Буровой раствор и способ его приготовления
Авторы патента:
Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность: буровой раствор содержит, мас. % : последрожжевой остаток производства кормовых дрожжей на растительных гидролизатах 10 - 12, каустическую соду 1,5 - 2,5 и вода остальное. Буровой раствор получают следующим образом: предварительно в воде растворяют 20 - 24% последрожжевого остатка производства кормовых дрожжей на растительных гидролизатах и 3 - 5% каустической соды, затем полученный раствор разбавляют водой. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к буровым растворам на водной основе, и может быть использовано для промывки скважин при бурении сульфатных пород.
Известен буровой раствор для бурения в сульфатных продах на основе глинопорошка [1] . Однако применение глинистого раствора сопряжено с трудностями, связанными с коагулирующим действием сульфатных пород. При этом резко ухудшаются реологические и структурно-механические свойства раствора, что приводит к осложнениям и авариям. Кроме тогоо, увеличивается расход дефицитных реагентов (КМЦ, крахмал, КССБ и др.) для обработки глинистого раствора. Известен для бурения соленосных отложений также раствор на снове высаленных лигносульфонатов, которые перводят из истинного раствора в суспензию, путем высаливания их электролитами и стабилизируют реагентами (карбоксиметилцеллюлоза, крахмал и др.) [2]. Получаемые растворы обладают большой вязкостью, низкой вордоотдачей и устойчивостью к агрессивному действию солей. Однако сульфитсолевые растворы на основе лигносульфонатов имеют ряд недостатков: большой расход реагентов при получении буровых растворов и их стабилизации, вспенивание растворов, трудность при цементировании. Известен состав бурового раствора на основе биомассы, в качестве которой используют кормовые дрожжи на основе углеводородов нефти - БВК (паприн), активный ил - продукт биологической очистки сточных вод БВК и дрожжи, получаемые на гидролизатах древесины [3]. При использовании для бурения неустойчивых глинистых пород и соленосных отложений данный раствор обладает высокими ингибирующими свойствами, более устойчив вк солям кальция по сравнению с предыдущим аналогом. Недостатком данного состава бурового раствора является то, что в качестве основного компонента используются белковые кормовые дрожжи (БВК и гидролизные), которые являются основой комбикормов, дефицит которых для нужд животноводства сегодня просто велик (при потребности 4,5 млн т/год их производство составляет 1,7 млн т/г). Кроме того, данный кормовой продукт очень дорог до 9 тыс. руб/т. Производство БВК сокращается по санитарно-экологическим соображениям (Киришский и Уфимский биохимзаводы закрыты, на Ангарском производство БВК сокращено до 25% ). Биомасса активного ила образующаяся при очистке стоков БВК, содержит углеводороды, в том числе 2,3 и 3,4 бензпирены, которые являютсяя канцерогенами, что требует особой осторожности при работе с биомассой ила с этих заводов. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является буровой раствор на снове шлама-лигнина. Известный буровой раствор содержит шлам-лигнин 9-12%, каустическую соду 2-3%, хлористый натрий 25-30% и остальное - вода. Шлам-лигнин является продуктом биологической и химической очистки сточных вод сульфат-целлюлозного производства и содержит высокомолекулярный сульфатный лигнин, полученный при химической обработке сточных вод глиноземом, и биомассу активного ила, образующуюся при биологической очистке стоков. Шлам-лигнин представляет собой отход целлюлозно-бумаж- ного производства и содержит, %: лигнин 50-60, активный ил 18-20, зола в пересчете на Al2O3 10-15, целлюлозное волокно 8-10, полиакриламид, полученный после биохимочистки 2-3. Известный буровой раствор на основе шлам-лигнина позволяет улучшить качество бурового раствора при бурении соляных неустойчивых отложений (хлористые породы: KCl, NaCl, CaCl2, MgCl2) за счет снижения его водоотдачи, обеспечиваемого реагентами, обеспечиваемого реагентами, входящими в его состав, например, полиакриламид. Недостатком указанного бурового раствора является ухудшение его технологических свойств, то есть существенное повышение условной вязкости, статического напряжения сдвига, рост показателя