Утяжелитель для обработки буровых растворов

Авторы патента:

Мартынихин Виктор Васильевич (RU)

Тимофеева Светлана Семеновна (RU)

Ёлшин Виктор Владимирович (RU)

Половнева Светлана Ивановна (RU)

Богидаев Сергей Александрович (RU)

C09K8/03 - Материалы для различного использования, не отнесенные к другим подклассам

Владельцы патента RU 2748794:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") (RU)

Изобретение относится к технологии бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для приготовления утяжелителей буровых растворов, в том числе сверхтяжелых, предназначенных для бурения в условиях аномально высоких пластовых давлений, а также при проявлении сероводорода. Технический результат - снижение абразивности и пониженная магнитная восприимчивость получаемого утяжелителя. Утяжелитель для обработки буровых растворов содержит барит, получаемый гравитационными методами, и железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный железосодержащий концентрат 40–60; указанный барит 40–60. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к двум направлениям:

1. Приоритетное направление развития науки и технологий как «Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов»;

2. Направление бурения нефтяных и газовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений, а также при проявлении сероводорода;

Известен утяжелитель для обработки буровых растворов (SU № 1213060, МПК C09K007/04, опубликовано 23.02.1986). Утяжелитель содержит искусственную смесь баритового и магнетитового концентратов.

Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом являются компоненты: баритовый и магнетитовый концентраты.

Недостатками аналога являются: применение магнетитового концентрата природного происхождения с достаточно высокой абразивностью, а для снижения абразивности применяется флотационный барит, снижающий утяжеляющую способность, объясняемую наличием высокого содержания водорастворимых солей кальция, а также сложность регулирования плотности бурового раствора из-за несоответствия расчетных и фактических данных.

За прототип принят утяжелитель для обработки буровых растворов (RU № 2251565, МПК C09K007/04, опубликовано 10.05.2005). Утяжелитель содержит искусственную смесь флотационного баритового и магнетитового концентратов, а также дополнительно содержит триполифосфат натрия.

Недостатками прототипа являются: применение магнетита природного происхождения с достаточно высокой абразивностью, для снижения которой применяется барит, получаемый флотационным методом, что, в свою очередь, требует дополнительно применять триполифосфат натрия для уменьшения содержания водорастворимых солей кальция.

Задача заявляемого изобретения заключается в создании утяжелителя для буровых растворов на основе железосодержащего концентрата, получаемого магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО тепловых электростанций, обладающего пониженной абразивностью и пониженной магнитной восприимчивостью.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижении абразивности и пониженной магнитной восприимчивости получаемого утяжелителя.

Технический результат достигается тем, что утяжелитель для обработки буровых растворов, включающий барит, согласно изобретению, содержит барит, получаемый гравитационными методами, и дополнительно - железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными

методами из золошлаковых отходов ЗШО, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный железосодержащий концентрат 40–60

указанный барит 40–60.

Технический результат достигается использованием железосодержащего концентрата, получаемого магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО и барита, получаемого гравитационными методами.

Отличием заявляемой смеси от прототипа является, то, что в качестве барита, сохраняющего вязкость раствора, используют барит, получаемый гравитационными методами, а взамен магнетита природного происхождения используют железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, в заявляемом соотношении компонентов, что доказывает новизну заявляемой смеси.

Железосодержащий концентрат, содержит следующие соединения: FeO·Fe2O3(≈60%), SiO2 (≈23%), Al2O3 (≈9%) и CaO (≈2,1%). Гравитационный барит содержит: BaSO4 (≈88%), водорастворимые соли (≈0,35%), что сохраняет вязкость раствора и повышает утяжеляющую способность за счет низкого содержания водорастворимых солей кальция.

Таким образом, известные ингредиенты (железосодержащий концентрат из ЗШО и гравитационный барит) в заявляемой смеси в новой совокупности признаков обеспечивают снижение абразивности и снижение магнитной восприимчивости, что свидетельствует о новом, неизвестном из уровня техники механизме влияния признаков на достигаемый технический результат, что в свою очередь свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Смесь получают следующим образом. Железосодержащий концентрат извлекают из ЗШО магнитно-сепарационными методами; баритовый концентрат получают гравитационными методами; ингредиенты смешивают до однородной консистенции, затем полученный продукт сушат в муфельной печи при температуре 600-700°С в течение 2 мин в соответствии с заводской технологией сушки утяжелителей.

Соотношение ингредиентов для получения смеси берут в соответствии с заявляемым соотношением компонентов, мас.%:

железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО 40–60;

баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами 40–60.

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1. Ингредиенты (железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, и баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами) смешивают в следующем соотношении: железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами, соответственно 40 мас.% и 60 мас.% до однородной консистенции, затем измеряют магнитную восприимчивость. После оценивают абразивные свойства утяжелителя. Абразивность измеряется методом стального кольца по скорости изнашивания металлических колец из стали 45 в среде водной суспензии утяжелителя с концентрацией 30%. Уменьшение веса кольца за 1 час характеризует абразивный износ стали в данной среде. Показатели полученного утяжелителя приведены в табл.1, опыт 9.

Пример 2. Ингредиенты (железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, и баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами) смешивают в следующем соотношении: железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами, соответственно 50 мас.% и 50 мас. % до однородной консистенции. Магнитная восприимчивость и абразивность измеряются аналогично примеру 1. Показатели полученного утяжелителя приведены в табл.1, опыт 8.

Пример 3. Ингредиенты (железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО и баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами) смешивают в следующем соотношении: железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами, соответственно 60 мас.% и 40 мас.% до однородной консистенции. Магнитная восприимчивость и абразивность измеряются аналогично примеру 1. Показатели полученного утяжелителя приведены в табл.1, опыт 7.

