Реагент для приготовления полимербентонитового бурового раствора

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 1723089 5 ц 5 С 09 К 7/02 ПИСАНИ Н АВТОРСКОМУ НИЯ ПОЛОГО РАСТ Однако буровой ра лирующим низкой ско вой раство буренной и механичес его основе ими флокуприготовленныи на створ, обладает низ и свойствами, что пр рости флокуляции, по р плохо очищается о ороды, в.связи с чем ая скорость бурения является в тому буро- частиц вы- снижается ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений(56) Паус К.Ф, Буровые растворы. МНедра, 1973, с. 83 - 86.Авторское свидетельство СССР М 985014, кл. С 09 К 7/02, 1980. ЕАГЕНТДЛЯ ПРИГОТОВРБЕНТОНИТОВОГО БУРРА Изобретение относится к бурению геологоразведочных и нефтяных скважин и предназначено для их промывки.Известны реагенты для приготовления полимербентонитового бурового раствора на основе акриловых полимеров, например гидролизованного полиакрилонитрила. Они обладают высокими стабилизирующими свойствами.Недостатком являются низкие флокулирующие свойства. По этой причине буровой раствор плохо очищается от выбуренной породы, что влечет за собой увеличение содержания в нем твердой фазы и, как следствие, снижение механической скорости бурения.Наиболее близким к предлагаемому является реагент для приготовления полимербентонитового бурового раствора, со(57) Изобретение относится .к области бурения скважин, Цель - повышение эффективности реагента в улучшении флокулирующих свойств раствора, Реагент включает, ингредиенты,при следующем их соотношении, мас.0: полиакриламид 0,5 - 2,0; гидроксид натрия 0,5 - 2,0; сап ропель 2 - 20; вода остальное. Используется йолиакриламиес молекулярной массой от 3 10 до 6 10, сапропель - органический, кремнеземистый и карбонатный. При.добавлении реагента в полимербентонитовый буровой раствор в количестве 0,5 об. 0 он осветляется за счет осаждения дисперсной фазы не менее чем на 80 по обьему. Реагент можно использовать для эффективной дестабилизации полимербентонитовых буровых растворов. 1 табл,держащий полиакрилоамид, гидроксид натрия в сочетании с гуматной добавкой, в качестве которой используют бурый уголь или торф (углещелочной реагент или торфощелочной реагент) и воду, Приготовление реагента производят путем растворения полиакриламида в щелочном гуматном растворе при перемешивании до получения однородной жидкости, Такой реагент способен оказывать флокулирующее действие,Цель изобретения - повышение эффективности реагента в улучшении флакулирующих свойств бурового раствора,Поставленная цель достигается тем, что реагент для приготовления полимербентонитового бурового раствора, содержащий полиакриламид, гидроксид натрия, гуматную добавку и воду, в качестве гуматной добавки содержит сапропель при следующем соотношении ингредиентов, мас.3,:Полиакриламид0,5 - 2,0 Гидроксид натрия 0.5 - 2,0 Сапропель 2 - 20 Вода Остальное Ингредиенты выпускаются отечественной промышленностью.