фильтрации, а также недостаточная устойчивость данного раствора при бурении сульфатных пород (гипс и ангидриты). Указанные недостатки могут привести к значительным осложнениям при бурении: коагуляция раствора, выпадение твердой фазы и, как следствие, прихват бурового инструмента. Кроме того, содержащееся в соатаве шлам-лигнина целлюлозное волокно создает определенные трудности в работе турбобура и очистных устройств бурового раствора, что приводит к незапланированным работам. При приготовлении бурового раствора на основе шлам-лигнина имеет место запыленность рабочей зоны. Известен способ получения бурового раствора на основе высоленных лигносульфонатов, включающий растворение лигнинового компонента и хлористого натрия в воде, их перемешивание и выдержку. Однако буровые растворы, полученные данным способом, обладают низкой водоотдачей и недостаточно высоким уровнем других технологических параметров, которые трудно регулировать из-за сложности совмещения большого количества реагентов. Известен также наиболее близкий по сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способ приготовления бурового раствора, включающий приготовление 2-3% -ного раствора каустической соды, в который засыпают расчетное количество шлама-лигнина 9-12%, перемешивание полученной суспензии в течение 1 ч, введение в шлам-лигниновый раствор хлористого натрия 25-30 об.% и последующее перемешивание в течение 30 мин. Однако известный способ не позволяет получить буровой раствор, обладающий требуемыми технологическими параметрами в случае необходимости его разбавления до рабочих концентраций, например в случае большого объема расхода бурового раствора и недостатка оборудования для его приготовления на буровых установках. Кроме того, такой способ пригоотовления требует дополнительного введения в шлам-лигниновый раствор хлористого натрия, его предварительного растворения и последующего перемешивания, что усложняет процесс приготовления и удорожает его. Целью изобретения является повышение устойчивосчти бурового раствора к действию гипсов и ангидритов при бурении сульфатных пород с одновременным улучшением его технологических свойств, а также упрощение процесса получения бурового раствора. Достигается это тем, что буровой раствор, содержащий лигниновый компонент, каустическую соду и воду, в качестве лигнинового компонента содержит последрожжевой остаток производства кормовых дрожжей на растительных гидролизатах при следующем соотношении компонентов, мас.%: Последрожжевой остаток производст- ва кормовых дрож- жей на растительных гидролизатах 10-12 Каустическая сода 1,5-2,5 Вода Остальное Достигается это тем, что в способе приготовления бурового раствора, включающем растворение каустической соды и последрожжевого остатка в воде и перемешивание полученного раствора предварительно гоотовят концентрированный буровой раствор с содержанием последрожжевого остатка 20-24 мас.% и каустической соды 3-5 мас.%, перемешивают и разбавляют до рабочих концентраций последрожжевого остатка производства кормовых дрожжей на растительных гидролизатах 10-12 мас.% и каустической соды 1,5-2,5 мас.%. Введение в буровой раствор в качестве лигнинового компонента последрожжевого остатка (ПДО) производства кормовых дрожжей на растительных гидролизатах позволяет обеспечить устойчивость бурового раствора к гипсам и ангидритам по сравнению с прототипом, за счет присутствия сульфат иона в составе ПДО, который уменьшает диссоциацию CaSO4 и переход ионов кальция в раствор. Кроме того, улучшение технологических свойств бурового раствора, а именно вязкости, статического напряжения сдвига, показателя фильтрации связано с присутствием в ПДО низкомолекулярного водорастворимого лигнина, перешедшего в растворимое состояние при водном предгидролизе древесины на стадии получения целлюлозы для химической переработки сульфатным способом с водным предгидролизом. При этом присутствие в ПДО также веществ белковой природы (белки, аминокислоты, пептиды, нуклеиновые кислоты) обеспечивает за счет поверхностно-активных свойств некоторых из этих компонентов улучшение диспергирования частиц, приводящее в улучшению технологических свойств бурового раствора по сравнению с прототипом. Использование в составе бурового раствора ПДО позволяет применять его при бурении скважин без введения в состав хлористого натрия по сравнению с прототипом, что упрощает и удешевляет егоо получение. Предварительное приготовление концентрированного бурового раствора с повышенным содержанием 20-24 мас.