Реагент-стабилизатор “фанит” для бурового раствора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19) (11)1) С 0 9 К 7 0 2 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИС ййьЬ СВИДЕТЕЛЬСТВ Р "фАНИТ юл. 9 23кий, В.А,Яременко ллоид ой химииманского.4 (ОД Е сследованиеанного полиакТруды ВНИИБТ,1961,олиэо ана) . хиэда ельство СССР/02, 1975 4,свид 09 К свид 09 К 2,0-2 3,0-6 0,3-1 Остал виде9 К о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Институт кхимии воды им. А(56 ) 1. Злотники получение гидррилонитрила (гипвып. 3, Гостопте 48-59.2. Авторско236379, кл.3. Авторско804684, кл.4. Авторское663709, кл.рототип).(54 ) РЕАГЕНТ-СТАБИЛИЗАТ ДЛЯ БУРОВОГО РАСТВОРА. (57) Реагент-стабилиэат вого раствора, содержащ нитрил, омыяявщий агент отличающийся с целью ловьваения солеу и крепящих свойств реаг полнительно содержит эт ловый спирты, а в качес щего агента - этилсилик при ошен тов следующих соотнмас. Ъ:ПолиакрилонитрилЭтилсиликонатнатрияЭтиловый спиртБутиловый спиртВода и те то нт ло ве на для буро- полиакриловодувм, что,йчивости а, он довый и бутиомыл яют натриякомпоненИзобретение относится к технологии бурения скважин, в частности к составам для бурения, и может быть использовано для обработки буровых растворов и повышения прочности пород, слагающих стенки скважин, при их проводке на нефть и газ в неустойчивых породах в условиях действия повышенных температур и солевой агрессии.В современной практике глубокого бурения нашли широкое распространение реагенты на основе акриловых полимеров, включающих омйляющий агент и воду.Известны реагенты на основе поли акрилонитрила (гипан), содержащие в качестве омыляющего агента гидроокись натрия 11 или гидроокись натрия с кабонатом натрия 2, или гидроокись калия 3 .20Наиболее близ ким к из обретению по технической сущности и достигаемому эффекту является реагент-стабилизатор 41, содержащий в качестве исходных компонентов полиакрилонитрил 25 (ПАН- отходы получения волокна ;"Нитрон", гидроокись натрия и воду при при следующих соотношениях, мас.Ъ:Отходы ПАН 20,0Едкий натр 4,0 30Вода ОстальноеКак показали исследования, при обработке известным реагентом бурового раствора, минерализованного солями хлористого натрия в количест- З 5 ве 25,0 мас.Ъ, последний имел следующие показатели: условная вязкость (УВ 38 с,водоотдача (В 2,0 см/30 мин, статическое напряжение сдвига (СНС,1,48/8 Г дПа, пластическая 40 прочность образцов бентонита, набухших в фильтрате такого бурового раствора (Р,1 63,5 10 3 Па. Эти данные свидетельствуют о достаточно высокой стабильности системы. Однако при наличии в буровом раст воре солей кальция свыше 0,25 мас,В, например 0,7 мас.Ъ, наблюдается существенное ухудшение параметров: водо- отдача раствора возрастает до27 см 3/30 мин, вязкость дисперсии уменьшается до 24 с, Р, образцов при этом несколько увеличивается.Указанные особенности более четко проявляются после гидротермальной 55 обработки: после термостатирования при 150 С водоотдача раствора возрастает до 38 см З/30 мин. Следовательно, буровые растворы, обработанные известным реагентом, отличаются низкой 60 устойчивостью к солям многовалентных металлов особенно при высоких температурах и не обладают необходимыми свойствами для укрепления горных пород, слагающих стенки скважин. 65 Целью изобретения является повыше.ние солеустойчивости и крепящихсвойств реагента. Поставленная цель достигается тем, что реагент - стабилизатор для бурового раствора, содержащий полиакрилонитрил, омыляющий агент и воду, дополнительно содержит этиловый и бутиловый спирты, а в качестве омыляющего агента - этилсиликонат натрия при следующих соотношениях компонентов, мас.