, Баталова и В.А. Гаврилова (53) 622.243.144.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 883137, кл. С 09 К 7/02, 1980.

Коновалов F..À. Комплексное применение химических реагентов в разведочном бурении. — Техн. и технол. геол.-развед. работ, орг. пр-ва.

Обзор ВИЭМС, М., 1984, с. 21.

Авторское свидетельство СССР

М - 1263702, кл. С 09 К 7/02, 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАГЕНТА ДЛЯ

БЕЗГЛИНИСТЬК БУРОВЫХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к бурению

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам получения реагентов для обработки буровых растворов, используемых при бурении геологоразведочных скважин.

Цель изобретения — улучшение качества реагента за счет повышения его флокулирующей и ингибирующей способности.

Способ заключается в дезинтеграторной обработке при частоте вращения ро2 скважин и предназначено для обработки буровых растворов, используемых при бурении геологоразведочных скважин. Цель — улучшение качества реагента за счет повышения его флокулирующей и ингибирующей способности.

Осуществляют приготовление сухой смеси полиакриламида и неорганического электролита с последующим ее дезинтегрированием при частоте вращения роторов 6000-12000 мин . При этом в качестве неорганического электролита используют сульфат или хлорид алюминия-калия в кол-ве от 0,25 до

3, 0 мас.ч. неорганического электролита на 1 мас,ч. полиакриламида. При приготовлении реагента смесь полиакриламида сухого и соли алюминия в сухом твердом виде при соотношении

0,06-0, 1 перемешивают в дезинтerpаторе типа Д-73, имеющем 4-рядные противоположно вращающиеся роторы. Использование данного р ear ента позволяет повысить механическую скорость бурения. 2 табл. торов 6000 — 12000 мин 1 предварительно приготовленной сухой смеси полиакриламида и сульфата или хлорида алюминия или сульфата алюминия-калия в количестве 0,25-3,0 мас.ч, неорганич ес ког о эл ектр ол ита íà 1 мас . ч. полиакрилаьыда. В табл.1 приведены результаты испытания реагента в сравнении с известными, в табл.2 — данные по обработке

1632968 различных типов промывочных жидкостей реагентами.

Способ осуществляют следующим образом.

Смесь полиакриламида (ПАА) сухого и соли алюминия в сухом твердом виде при указанном соотношении перемешивают в однократном цикле, что 10 составляет О, 06-0, 1 с, в д езинтеграторе типа Д-73, имеющем 4-рядные противоположно вращающиеся роторы, при частоте вращения 6000-12000 мин 1

Способ может быть реализован также на других типах дезинтеграторов для твердых дисперсных материалов, обеспечивающих необходимую частоту вращения роторов, т .е. соответствующую энергию физико-механической активации исходных компонентов.

Для осуществления способа достаточна влажность исходных ингредиентов, обусловленная соответствующими ГОСТами или ТУ. Например, для ПАА она на- 25 ходится в пределах 10-15 мас., сульфата алюминия — до 1, 5-2, 0 ма с . „ хлорида алюминия 3,0 мас. . и алюмокалиевых квасцов 4, 0 мас .%, Пример. Смесь, содержащую .

25 r полиакриламида и 75 г сульфата алюминия, загружают в дезинтегратор

Д-73 и перемешивают при частоте вращения роторов 12 ° 10 мин (реагент

1, табл. t) .

Положйтельный эффект способа достигается в интервале частоты вращения

-1 роторов дезинтегратора (6-12) ° 10 мин, так как при меньшей частоте вращения (реагент 6) и, соответственно, низкой энергии активации конечный продукт получается неоднородным. При большей частоте вращения (реагент 7) в результате локального перегрева и полной деструкции полимера с после- 5 дующей жесткой сшйвкой получают ппохо растворимый продукт, содержащий спекшиеся куски. Рациональным соотношением попимера и соли алюминия является 1:(0,25-3,0), что соответству- .

>О ет содержанию ингредиентов, мас.%: полиакриламид 25-80; соль алюминия

25-75. При большем соотношении (реагенты 8 и 17) резко ухудшается качество реагента, в том числе ингибирующие и флокулирующие свойства. При меньшем соотношении (реагенты 9, 13 и. 18) качество реагента также ухудшается за счет снижения флокулирующих 4с + Vî

К

Vo Ъ.

К

m "

К-2

W = р;, Ь где К вЂ” степень набухания, показывающая во сколько раз увеличива ется объем сухих час тиц глины (бентонита);

К вЂ” показатель набухания, покаФ зывающий объем жидкости, поглощаемой единицей массы глинистых частиц, см /г, W — показатель интенсивности набухания см /г. ч;

V — объем связанной жидкости, 3 °

V0 — объем сухой пробы, смэ;

m — масса сухой пробы, г; — время набухания, ч.

Ингибирующие свойства оценивают также способностью консолидировать (закреплять) разрушенные и слабосвязанные породы критерием P по следующей методике. Навеску раздробленного до Фракции 0,3-0,4 мм керна горных пород объемом 20 см смачивают 5 смз промывочной жидкости испытуемого сос.— и консолидирующих свойств. Опыты 2330 (табл.1) указывают на проявление при осуществлении способа сверхсуммарного эффекта.