В таблице 1 приведены показатели технических характеристик при различных соотношениях компонентов в смеси.

Таблица №1. Технические характеристики утяжелителя

№ опыта	Состав утяжелителя	Магнитная восприимчивость, б*10^-5ед.СИ	Абразивность, P*10^-3, г.	Плотность утяжелителя, с, кг/дм³
1	Магнетит природный	880000	18	4,98
2	Магнетит природный 60%, барит флотационный 40%	244300	10	4,71
3	Магнетит природный 50%, барит флотационный 50%	215500	9,95	4,65
4	Магнетит природный 40%, барит флотационный 60%	199600	9,9	4,57
5	Барит флотационный	-1,8	9	4,31
6	Железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО	220000	4	4,5
7	Железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО 60%, баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами 40%	47000	5,5	4,38
8	Железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, 50% , баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами 50%	39900	6	4,35
9	Железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, 40% , баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами 60%	35200	6,5	4,32
10	Баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами	- 1,8	8	4,2

Результаты испытаний приведены в табл.1, из которой видно, что абразивность и магнитная восприимчивость утяжелителей (Железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, баритовый концентрат, получаемый гравитационными методами) в соотношении указанных компонентов 40-60 % мас. (опыт 7, 8, 9) ниже, чем у заменяемых смесей.

Снижение абразивности железосодержащего концентрата, получаемого магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, объясняется образованием закругленной формы углов и более гладкой поверхностью частиц, формируемых в процессе оплавления железосодержащих частиц при сжигании угольной пыли в котле тепловой электростанции.

Снижение магнитной восприимчивости железосодержащего концентрата, получаемого магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, объясняется реакцией окисления Fe₃O4 под воздействием температур 450-600^oC, вследствие чего магнетит переходит в б-Fe2O3, так называемый гематит, который является слабым ферромагнетиком с достаточно низкой магнитной восприимчивостью.

Утяжелитель для обработки буровых растворов, включающий барит, отличающийся тем, что содержит барит, получаемый гравитационными методами, и дополнительно железосодержащий концентрат, получаемый магнитно-сепарационными методами из золошлаковых отходов ЗШО, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный железосодержащий концентрат	40–60
указанный барит	40–60

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении загущающих средств. Сначала получают суспензию гормитовой глины диспергированием в водной среде фракции одной или нескольких гормитовых глин, выбранных из сепиолитов и палигорскитов, содержащую менее 3,0 масс.

Способ разработки неоднородного по проницаемости нефтяного пласта // 2748198

Изобретение относится к разработке нефтяного месторождения и может найти применение при разработке нефтяной залежи с неоднородными по проницаемости пластами для регулирования профиля приемистости нагнетательной скважины, увеличения коэффициента вытеснения нефти путем вовлечения в разработку низкопроницаемых нефтенасыщенных пластов, ранее не охваченных воздействием.

Способ гидроразрыва с использованием текучей среды с низкой вязкостью с низкой скоростью осаждения проппанта // 2747957

Группа изобретений относится к способам и составам для гидравлического разрыва подземных пластов. Технический результат - способность переноса проппанта системой гидроразрыва, оптимизация образования трещин, предупреждение нежелательного роста высоты трещин.

Способ добычи вязкой нефти из подземных месторождений // 2747855

Изобретение относится к технологии нефтедобычи, в частности к способам добычи нефти из подземных нефтяных месторождений. Технический результат – снижение обводнения продукции, повышение степени извлечения запасов, возможность глубоко закачать блокирующий состав в зоны с высокой проницаемостью в нефтяной формации, надежная блокировка каналов высокой проницаемости во время вытеснения паром.

Разбавленные катионные понизители трения // 2747765

Эмульсия типа «вода в масле» и способ ее получения используются для обработки подземного пласта. Эмульсия типа «вода в масле» содержит: масляную фазу (O) в виде непрерывной фазы, содержащей инертную гидрофобную жидкость, и водную фазу (A) в виде дисперсной фазы отдельных частиц в масляной фазе, содержащую воду, водорастворимый полимер и по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество.

Состав для потоковыравнивающих работ в нагнетательных скважинах // 2747726

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для регулирования профилей приемистости нагнетательных скважин. Технический результат заключается в повышении блокирующей способности состава для высокопроницаемых горных пород за счет увеличения фильтрационных сопротивлений после гелеобразования.

Способ ликвидации гидратных и газогидратных пробок в нефтегазовых скважинах // 2747427

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к способам разрушения гидратных, газогидратных, гидратоуглеводородных и ледяных отложений в виде сплошных пробок.

Наноожижитель для быстрого переохлаждения горючего льда и способ для использования горючего льда // 2747127

Группа изобретений относится к разработке месторождений, содержащих горючий лед. Технический результат - безопасная, не разрушающая окружающую среду широкомасштабная долгосрочная и одновременно низкозатратная добыча газа метана из горючего льда.

Применение цементов на основе оксидов металлов // 2746637

Группа изобретений относится к обработке скважинной системы. Способ обработки включает создание модели смешивания для скважинной системы, содержащей ствол скважины, проникающий по меньшей мере в часть подземного пласта, первый состав для обработки приствольной зоны, по меньшей мере одну разделительную жидкость и второй состав для обработки приствольной зоны.

Способ разработки нефтяного пласта // 2746635

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам увеличения нефтеизвлечения из неоднородных по проницаемости нефтяных пластов. Способ разработки нефтяного пласта включает закачку в пласт через нагнетательную скважину растворов силиката натрия, полиакриламида и наполнителя и отбор нефти через добывающие скважины.