Полиакриламид (ПАА) выпускается в соответствии с ТУ 6-01-1049-81. Он представляет собой высокомолекулярное соединение с молекулярной массой 3 10 - 6 10, растворимое в воде,Гидроксид натрия выпускается в соответствии с ГОСТ 2261-81, Представляет собой бесцветную твердую массу или гранулы, хорошо оастворимые в воде,Сапропели представляют собой тонко- структурные коллоидальные отложения водоемов, содержащие органические и минеральные компоненты биогенного и привносного характера. Добычу сапропелей из водоемов озер) осуществляют гидромеханизированным способом их экскавации земснарядами в сочетании с гидротранспортам по трубопроводам. Применяются сапропели в качестве удобрения в сельском хозяйстве, а также при бурении скважин в качестве структурообразователя и стабилизатора буровых растворов, для облегчения цементных растворов, Использование сапропеля для улучшения флокулирующих свойств бурового раствора не известно,Сапропели различаются по органическому, кремнеземистому и карбонатному типам, Отличие их друг от друга состоит в различном составе органической и минеральной части. Для получения предлагаемого реагента мажет быть использован любой из этих сапропелей,Использовали органический сапропель озера Судобль, кремнеземистый сапропель озера Червоное, карбанатнцй сапропель озера Вечер,Органическая часть органического сапропеля содержит, : битумы 5: легкогидролизуемые вещества 25; гуминавые вещества 31,1; труднагидролизуемые вещества 10,2. Негидролизуемый остаток составляет 30,1)ь, Содержание углерода составляет 58,4: водорода 7.3 о , азота 5.9 ф,; кислоро5 10 15 20 ства 4. Негидролизуемый остаток составляет 20,5 . Содержание углерода составляет 55,8 , водорода 7,8 о , азата 4%, кислорода 25 30 35 40 45 50 55 да 28,3%. Органический сапрапель содержит следующие минеральные вещества, ; СОг 2.0; сОг 7,4; АЬОз 1,0; -егОз 2,3: Са 0 1,1; М 90 0,3,Органическая часть кремнеземистаго сапропеля содержит,: битумы 4,6; легкогидролизуемые вещества 27,2; гуминавые вещества 29,4; трудногидролизуемые вещества 8,9, Негидрализуемцй остаток составляет 28,83, Содержание улерода составляет 52,3 , водорода 6,7, азота 4,1%, кислорода 36,6 о , Кремнеземистый сапропель содержит следующие минеральные вещества. : СОг 3,2; ЯОг 33,9: АгОз 1,1; ГегОз 3,6; СаО 1,3; М 90 0,2.Органическая часть карбанатного сапрапеля содержит, битумы 3,2; легкагидрализуемце вещества 18,2; гуминовце вещества 58,8; трудногидролизуемце веще 31,7 о , Карбонатный сапрапель содержит следующие минеральные вещества, в ; СОг 20.5; ЯЮг 22,8; А 1 гОз 3,2; РегОз 11,5; СаО 21.9; М 90 1,1.Экспериментальные работы выполнены путем оценки обычно измеряемых характеристик бурового раствора с использованием общепринятых методик и приборов, Плотность ф) измеряли пикнаметрическим методом; условную вязкость (УВ) - с помощью воронки В БР; водоотдачу (В) - на приборе ВМ; статическое напряжение сдвига через 1 и 10 мин (СНС 1/1 о) - на приборе СНС. Флокулирующие свойства оценивали по общепринятой методике определения кинетической устойчивости глинистой суспензии в присутствии реагента, В мерный цилиндр вместимостью 500 мл наливали грубодисперсную суспензию, содержащую 5 мас.% Часов-Ярской глины, а также глины Тарасовского месторождения и глинистого сланца, выбуреннога на Гуковской площади. Затем добавляли реагент в количестве 0.5 об.% и после встряхивания в течение 10 с наблюдали кинетику осаждения частиц, Эффективность флокуляции оценивали (в процентах) па объемной доле осветленной в течение 10 мин жидкости от всего обьема суспензии (Чосв.), а также по скорости флокуляции (ч). Для этого абьем осветленной в течение 10 мин суспензиипосв. относили к единице времени. т. е. ч=-10 мл/мин.