Модифицированный гуматный реагент для обработки буровых растворов

Союз Советских Социйлистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 250478 21) 2612938/23-03 (5 ) М. Кл. С 09 К 7/04 с присоединением заявки Мо -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Днепропетровское отделение ИнституТа минеральных ресурсовМинистерства геологии Украинской ССР и .Семеновский забродгорного воска Министерства нефтяной промышленности(54) МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ГУМАТНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ Изобретение относится .к горному делу, в частности получению химических реагентов для обработки буровых растворов,5Известен порошкообразный углещелочной реагент, полученный путем обработки бурового угля едким натром 11.Недостатками известного реагента являются неполное извлечение гумино вых кислот иэ бурового угля, невысокая термостойкость и солестойкость образовавшихся гуматов. Наличие свободной щелочи (гидроокиси натрия) способствует диспергированию выбурен ных частиц глинистых пород до коллоидных размеров, интенсивный переход которых в глинистый раствор приводит к увеличению его вязкости и тиксотропности. Высокая щелочность 20 реагента способствует набуханию и осыпанию глинистых пород, слагающих ствол скважины, что приводит к осложнениям в процессе бурения и в результате чего понижается производитель ность бурения.Известен также модифицированный гуматный реагент для обработки буровых растворов, содержащий бурый уголь, аминоспирт и.щелочь (2. 30 Однако для данного реагента характерна недостаточная термостойкость, что не позволяет использовать его для обработки буровых растворов, применяемых для промывки глубоких скважин. Кроме того, обработанные данным реагентом растворы не обладают достаточной стабильностью.Целью изобретения является улучшение качества реагента за счет повышения его термостойкости и стабилизирующих свойств. Укаэанная цель достигается тем,что в качестве аминоспирта реагент ,содержит триэтаноламин, а в качестве щелочи - гидроокись калия, причем соотношение компонентов следующее, вес.ч.Бурый уголь 100Едкий калий 15-20Триэтаноламин 2-4Для приготовления реагента былвзят бурый уголь разреза Балаховс-кий после экстракции бутиминоэныхвеществ.Для определения оптимальных соотношений компонентов, входящих в нО- вый реагент, были испытаны 13 соста- вов.Результаты испытаний по определе. нию выхода фсвободных. гуминовых кислот, водоотдачи, влажности 13 составов реагентов, приготовленных по сухому способу, приведены в табл. 1.5Данные таблицы показывают, что наибольший выход "свободных гуминовых кислот при приготовлении реагента по сухому способу после экстрагирования битуминозных веществ приходится на реагент (состав 8) с соотношением компонентов, вес.ч,: бурый уголь 10, едкий калий 2, триэтаноламин 0,4, т.е. при соотношении триэтаноламина к едкому калию 1:5.При таком соотношении выход фсво- (5 бодныхф гуминовых кислот составляет 45,2, водоотдача 2 см, .что значительно превышает установленные по ТУ-01-247-76 для порошкообразного углещелочного реагента (выход гумн новых кислот 30, водоотдача 6-8 см3 состав 13) .При увеличении или уменьшении соотношений компонентов реагента едкого калия к триэтаноламину выход д 5 гуминовых веществ уменьшается и, следовательно, возрастает.водоотдача.Для количественного сравнения выхода фсвободныхф гуминовых кислот, извлеченных по ГОСТУ 9517-77 п.2, и предлагаемого состава реагента из буровых углей Балаховского разреза проведены испытания, сущность которых заключалась в однократном извлечении гуминовых кислот 1- ным водным раствором щелочи с добавками триэтаноламина в концентрациях от 0,1 до 1 при нагревании, последующем осаждении их минеральной кислотой, прокаливании осадка и определении веса этого осадка. 40Результаты испытаний по определению выхода свободных гуминовых кислот из бурого угля разреза Балаховский представлены в табх, 2.Данные табл. 2 показывают, что 4 добавление триэтаноламина позволяет увеличить выход из угля содержащихся в нем фсвободныхфф гуминовых кислот на горячую массу более чем в 1,5 раза по сравнению со стандартным методом. Дальнейшее увеличение количества триэтаноламина от 0,75 до 1 незначительно увеличивает выход гуминовых кислот.Пример конкретного исполнения способа получения нового порошкообразного реагента в производственных условиях: бурый уголь Балаховского разреза после экстракции битумов сборным конвейером подавался транспортером в бункер. Из бункера 60 бурый уголь при 40-45 С лопастным доватором подавался в помольно-смесительный аппарат, в котором насосом через форсунки подавался 45-ный едкий калий в соотношении: на 5 вес.ч 65 бурого угля 1 вес.ч. едкого калия (в пересчете на сухое вещество) . После перемешивания реакционная масса поступает в шнековый смеситель в соотношении: 1 вес.ч, триэтаноламина на 5 вес.ч. едкого калия. С целью ускорения реакции взаимодействия целевого продукта с триэтаноламином завод изготовил паровую рубашку к шнековому смесителю, куда подавался горячий воздух с температурой 120- 140 фС.Из шнекового смесителя реагент поступил в приемный .бункер, где фасовался в ламинарные крафтмешки.