Способ получения кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов

.Шандинучно-исслед ватель.ажин азате- эмельят три 0,100 идетельство СССР 7/00, 1976. У 2298593, 1976 (прототип) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИ(71) Всесоюзный наский институт по креплению си буровым растворам(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСРАСТВОРИМОГО УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯРАСТВОРОВ путем измельчения ссидеритовой руды, о т л и ч ащ и й с я тем, что, с цельюния структурообразующих свойсжелителя и технологических полей бурового раствора, передчением в сидеритовую руду ввополифосфат натрия в количеств0,125% от веса руды.1 11133Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при получении кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов.Известен способ получения утяжелителя буровых растворов путем обработки утяжелителя водным раствором триполифосфата натрия с последующей его сушкой И 3 .1 аОднако такой способ имеет сложную технологию и недостаточно эффективен.Известен также способ получения кислоторастворимого утяжелителя путем сухого измельчения сидеритовой руды 121.Однако при измельчении сидерита сухим способом происходит механохимическая диссоциация карбоната железа с выделением углекислого газа и образованием на поверхностях изломов и ребрах частиц сидерита окиси железа. Последний представляет довольно активное химическое соединение, реагирующее с водой и кислородом воздуха. Вследствие этого увеличиваются гидрофильные свойства сидеритового утяжелителя, ухудшаются реологические показатели утяжеленного им бурового раствора, снижается его предельная утяжеляющая способность.Пель изобретения - улучшение структурообразующих свойств утяжелителя и технологических показателей бурового раствора.Поставленная цель достигается тем, что при получении кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов путем измельчения сухой сидеритовой руды перед измельчением в сидеритовую руду вводят триполифосфат натрия в количестве О, 1-0,1257 от веса руды.Образующийся при помоле вследствие механохимического разложения триполифосфата натрия ортофосфат реагирует с катионами железа на поверхности сидерита с образованием устойчивых поверхностных соединвний (фосфатов железа). Вследствие этого блокируются активные химические цент ры на поверхности сидерита, уменьшается отрицательное влияние утяжелителя на свойства бурового раствора и увеличивается предельная утяжеляющая способность. 55П р и м е р 1. Образцы утяжелителя (плотностью 3,5 х 10 кг/м) получают измельчением сидеритовой руды круп 97 1ностью О/15 мм в лабораторной шаровой мельнице МБЛ конструкции Гипроцемента при следующем режиме помола:Шаровая загрузка, кг 70Диаметр шаров, мм 30-80Загрузка руды, кг 5Время измельчения, мин 12Перед измельчением в руду добавляют в сухом виде триполифосфат натрия в количестве 0,5 кг. После измельчения в водной вытяжке. каждой пробы определяют содержание триполифосфата. Для этого 100 г пробы помещают на Фильтр в воронку Бюхнера и промывают дистиллированной водой (500 мл) . Затем в фильтрате определяют содержание триполифосфата натрия фотометрическим методом с молибденованадиевым реактивом. Остальные утяжелители готовят таким же образомЭксперименты показывают, что при добавке триполифосфата натрия до 0,1257 весь триполифосфат хемосорбируется поверхностью сидерита.П р и м е р 2. С целью оценки влияния измельченного сидерита без добавок и с добавкой триполифосфата натрия (до и после помола) на структурно-реологические показатели бурового раствора готовят буровые растворы с разной концентрацией указанных утяжелителей.Исходный буровой раствор имеет состав, об,7:Бентонитовая глина 3,2107.-ный раствор УЩР 3,6Вода 93,2К нему добавляют измельченный сидерит (без добавок и с добавками триполифосфата натрия в количестве 0,17 до и после измельчения) в количестве 10; 20; 30; 40; 45 об. 7., На приборе ВСНзамеряют пластическую вязкость ", динамическое напряжение сдвига 16, статическое напряжение сдвига СНСо через 1 и 10 мин. Условную вязкость Т измеряют с помощью воронки СПВ, а плотность. бурового раствора - с помощью пикнометра.