П р и м е р 1, В 98 г(98 мас,) воды растворяют 0,5 г (0,5 мас.) гидраксида натрия, вводят 1 г (1 мас, ) органическогосапропеля, а затем 0,5 г (0,5 мас.;6) ПАА с молекулярной массой 3 10 . Перемешива 4ние производят до получения однородной жидкости. Реагент в количестве 5 мл (0,5 об. 6) добавляют к 995 мл (99,5 об.;6) 5 2 ф -ного раствора предварительно гидратированного бентонита. Полученный полимербентонитовый буровой раствор обладает следующими свойствами, р = 1010 кг/мз; УВ =17 с; В 12 см; СНС 1/1 о О/О, 10 Реагент в количестве 2,5 мл (0,5 об,ф )добавляют к 497,5 мл (99,5 об.) 5 %-ной суспензии Часов-Ярской глины. После встряхивания в течение 10 с измеряют флокулирующие свойства. При этом Чосв. =41%; 15 ч = 20,5 мл/мин.П р и м е р 2 В 97 г (97 мас, ) воды растворяют 0,5 г (0,5:мас.) гидроксида натрия, вводят 2 г (2 мас.ф 6) органического сапропеля, а затем 0,5 г (0,5 мас.;6) ПАА с 20 молекулярной массой 3 104. Перемешивание производят до получения однородной жидкости, Реагент в количестве 5 мл (0,5 об. ) добавляют к 995 мл (99,5 об.) 2 ф 6-ного раствора предварительно гид ратированного бентонита, Полученный полимербентонитовый буровой раствор обладает следующими свойствами: р = 1010 кг/м; УВ = 18 с; В = 8 см; СНС 1/1 о = О/О, Реагент в количестве 2,5 мл (0,5 об,ф ) 30 добавляют к 497,5 мл (99,5 об.) 5 ф -ной суспензии Часов-Ярской глины. После встряхивания в течение 10 с измеряют флокулирующие свойства. При этом Ноев, = 68 ; М = 34 мл/мин.35П р и м е р 3. В 86,5 г (86,5 мас.) воды растворяют 1,25 г(1,25 мас,ф ) гидроксида натрия, вводят 11 г.(11 мас.ф ) карбонатного сап ропеля, а затем 1,25 г (1,25 мас. ф ) ПАА с молекулярной массой 4 10 . Перемешива ние производят до получения однородной жидкости. Реагент в количестве 5 мп (0,5 об,ф ) добавляют к 995 мл (99,5 об.ф) 2-ного раствора предварительно гидратированного бентонита. Полученный 45 полимербентонитовый буровой раствор обйадает следующими свойствами: р = 1010 кг/мз; УВ 19 с В . 7 смз; СНС 1/1 о О/О. Реагент в количестве 2,5 мл (0,5 об,) добавляют к 497,5 мл (99,5 об, ) 56-ной 50 суспензии Часов-Ярской глины. После встряхивания в течение 10 с измеряют флокулирующие свойства. При этом Чосв. = 74: ч = 37 мл/мин.П р и м е р 4. В 86,5 г (86,5 мас. ф ) воды 55 растворяют 1,25 г (1,25 мас.ф 4) гидроксида натрия, вводят 11 г (11 об. ) кремнеэемистого сапропеля, а затем 1,25 г (1 25 мас,ф) ПАА с молекулярной массой 4 10 . Перемешивание производят до получения однородной жидкости. Реагент в количестве 5 мл (0,5 об.) добавляют к 995 мл (99,5 об.) 2 ф-ного раствора предварительно гидратированного бентонита, Полученный полимербентонитовый буровой раствор обладает следующими свойствами: р = 1010 кг/мз; УВ 19 с, В "смз; СНС/о = О/О. Реагент в количестве 2,5 мл (0,5 об.%) добавляют к 497,5 Мл (99;5 об.ф ) 5,6-ной суспензии Часов-Яремой глины. После встряхивания в течение 10 с измеряют флокулирующие свойства. При этом Чосв. = 75 ф, ч = 375 мл/мин.П р и м е р 5., В 77,5 г (77,5 мас. ф ) воды растворяют 1,25 г (1,25 мас,ф 6) гидроксида натрия, 20 г (20 мас.