Раздельная дезинтеграторная активация ПАА и сульфата алюминия (реагенты 24 и 26) практически не изменяет их ингибирующие и флокулирующие свойства по сравнению с исходными реагентами (реагенты 23 и 25) ° Композиции комплексного реагента (реагенты 27 и 28), включающие один из ингре-. диентов, прошедших активацию, по сво- им параметрам отличаются незначительно и имеют величины значительно ниже предлагаемого р еаг ента (р еаг ент 29) при равных концентрациях компонейтов и количестве введения в безглинистую промывочную жидкость. Огенка эффективности и качества реагента осуществляется измерением технологических параметров 0,5,-ного раствора в ла- бораторных условиях. Условную вязкость (УВ), показатель фильтрации (В) и статическое напряжение сдвига (СНС <1 0) определяли по известным методикам.

Ингибирующие свойства оценивают коэффициентами набухания бентонита по Формулам:

Р р

8 »

Таблица! нологнческие параметры 0,52-ного полимерного раствора при рН 7,0

as реагента, мас.X

В> сма

Ингнбирую>сне свойства

Флокулнр $ >>åaa способ" см /г см> /r.a кна !

" ность, Nit H

O 8

6 25 J 3 0,3/0,4 0,83 0,31 0,! 2

5,9

52

48

52

48

52

48

25 .75

52

48

52

48

IIAA

Al<(804 и Нас

ПАА

А1>(804) пНаО

ПАА

А1а(504)а пнаО

ПАА

А1а(504 ) з пНтО

ПАА

414(504)а пН О

ПАА

А1а(804 ) Э пНаО

ПАА

А1а(804)1 пнеО

ПАА

0,6

6,9

11 0,4/0,4 0,8 0,30 0, 11

9 25

12 26

9 25

9 24

О,7

12 0,4/0,4 0,9 0,35 О, 16

6,0

12 0,4/0,4 1,02 0,39 0,15

13 0,4 /0,4 0,92 0,36 О, 15 не однороден, крупные куски и "недувы"

0,5

5,6

3 Продукт

15 Продукт плохо растворим, спек>s>eca куски

40 О/О 1,12 0 50 0 20

5,5

1,О

9 17

5 163 тава. Затем формируют цилиццрический образец площадью 4,9 см2 (высота

3,8 см) и определяют предел его прочности на сжатие Р (Па) из выражения где F — нагрузка разрушения, Н;

S — площадь образца, м2 .

Флокулирующие свойства определяют по следующей методике. В стеклянный цилиндр объемом 100 см залива)От 50 см3 бентонитовой суспензии (4,0 мас.% сухого бентонита) и доливают 50 см исследуемого бурового раствора. Содержимое цилиндра встряхивают в течение 50 с, а затем определяют время осветления (мин) 50% объема смеси.

В табл .2 приведены свойства трех типов промывочных жидкостей, обработанных реагентами 2, 11 и 15 (табл .1) в сравнении с известными, в том чис-; ле силикатной безглинистой, низкотемпературостойкой и алюмополимерной промывочной жидкости соответственно.

Как следует из данных табл.1 и 2, реагент, полученный по предлагаемому способу, по сравнению с известными способами характеризуется улучшенным качеством при меньшем расходе на обработку различных типов буровых растворов. При этом отмечается повышение ингибирующих свойств, т.е, уменьшение коэффициентов и интенсивности набухания (К(, К и 1/) по средним значениям в 1,39, 1,5 и 1,64 раза соответственно. Консолидирующие свойства (Р) возрастают в 1,3 раза, а флокулирующие свойства — до 23,8

2968

6 раза ..Оптимальной концен грацией реагента по предлагаемому способу в различных типах промыво ных жидкостей является 0,25-0,5 мас.%, а для

5 известного реагента 0,5-1 0 мас.Х.

Предлагаемый реагент в отличие от известного представляет собой водорастворимый порошкообразный реагент, незамерзающий при отрицательных температурах и обеспечивающий удобство транспортирования и минимальные затраты на хранение. Применение реагента позволяет повысить ме1> ханическую скорость бурения за счет уменьшения концентрации твердой фазы в буровых растворах путем интенсивной флокуляции и ускоренного осаждения частиц, предупреждения их диспер2О гирова)гия и накопления в циркулирующем буровом растворе в процессе 6урения.

