Способ приготовления твердой фазы для буровых промывочных жидкостей

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликС 09 К 7/02 с присоединением заявки Й 9 -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088,8) Дата опубликования описания 07.1 081(71) Заявитель Институт общей и неорганической химии АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ДЛЯ БУРОВЫХ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Изобретение относится к областибурения, в частности к приготовлениюгпроМывочных жидкостей, применяемыхпри бурении нефтяных и газовых скважин в соленосных отложениях.Известно применение для буренияскважин в отложениях, содержащих галогенные породы, буровых растворовна основе специальных солестойкихглинопорошков: йалыгорскитовых итонкодисперсных гидрослюдистых 1.Основным недостатком известныхспособов приготовления буровых растворов, предназначенных для буренияв соленосных отложениях, является 15сложность их осуществления и требование наличия двух основных компонентов: солестойкого глинопорошка и поваренной соли, которую зачастую доставляют из отдаленных от буровых 20промыслов мест. Вследствие того, чтонаша промышленность еще не удовлет-.воряет потребность буровых предприятий в солестойких глинопорошках,важным является разработка новых рецептур и способов приготовления глино.порошков для буровых растворов наоснове недефицитных материалов,Известно использование для при.готовления бурового раствора глинн сто-солевых шламов - отходов произ,водства калийных удобрений, предварительно высушенных в сушилках 2.Лабораторные и опытно-промышленные испытания показали, что буровой раствор, приготовленный на основе глинисто-солевых отходов производ" ства калийных удобрений с добавками реагента-стабилизатора типа полисахаридов, может быть применен при проходке скважин в соленосных отложениях, чередующихся пропластами глинистых пород. При его применении исключается необходимость применения привозной поваренной соли и специальных солестойких глинопорошков., При этом упрощается технология и время приготовления бурового раствора. Недостатком известного способа использования глинисто-солевых шламов - отходов производства калийных удобрений является то, что удовлетворительные показатели бурового раствора по этому способу достигаются только при концентрации шлама 40- 50 от веса суспензии. Для повышения его тиксотропности и стабильности необходимо вводить большое количество реагента-стабилизатора (моди- тфицированного крахмала, например, надо 2,0 и более).Целью изобретения является сокращение расхода твердой фазы (глини,стого порошка) и реагента-стабилизатора. 5Цель достигается тем, что сушку осуществляют при 140-300 С в тече-,оние 5-30 мин.Применение в качестве солестойкого глинистого порошка глинисто-солевых шламов, предварительно прогретых . при 140-300 О С, существенно улучшает )технологические свойства их суспензий. Это обусловлено тем, что основная часть глинистых частиц в глинистосолевых шламах находится в виде сро стков и агрегатов с размерами 20 мк и более. Результаты седиментационно го анализа показывают, что дополнительный прогрев глинисто-солевых шламов в течение небольшого времени 2 приводит к разрушению этих агрегатов, к повышению дисперсности суспензий на их основе (табл. 1) . Особенно заметно при этом возрастает содержание наиболее тонкодисперсной фракции (меньше 5 мк) .Увеличение дисперсности суспензий на основе глинисто-солевого шлама, прогретого при 140-300 С, по сравнению с исходной суспензией вызвано изменением физико-химической природыповерхности глинистых шламов при их прогреве. Как показывают данные газового и дифференциально-термического анализов, в глинисто-карбонатных примесях калийных руд содержатся примеси (до 1,5 вес.) органических соединений сложного состава (гуминовые, углистые, битуминоэные и др), Наличием этих соединений в соленосных глинистых шламах объясняется появле ние на кривых ДТА шламов экзотермического эффекта при температуре 140- 320 С. При предварительной обработкеОшламов реагентами-окислителями, например, переКисью водорода, т.е. при 4 разрушении органических соединений, этот экзотермический эффект исчезает.Если глинистые шламы подвергнуты кратковременному прогреву при указанной температуре, соответствующей 5 О области окисления содержащихся в них органических соединений,. то последние переходят в окисленные, более гидрофильные соединения, Появление этих соединений в глинистых шламах способствует росту гидрофильности их поверхности, что подтверждается данными по изменению теплот смачивания водой шламов, прогретых при различной температуре. Так теплота смачивания глинистого шлама, высушенного 6 О при 105 С, составляет 2,27 кал/7, при 200 С - 2,97, при 300 С - 3,24, при 500 С - 1,24 кал/г.