% ПДО и каустической соды 3-5 мас.% относительно их указанных рабочих концентраций позволяет получить требуемый буровой раствор в две стадии, на первой из которых происходит улучшение процесса набухания ПДО вследствие повышенной массовой доли каустической соды и взаимодействия компонентов бурового раствора, а на второй - при разбавлении до рабочих концентраций - сохранение улучшенных технологических свойств раствора. Перемешивание буровогоо раствора с концентрацией 20-24 мас.% ПДО и каустической соды 3-5 мас.% на первой стадии приготовления позволяет улучшить растворение ПДО в нем. Использование ПДО в составе ниже 20 мас.% нецелесообразно, так как для приготовления раствора в этом случае требуются емкости с перемешивающим устройством большого объема. Одновременно при этом увеличивается производительность установки для приготовления раствора. Повышение массовой доли ПДО выше 24 мас.% в составе бурового раствора вызывает трудности при его перекачке насосами. Именно введение в буровой раствор в качестве лигнинового компонента ПДО и заявленные соотношения компонентов бурового раствора и способа его пригоотовления в две стадии: приготовление сначала концентрированного раствора, обеспечивающего улучшение процесса набухания и взаимодействия компонентов раствора, а затем на второй стадии при его разбавлении до рабочих концентраций - сохранение технологических свойств бурового раствора - позволяет достигнуть цель изобретения и сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны единым изобретательским замыслом. Для экспериментальной проверки предлагаемого состава бурового раствора были приготовлены десять составов бурового раствора (примеры 1-10), технические показатели которых приведены в табл.1. В качестве сухого последрожжевого остатка (ПДО) был использован последрожжевой остаток производства белковых кормовых дрожжей на растительных гидролизатах в виде порошка коричневого цвета с запахом сушеных грибов, полученный после упаривания последрожжевой бражки до содержания сухих веществ 12-16% и последующей сушки на распылительной сушилке при температуре 95оС до влажности 6-12%. Кроме того, может быть использован последрожжевой остаток, полученный при упаривании отработанной последрожжевой бражки до содержанияяяя сухих веществ 12-16% в случае возможности доставки упаренного ПДО на станции приготовления буровых растворов. Последрожжевая бражка образуется после отделения биомассы кормовых дрожжей от культуральной жидкости по окончании процесса выращивания дрожжей на гидролизатах растительного сырья и является неутилизируемым отходом производства. Величина рН 20%-ного водного раствора последрожжевого остатка составляет 3,8-4,5. Последрожжевой остаток содержит, мас.%: Лигнин (низкомоле- кулярный) 18-35 Сырой протеин 35-50 Аминокислоты 9-16 Жирные кислоты 1-3 Клетчатка (полисаха- риды) 1,5-2,0 Остаточные моноса- хариды 3-5 Зольность сухого остатка 10-16Сульфаты, % от золы 5-20
Лигнин ПДО представляет собой низкомолекулярный водорастворимый лигнин, перешедший в раствор при водном предгидролизе древесины на стадии получения целлюлозы для химической переработки сульфатным способом с водным предгидролизом. Низкомолекулярный лигнин обладает повышенными диспергирующими свойствами. Белковые вещества в ПДО представлены белками, пептидами, аминокислоты, некоторые из которых являются поверхностно-активными веществами, которые также способствуют диспергации частиц в буровом растворе. Для пригоотовления состава бурового раствора используют каустическую соду по ГОСТ 4238-66 "Едкий натр" (каустическая сода) и техническую воду. Составы буровых растворов готовят смешением компонентов в емкости с перемешивающим устройством. Технологические показатели раствора (плотность -














- предлагаемый состав бурового раствора на основе последрожжевого остатка устойчив к действию гипсов и ангидритов, что позволяет использовать его при бурении скважин в сульфатных отложениях;