Получение нового реагента сопровождалось большим выделением тепла в результате взаимодействия гуминовых кислот с едким калием и триэтаноламином с образованием гуматоь калия и гуматов триэтаноламина, Снижение влажности реагента достигается за счет экзотермической реакции и, тем самым, сокращается расходы энергии на систему сушки.В лабораторных условиях определены реологические свойства полученного нового реагента при следующих соотношениях компонентов, вес.ч,:Бурый уголь (насухую массу) 5Едкий калий 1Триэтаноламин 0,2Результаты испытания по определению удельного веса, водоотдачи, вязкости 15-ого водного раствора реагента приведены в табл. 3.В ходепроизводственных испытаний установлено, что реагент обладает повышенной термостойкостью (165- 170 С) и может применяться при бурении глубоких скважин с проектной глубиной 4500-5000 м,при общей минерализации 2,5.Термостойкость реагента достигается в результате взаимодействия гуми. - новых кислот с триэтаноламином. Кроме того, триэтаноламин является ингибитором термоокислительной деструкции гуматов калия.Триэтаноламин обладает малой:летучестью (давление паров 0,049 мм рт.ст.), температура кипения триэтаноламина 360 С.Опыты бурения скважин показали, что в состав буровых растворов должны входить компоненты, гидрофобизирующие поверхность частиц выбуренных пород, особенно глинистых.К компонентам, оказывающим гидрофобное воздействие, относятся аминосоединения. Таким компонентом в реагенте является триэтаноламин, который подавляет диспергирование выбуренного шлама и, тем самым, способствует снижению вязкости бурового раствора.Триэтаноламин и гуматы триэтаноламина проявляют гидрофобизирующиеСостав, 9 Соотношение компонентов едкий калий: триэтаноламин, вес,ч,Экстра- Едкий гиро- калий ванный уголь риэтанолмин 38,10 з 1 7,0 9,5:1 23 5 0,2 36,2,01 34,5 8:1(ингибирующие) действия на неустойчивые глинистые породы, ограничиваяих набухание и расслоение, и темсамым. уменьшают осыпи и обвалы стенокскважин,Кроме того, одним из путей повышения устойчивости пород, слагающихстенки скважин, является упрочениеглин путем химического закрепленияс изменением минералогической характеристики этих пород, Наиболееэффективное преобразование происходит при взаимодействии глин с раство,рами солей калия (такими солями вреагенте являются гуматы калия, которые образуются при взаимодействиигуминовых кислот с едким калием).В результате катионного обмена ионкалия наиболее прочно (по сравнениюс другими катионами) удерживаетсяглинистыми минералами, так как входит в межпакетные пустоты в кристаллах глин,в силу своих геометрическихразмеров,В результате постепенного обогащения глин калием меняется минералоги.ческий состав и свойства глинистыхпород, которые становятся хорошо,окристаллизованными гидрослюдами сослабой гидрофильностью,Таким образом, применение гуматного реагента в геологоразведочноми эксплуатационном бурении позволит остав реагентов, вес.ч. успешно вести проводку глубоких высокотемпературных скважин и будетспособствовать повышению устойчивости стенок скважин.Завод изготовил специальное оборудование для внедрения реагента впроизводство.Реагент нетоксичен, не вызываеткоррозии металлов (триэтаноламин является ингибитором коррозии) и обладает смазочными свойствами, что способствует увеличению срока службызаводского оборудования и бурильныхтруб.Предлагаемый реагент значительнопревосходит по термостойкости известный углещелочной реагент (термостойкость которого 100-110 С). Врезультате того, что реакция выщелачивания гуминовых веществ. идетзначительно быстрее и полнее, пре дотвращается самовозгорание реагента при производстве его в заводскихусловиях и при хранении на складах.Внедрение модифицированного гуматного реагента в практику бурения 25 даст ощутимый технико-экономическийэффект, так как стоимость предлагаемого порошкообразного гуматного реагента 68-80 руб. эа тонну (в зависи-.мости от сорта),с термостойкогореагента карбоксимцеллюлозы 1870 руб,за тоннуВодо- Выход фсвободотда- ныхф гуминоча,см вых кислот насухую массу,Ъ883139 Таблица 2 Выход своодныхгуминовых кисот,В на гоячую массу Концентрация в раствор 3Удельный вес,г/см оотношениомпонентовес.ч. В язость отдача, см урый угольна сухуюассу) Едкий калийТриэтанолами 1 01 2 35 ормула изобрете 10015-202-4 урый угольдкий калийриэтаноламин.М.ентаии.е свС 09 1. Гурвич щелочного реа нефтяном буре2 е Авторск М 618402, кл(прототип). сследование углеприменяемого ваку, 1960,детельство СССРК 7/02, 1976 Составитель В. НикулинТехред М.Голинка Корректор С. ЩомакО Николайчу едактор аказ 10120/36 . Тираж 687 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушПодписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Модифицированный гуматный реагент для обработки буровых растворов, содержащий бурый уголь, аминоспирт и щелочь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества реагента за счет повышения его термостойкости и стабилизирующих свойст в качестве аминоспирта реагент содержит триэтаноламин, а в качестве щелочи - гидроокись калия, причем соотношение компонентов следующее, вес.ч,: Источники информации,ринятые во внимание при экспертиз