Результаты сравнительной оценки влияния сидеритовго утяжелителя, полученного разными способами, на свойства бурового раствора приведены в табл. 1.Из данных таблицы видно, что более всего загущает буровой раствор сидеритовый утяжелитель, полученный сухим иэмельчением без добавок, и меТаблица Параметрыбуровогораствора Утяжелитель о 45 1,06 129 153 1 й 78 1,98 1. Измельченный сидерит без добавок 23 25 32,5 45,0 Не изме-Не изТ,меримоТо же римо То же 6 14 18 26 78 126 мПа с 24 33 дПа СНС/ю дПа 3/24 30/45 36/87 120/141 Я, кг/м 106 131 154 1,80 2,00 2. Измельченный сидеритс добавкой 0,17ТПФ На (послеизмельчения) 35 Т, с 23ч, мПас 6 65 Не измеримо 73 То же 30 32 ьдПа 24 СНС / дПа 3/24 3/33 12/60 18/66 18/141 3 1113 нее всего - утяжелитель, полученный измельчением в присутствии 0,17 триполифосфата натрия. Промежуточное положение занимает утяжелитель, в котором триполифосфат натрия вводят после помола. В этом случае уменьшение значений структурно-реологических параметров бурового раствора по сравнению с раствором, утяжеленным сидеритом без добавок, можно объяснить разжижающим действием свободного триполифосфата натрия в растворе. При добавлении ТПФ На до помола в процессе измельчения он весь связывается на поверхности сидерита при механохимических реакциях и поэтому в свободном состоянии в растворе не обнаруживается и разжижающее действиене оказываетУлучшение же.реологических показателей при этом объясняется адсорбционной активностью поверхности сидерита вследствие блокирования активных центров. Сидерит,измельченный без добавок, вследствиеобразования на поверхности частицоксида железа РеО, и частично Ре(ОН),обладает повышенными гидрофильными 397 4свойствами и загущает буровой раствор.П р и м е р 3, С целью определения,оптимального интервала концентра ций триполифосфата натрия, получают образцы аналогично описанному в примере 1 и испытывают их влияние на свойства бурового раствора при одной и той же концентрации 40 об. Х (табл. 2) и при различных концентрациях (табл. 3) в сравнении с утяжели .телем, обработанным водным раствором 0,17 триполифосфата натрия с последующей сушкой.Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что опти мальными являются концентрации ТПФ Ма 0,1-0,1257Способ получения кислоторастворимого сидеритового утяжелителя позволяет уменьшить расход утяжелителя и химреагентов для обработки бурового раствора, расширить область его приме. нения, улучшить технологические параметры утяжеленного бурового рает". вора, используемого для вскрытия продуктивных горизонтов,Концентрация утяжелителя, об. 7.0 20 30 40 1536 27 78.Продолжение табл.1 параметрыбуровогораствора Утяжелитель р, кг/мэ 1,06 1,31 1,53 1,78 1,02 2,18с 3. Измельченный сидеритс добавкой 0,1%,ТПФ Иа (доизмельчения) 23 29 45 67 53 97 13 23 22 12 69 СНСр, дПа 3/24 3/18 3/9 3/12 6/21 12/132 Таблица 2 Параметры бурового раствора Уплотнитель У 10, кг/м с Я. э (умПас дПа дПа Н е измеримо Сидерит Сидерит + + 0,1% ТПФ Яа 45 53 8/21 69 2,02 Сидерит + О, 112%ТПФ Иа 12/30 2,015 70 Сидерит + 0,125%ТПФ На 18/42 72 2,01 Таблица 3 Параметры бурового раствора Утяжелитель Концентрацияутяжелителя,об. % ПлотностьР г/с 3 Условная Пластическаявязкость ,мПа с вязкостьТ, с 1. Сидеритовый 1,06 23 0 1,31 13 10 1,53 25 23 20 1,78 29 22 30 2,02 45 53 40 2,20 6797 утяжелитель сдобавлением0,1% ТПФ Иадо помола Т, с 23 мПа с 6 дПа 24 Концентрация утяжелителя, об. % 11113397 араыетры бурового раствора 1Утяжелит ел ь Условная Пластическая Плотностьо, г/см Вяэкость Вя 9 кость 4 уТ, с мПа с 2. Сидеритовый 0 1,06 23 10 1,30 23 12 утяжелитель 20 30 22 30 1,79 32 30 0,17 ТПФ Иа с 40 2,00 60 66 последующейсущкой 120 89 шшшш ааПродолжение табл, 3 Параметры бурового раствора Предельная утяжеляющаяспособность, г/см ДинамическонапряжениесдвигадПа Статическое 3/24 2,15 Сидеритовый 3/18 утяжелитель с 12 3/9 3/12 12 69 8/21 до помола 12/132 3/24 25 2,05 2. Сидеритовый 3/30 15 утяжелитель 27 6,39 12/48 36 18/60 72 0,1 Е ТПФИа споследующей сущкой 210 88/147 ВНИИПИ Заказ 6526/20 Ти аж 633 Подписное 2Филиал ППП Патент , г.Ужгород, ул,Проектная, 4 обработанныйводнымраствором добавлением 0,17 ТПФ Иа обработанныйводным раствором Концентрациутяжелителяоб, 7. напряжениесдвига СНС,дПа 8Продолжение табл .3