Ъ:Полиакрилонитрил 4,7-8,5Этилсиликонатнатрия 22,0-24,0Этиловый спирт 3,0-5,0Бутиловый спирт 0,3-1,0Вода ОстальноеОтличительной особенностью реагента фФанитф является его дифильность, т.е. молекулы полимера содержат противоположные по своей природе радикалы. Первые - это хорошо гидратирующиеся полярные группы, представляющие собой карбонильные и кремнекислородные связи, которые обуславлива" ют адсорбцию реагента на поверхности дисперсных частиц. Другие - гидрофобные этильные углеводородные радикалы, образующие на поверхности твердой фазы водоотталкивающий слой. Благодаря такому строению полимера существенно повышается солеустойчи-вость системы и ее способность к закреплению горных пород слагающих стенки скважин.В качестве полиакрилонитрила ис" пользуют отходы трикотажного производства - обрезки тканевого материала на основе пслиакрилонитрильныхволокон, Этилсиликонат натрия применяют в виде 24-28%-ного водного раствора гидрофобной кремнийорганической жидкости ГКЖМРТУ 6-02-271-63, бутиловый спи 3 т - согласно ГОСТу6006-78, этиловый - согласно ГОСТУ 5964-67.р и м е р. Реагент получают следующим образом. 5 г предварительноизмельченной полиакрилонитрильной ткани с размером волокон 211 мм и 92 мм 24-ного водного раствора ГКЖ, содержащего 22 г сухого этилсиликоната натрия, помещают в колбу-реактор с обратным холодильником. Смесь нагревают до 955 фС и при перемешивании проводят гидролиз в течение 3 ч. По истечении 135 мин (3/4 времени омыления) в колбу дополнительно вводят 3 г этилового и 0,5 г бутилового спиртов.Полученный реагент "Фанит" представляет собой однородную светло-коричневую жидкость с удельным весом 1,30 г/см и имеет следующий состав,мас. Ъ:1098953 1,22 г/см 3 (25 Ъ-ной концентрацииготовят путем разбавления бентонитовой пасты расчетным количеством дистнлли рованной воды и перемешивания на высокооборотной мешалке (3000 оборотов 5 в минуту) в течение 3 ч. После первыхдвух часов диспергирования в систему вводят 25,0.мас.Ъ хлористого натрия и 0,7 мас. Ъ хлористого кальция. Через сутки отстоя и 30 мин перемешива ния такая система при 20 С имеетонеудовлетворительные структурно-реологические показатели и высокую водоотдачу (табл. 1).Таблица 1 4,7 22,0 3,0 0,3 70,0 ПолиакрилонитрилЭтилсиликонат натрияЭтиловый спиртБутиловый спиртВода Пример 23/29 43,0 40/68 57, О 45/72 71,0 56/93 -80,6 25,0 40,0 Исходный составР-Р В 1+1,0 24,0 29,0 2-ф- +4 0У 34,5160 о С35,0 После термостатирования при +1,0 48/65 57,5 67/73 68,0 31,5 10 20,5 40,0+1 0 +2,0 +3 0 29)38 49,0 35,0 29,0 14 31,0 30/38 49,5 29,0 24 мас.а приводит к получению реагента вызывающего значительные уве)личения вязкости и СНС 1 бурового раствора. Пределы концейтрации этилового и бутилового спиртов в составе реагента связаны с необходимостью поддержания в молекуле реагента гидрофильно-гидрофобного баланса для обеспечения устойчивости его к солям кальция и проявления реагента в новом качестве - стабилизатора горных пород, слагающих стенки скважин. Реагент ффанитф вводят в исходный глинистый раствор и перемешивают его в течение не менее 2 ч. Технологические параметры раствора, обработанного предлагаемым реагентом и известным, приведены в табл. 1. Граничные значения содержания компонентов реагента "юанит" выбраны из условий 55 его применения в буровых растворах при повышенныхтемпературах к солевой агрессии табл. 2). Прк содержанки в реагенте ПАН и этилсилкконата меньше нижнего предела, например 60 ПАН 3,7, а этклсиликоната 21 мас. %, получаем реагент, малоустойчивый и ,солям и температурному воздействию., Повышение добавок ПАН более 8,5 мас.