- предлагаемый состав и способ его приготовления позволяют получить буровой раствор, который длительное время сохраняет без изменения технологические показатели;
- состав бурового раствора обладает более высокими ингибирующими и низкими фильтрационными свойствами;
- получение бурового раствора в две стадии (концентрированный и разбавленный до рабочих концентраций) обеспечивает лучшее взаимодействие компонентов последрожжевого остатка с каустической содой и набухание;
- использование в составе бурового раствора последрожжевого остатка в качестве лигнинового компонента позволяет применять его при бурении скважин без введения в состав хлористого натрия по сравнению с пртотипом, что существенно удешевляет технологию. Кроме того, сухой последрожжевой остаток в виде порошка или гранул, упакованный в трехслойные крафтмешки, легко можно доставлять в отдаленные и труднодоступные районы бурения. Так как последрожжевой остаток является отходом производства кормовых дрожжей на гидролизатах древесины, то это обеспечивает его безвредность и экологическую чистоту как реагента для бурения скважин, что является положительным фактором с точки зрения охраны окружающей среды. Использование последрожжевого остатка в составе буровых растворов позволяет расширить сырьевую базу реагентов, применяемых в бурении.
Формула изобретения
Последрожжевой остаток производства кормовых дрожжей на
растительных гидролизатах - 10 - 12
Каустическая сода - 1,5 - 2,5
Вода - Остальное
2. Способ приготовления бурового раствора, включающий растворение в воде каустической соды и лигнинового компонента и перемешивание раствора, отличающийся тем, что предварительно готовят водный раствор, содержащий 20 - 24% лигнинового компонента и 3 - 5% каустической соды с последующим разбавлением водой до заданных концентраций, при этом в качестве лигнинового компонента используют последрожжевой остаток производства кормовых дрожжей на растительных гидролизаторах.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Буровой раствор // 2029776
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к буровым растворам для бурения и глушения скважин, содержащих щелочные и щелочноземельные металлы
Буровой раствор // 2027732
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к химической обработке промывочных жидкостей для бурения скважин
Способ обработки бурового раствора // 2026876
Изобретение относится к области бурения скважин в частности к способам регулирования свойств буровых растворов
Реагент для приготовления бурового раствора // 2025477
Изобретение относится к получению материалов, в частности к получению гидролизованных полиакрилонитрилов, используемых в качестве стабилизаторов буровых растворов на водной основе, применяемых для бурения нефтяных и газовых скважин
Изобретение относится к технологии бурения скважин, в частности к буровым растворам и материалам для их приготовления
Изобретение относится к буровым растворам, в частности к безглинистым буровым растворам, предназначенным для вскрытия продуктивных пластов
Буровой раствор // 2013435
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к промывке ствола скважин
Буровой раствор // 2013434
Изобретение относится к нефтегазодобыче, в частности к составам жидкостей, применяемых при бурении и закачивании скважин и вскрытии продуктивных пластов в разрезе неустойчивых высококоллоидальных глин
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и направлено на повышение пескоудерживающей способности раствора
Способ обработки бурового раствора // 2101318
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а также нефтепромысловой геофизике
Безглинистый буровой раствор // 2102429
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам для промывки ствола скважин
Буровой раствор // 2103312
Буровой раствор // 2103313
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к составам буровых растворов
Термосолестойкий буровой раствор // 2104292
Изобретение относится к области химии, а именно к смесям (концентратам), используемым при бурении скважин различного назначения, резания горных пород, и способам получения указанных композиций
Буровой раствор // 2105782
Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к составам буровых растворов на водной основе, используемым при вскрытии пласта