Формула из обр ет ения

Способ получения реагента для безглинистых буровых растворов вклю1 чающий приготовление сухой смеси полиакриламида и неорганического элект3О ролита с последующим ее дезинтегрирова ни ем при час тот е вращения р от ор ов

6000-12000 мин, о т л и ч а ю— шийся тем, что. с целью улучшения качества реагента за счет повы— шения его флокулирующ1ей и ингибирую35 щей способности, в качестве неорганического электролит- он содержит сульфат или хлорид алюминия или сульфат алюминия-калия в количестве 0,25-

3,0 мас.ч. неорганического электролита на 1 мас.ч, полиакриламида, 163 29б8

Продолжение табл,1

Частота вращения роторos, 10

-> мин

Состав реагента, мас.2

Реагент

СЯСЬ лна

Я, ем

Флокуяир укщая способность, мин

Кz ° >

P см /г см> /г.я хПа

О/О

1,32 0,49 0,20

0,96 0,37 0,15

0,90 0,40 О, 16

0,98 0>38 О, 14

6,0

2,5

9 19 40

1О

7,0

0,7

9 22 14 0/О

0,7

7,0

О/0

9 22 12

6,9

9 23 13 О/О

0,9

2,0

9 24 12

0/О

0,86 0,38 О, 12

6,1

5>7!

9 19

0,4

9 23 8

9 25 >7 9

О/О

0,54 0,20 0,08

6,0

0>5

0,47 0,18

О/О

6,2

0,9

0,07

13 О/О

10 О/0,4

1,05 0,42 О, t7

5,5

0,8

9 18

9 27

0,11 О, 18!

1,3

6,0

0,15

0/0

1,10 0,50 0,2!

16

5,0

14,0

t 00 0,46

5,2

20 15

О/0

О, 18

12,0

22

9 22

0/О

0,99 0,40 О, 16

t7,0

5,1

1> 15 0>44

0,17

0/О

5 ° 0

20,0

О/0

0/О

О/О

0/О

23

24

26

0,51

0,50

0,71

0,70

0,47

0,20

0,20

0>29

0,29

0 ° 19!

18

5 6

5 6

3,2

3 ° 2

6,0

1,t2

1,12

1,80

1,80

t,24

14,0

32,0

30,0 !

3>0

65 .35

65 ,35

28

02/02 23 046 016

0,4/0 4 0,96 0,33 0,13

6,3

10,0

25

0,5

6,4

1,05 0,48 0,20

1, 15 D>44 О, 17

13,0

20 О

6,0

0/О

20

9 т>

19 40

0/О. 5>0 ээ

Веаглинистыя раствор

Та б и и цв 2

СНСО„, дПв

УВ,с

Флокупир ръй>ая способ" ность эвэн

В, смэ

Иигнби

Состав> иасЛ снэпэкатиая безглиннстая промывочная видкость (рн 7) 0 5

0,I

Остальное 48 7,0 О/0,4 0,26 0,10 0,04

Ллюмопопнмерная промывочная кндкость (рН 7) Ревгент 2

На sio3

Вода

7,0 0,5

0,25

0,Q5

Остальное. 21

Реагент 11

Na0B

Вода

70 О!

16,0 О/0

1 2 049 019

0,5

0,1

Остальное 22

0 5

Реагент 2?

Ne0H

Вода

Реагент 20

Аl g (Яоа )т пнао

HAA

А1а(ЯОе)э пнао

ПАА

Л)С1 ° 6Н О

ПАА

А1с1 6н о

ПАА

A1C1t 6НЯО

ПАА

А1С1 . 6Н О

ПАА

Л1К(ЯОЕ )е 12Н О

ПАА

A1K(S04)z 12нао

ПАА

А1К($0е)а !2наО

ПАА

А1К(ЯОЕ)е 12НеО

ПАА

А1К($0+) 12Нао

HAA

А14($0е)з пнео

ПЛА

А1е($0t)4 пН. О

IIAA

Al а(ЯОе)э nHzo

ПАА

НаОН

NaaC03

ПАЛ

ПАЛ

Л1 ($04)Э пНао

Аlт($0а)э пнао

ПЛА

Л1а($0е) э пн во

ПАА

А1а($04)э он<0

ПАА

Л12(ЯОЕ)Э пН О

ПАА

А1е(ЯОе)э пнаО

HAA

Na0B

Ка СОе

97

52

48

52

48

5 25

52

48

Текнологнчесние параметры 0,52-ного полимерного раствора при рН 1,О

11 О/О t ° 04 0,40 О> 16

О/О 1,15 0,44 0,17 5,0 20,0

1632968

Продолжение табл. 2

Флокулир тмцая сдос обиость, мин

Составе мас.й снс„ дПа

НаОН

Saaa

5,2 12,6

0,5/0,7 I 0 0,46 0,1à

14,0

Реа1 еит 22

Маа810и

Вода

Реатеит 20

Вае8109

Вода

6,2 13,0

32,0 !5,0 0/О 0,50 0,30 0,10

Вивиотем ервтурастодивя промывочная аидиасть (рн 7) 0,5

0,1

15i0 2t

Ос-. тада»; иое

Рвагеит 20

NaOH

»арба вд

Вода

О/О 103 040 016 67 150

7,0

Составитель JI. Бестужева

Редактор Н. Яцола Техред Л.Ол1Жнык Корректор Л. Патай

Заказ 596 Тираж 419 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 10j.

0,05

Остальиое

0,5

О,1

ОствдьНов

0,5

0,1

Осталь» иое

40 О/О 1,5 0,55 О> 25 4,9 22, О