Ъ к этилсиликоната натрия более 65 Технологические свойства буровых растворов, обработанных 3,0 мас.Ъ реагента-стабилизатора в присутствии солей БвС 1 25 мас. В и СаС 1 0,7 мас. Ъ приведены в табл. 2. Для проведения лабораторных испытаний реагента "фанит", применительно к обработке буровых растворов, используют в качестве дисперсной фазы бентонит Черкасского месторождения.Водные дисперсии бентонитового глинопорошка с удельным весом Добавки, мас,Ъ, реагентаПредлагаемого Известного УВ,с В, см/30СНСРОдпа ПаСЧ фФ СО м м сУ ф 0 м 1осСО 1м оф ъф 333 СЧО 33 Ъ с с 0 01 3 Ч гЧ о о с Ь м СЧ сЧ ОЬм л о со о о Ь М г 4 МЪ СЧ СЧ СЧ о о о ъ м м м СЧ СЧ СЧ ф о о В 333 ф о о й о о о 1со 1,ХЕ 1О ОИ1Ю 1 1юоФ 101 о1"-.1 фж эЭ ЕХ 1офСО и Г - 1О 14 -11 ОСС 33О 13 ХФ 1 4 3: 1ЕЯОй 1Й 1ф 1133фа13331 1е окн хмо мр113 Ъж 111" г 3 с 3 Л, г 3 Ф г 4 Л ф Л ф В:О со цр,ч ф ф л С 3 33 Ъ ф М 3 Л 3 СЪ с 0 0 Ю л Оъ щЬ Ь ЪЮ Ю ЧР Ф ф 0Заказ 4320/22 Тираж 634 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул. Проектная, 4 Добавки бутилового спирта в реакционную смесь за четверть времени до конца процесса получения реагента "Фанит" обусловлены необходимостью сохранения его гидрофильно-гидрофоб- ного балланса при эксплуатации в условиях повышенных температур.При бурении глубоких и сверхглубоких нефтяных и газовых скважин (более 2000-2500 м), где температура в забое может достигать 120-200 ОС, имеет место частичный деалкоголиз реагента, что приводит к ухудшению его свойств понижаются его крепящие свойства и солестойкость).,вследствие некоторого вывода этанольной составляющей из системы. Для предотвращения указанных нежелательных явлений целесообразно вводит в реакционную смесь бутиловый спирт-более высококипящее вещество с большей длиной углеводородного радикала..При добавках бутилового спирта меньше нижнего предела, например 0,2 мас.Ъ, наблюдается понижение солестойкости реагента В табл. 2, пример 8)С увеличением концентрации бутилового спирта в системе более 1,0 мас.% табл. 2, пример 9) уменьшается активность реагента из-за понижения его сродства к воде.Как видно иэ приведенных в табл.1 и 2 данных, использование реагента"Фанит" для обработки бурового раствора позволяет повысить его солеустойчивость при повьиаенных темпера"турах 160 фС , т.е. водоотдача раствора, минералиэованного солями каль ция в количестве 0,7 мас.Ъ и хлористого натрия в количестве 25,0 мас.бв 3-3,5 раза ниже водоотдачи раствора, стабилизированного известнымреагентом.10 Предлагаемый реагент способствуеттакже бопее эффективному закреплениюстенок скважин по сравнению с известным за счет повьааения пластическойпрочности разбуриваемых пород на 15 30,0-35,0. При этом вязкость промывочной жидкости изменяется в допустимых пределах.Таким образом, реагент "Фанит"позволяет получить высококачествен ные буровые растворы при проводкенефтяных и газовых скважин в неустойчивых породах в условиях действияповышенных температур и солевойагрессии.Кроме того, реагент "Фанит" может быть использован для полученияпротивофильтрационных композицийпри возведении различного рода гидротехнических сооружений (пруды испарители ю шламонакопит ели и др )с целью защиты подземных вод отзагрязнения отходами проьыаленныхпредприятий.