Образование на поверхности глинистых,шламов при их кратковременноМ прогреве органических гидрофильных соединений способствует тому, что при помещении прогретых шламов в водную среду эти соединения образуют на поверхности частиц гидратированные оболочки, действуя расклинивающим образом, способствуют разрыву агрегатов глинистых шламов на отдельные частицы, т.е. появление гидрофильных органических соединений при прогреве глинистых шламов аналогично действию пептизирующих агентов. Наличие же этих соединений на пептизированных глинистых частицах препятствует их коагуляции, благодаря чему сохраняется высокая дисперсность прогретых шламов.Изучение структурно-реологических свойств дисперсий на основе глинистосолевых шламов, проведенное на ротационном вискозиметре РЕОТЕСТ, показало, что прогрев шламов в течение 5 мин при 140-320 С существенно повышает структурно-реологические показатели ис дисперсий, стабилизированных реагентами-полисахаридами.Экспериментальная проверка предлагаемого способа приготовления глинопорошка для бурового раствора, проведенная в лабораторных условиях, подтвердила его высокую эффективность, Исследования проведены с глинисто-солевым шламом, отобранным на второй стадии обесшламливания сильвинитовой руды на обогатительной Фабрике 11-ого рудоуправления п/о Белорускалий. Шяамы предварительно высушивали в сушильном шкафу при 70 С и иэмельчаоли до 0,5 мм. Измельченный шлам затем прогревали в муфельной печи в течение 20 мин при различных температурах. Исследования по влиянию времени прогрева глинисто-солевых шламов на эффективную вязкость 20- ной суспензии показали, что оптимальное время прогрева глинисто-солевых шламов составляет 5-30 мин (табл.3),Глинистые растворы готовили по методу пластифицирования. Их качество оценивали измерением важнейших эксплуатационных параметров, принятых в буровой технике, таких как водоотдача (В, мл), предельное статическое напряжение сдвига, измеренное через 1 мин (Р,мгс/см) и 10 мин (Ро,мгс/см ), суточный отстой(0,), условную вязкость (Т, ,с) толщина корки (К,мм). Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 4.Результаты проведенных лабораторных исследований позволяют рекомендовать способ приготовления глино- порошка для бурового раствора на основе глинисто-солевых шламов, прогретых при 140-300 С для проведения опытных промысловых испытаний.П р и м е р.Глинисто-солевой шламотход производства калийных удобрений подвергают обезвоживанию на870426 Т а б л и ц а 1 Влияние температуры прогрева глинистых шламов на гранулометрический состав их дисперсий то 0,3 39,01+0,005 17,-0,00 27,5 Та на осненэии) блицае глинисто вязкость 20-нообработанного КМЦ бурового (2 от в Эффективнасолевого шлама аств а су ь раствора, сП125 1 155 140 166 155 122 110 200 70 2 175 17 121 11 00 60 3 Т л вязкость 20-ной суспенэ прогретого при 200 С, м оЭффективнаолевого шлам на основе глифицированног ис КМ экость раствора, сП, при напряжении сдвига, дн/см,5 20 кО 25 кО 35,7 50 уО 75 уО 0 20 00 160 118 98 198 181 230 200 232 194 8 13 605 32 670 38 275 80 15 260 177 152 14 165 143 13 00 3 333 5 3 101 распылительной сушилке СРЦ/60-ВП.Режим работы сушилки регулируетсятаким образом, чтобы после высушивания глинисто-солевой шлам дополнительно прогревался до 150 С. Дляэтого температурУ отработанного воэдуха поддерживают в интервале 150200 С, а начальную температуру воздуха около 500 С. Подготовленный таким образом шлам представляет собойоднородный порошок серо-зеленогоцвета, содержащий 60-65 нерастворимых в виде минералов, 25-30 хлористого натрия и 5-10 хлористого калия. Буровой раствор на его основедополнительно обработанный модифицированным крахмалом имеет показатели, соответствующие условиям бурения: - 1,25-1,40 гс/смЭ; Т - 2045 с; В - бсм эа 30 мин; СНС -10-40 мгс/см ; СНС - 30-90 мгс/см 1рН - 6-7. Бурение йефтяной скважиныс использованием раствора на основеглинисто-солевого шлама проведеноуспешно, беэ каких-либо осложнений,при сохранении диаметра стволаскважины близко к номинальному. напряжении сдвига, дн/см2,5 модиицированноо крахмала 31,6,6 17,0 4,8 1,2 12,0 2,7 прогрев 8,0 2 200 7 3,6 0 18 27,5 0 0 2175 Формула изобретен Источники информации,принятые во внимание при эксперти ф.д. и др. Термосо омывочные жидкости орскита, М., Нед. 1. Овчастойчнвоснове197 е 5,палыО, с,В.А. и др. Эф ния отходов к а при бурении хозяйство, рототип)рмоленкоспользоваоизводствНефтяное12-13 (и ективлийсква 979,2. ность ного жин.9 2,рас при суш 5-3 пронов 74/5 е а для пут лийн шпам что дой Таблица 4 Технологические свойства бурового раствора на основе глинисто-солевого шлама, прогретого при различной температуре пособ приготовления тве буровых промывочных жид м сушки отходов произво ых удобрений-глинисто-с ов, отличающий с целью снижения расхо фазы при одновременном ода реагента-стабилизат отовлении промывочных ж у ведут при 140-300 С и мин. рдой фазы костей дства каолевых с я тем, да тверснижении ора при идкостей, течение Составитель Г, Са аактор Т, Загребельная Техред А.Ач Корректор Г, Назаро Тираж 687 Подпис ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4