ф 6) кремнеземистого сапропеля, а затем 1,25 г(1,25 мвс. ПАА с молекулярной массЬй 4 105. Перемешивание производят до получения однородной жидкости. Реагент в количестве 5 мп (0,5 об. ) добавляют К 995 мл (99,5 об,ф ) 2 -ного раствора йредварительно гидратированного бентонита. Полученный полимербентонитовый буровой раствор обладает следующими свойствами: р = 1010 кг/м; УВ = 20 с; В = 7 см; СНС 1/1 о = О/О. Реагент в количеств 25 мл (0,5 об. ) добавляют к 497,5 мл (99,8 об.) 5 -ной суспензии Часов-Ярской глины, После встряхивания в течение 10 с измеряют фпокулирующие свойства. При этом Чс,св. = 75 ; ч = 37,5 мл/мин.П р и м е р б, В 76 г (76 мас, ) воды растворяют 2 г (2 мас,) гидроксида натрия, 20 г(20 мас,ф ) кремиеземистого сапропеля, а затем 2 г (2 мас. ) ПАА с молекулярной массой б 10, Перемешивание производят6до получения однородной жидкости. Реагент в количестве 5 мп (0,5 об. ) добавляют к 995 мл (99,5 об, ф) 2;4-ного раствора предварительно гидратированного бентонита, Полученный полимербентонитовый буровой раствор обладает следующими свойствами: р = 1010 кг/м; УВ = 21 с; В = б см; СНСюо = О/О, Реагент в количестве 2,5 мл (0,5 об,) добавляют к 497,5 мл (99,5 об.) 5 ф -ной суспенэии Часов-Ярской глины. После встряхивания в течение 10 с измеряют флокулирующие свойства. При этом Чосв.- =80 ф ; ч = 40 мл/мин.Реагент в количестве 2,5 мл (0,5 об. ) добавляют к 497,5 мл (99,5 об,) 5 -ной суспензии глины Тарасовского месторождения. После встряхивания в течение 10 с измеряют флокулирующие свойства. При этом посв. = 82 ; ч = 41 Мп/мин.Реагент в количестве 2,5 мл (0,5 об. ) добавляют к 497,5 мл (99,5 об. ) Б -нойсуспензии глинистого сланца, выбуренного на Гуковской площади, После встряхивания в течение 10 с измеряют флокулирующие свойства. При этом Чосв, = 87%; ч = 43,5 мл/мин.П р и м е р 7 В 71 г (71 мас.%) воды растворяют 2 г(2 мас.%) гидроксида натрия, 25 г (25 мас.%) кремнеземистого сапропеля, а затем 2 г (2 мас.ф ) ПАА с молекулярной массой 6 10 . Перемешивание производятедо получения однородной жидкости, Реа- гент в количестве 5 мл (0,5 об.%) добавляют к 995 мл (99,5 об. ) 2-ного раствора предварительно гидратированного бентонита. ПолученныЙ полимербентонитовый буровой раствор обладает следующими свойствами: р = 1010 кг/м; УВ = 25 с; В = 6 см;з, СНС 1/1 о = О/О. Иагент в количестве 2,5 мл. (0,5 об.%) добавляют к 497,5 мл (99,5 об,%) 5%-ной сусйензии Часов-Ярской глины, После встряхивания в течение 10 с измеряют флокулирующие свойства, При этом Чс, = =48%; ч = 24 мл/мин.Результаты экспериментальных работ приведены в таблИце.Из аналйза полученных данных видно, что при соДержании 0,5 - 2,0 мас,% ПАА, 0,5 - 2,0 мас.% гидроксида натрия и 2 - 20 мас.% сапропеля (примеры 2 - 6) реагент обеспечивает получение полимербентонитового бурового аствора с технологическими свойствами ф = 1010 кг/м; УВ = 18 - 21 с; В = 6 - 8 смз; СНС 1 1 о = О/О), соответствующими свойствам по прототипу (р = 1000 кг/м; В =18 с; В 7-8 см; СНС 1/10=0/О), При этом он обладает флокулирующими свойствами, которые обеспечивают высокую скорость флокуляции и характеризуются значениями Чосв. = 68 - 80% и ч = 34 - 40 мл/мин, что почти в 2 раза превышает аналогичные показатели прототипа, для которого они составляют: Чосв, = 38 - 45%; ч =19 - 22,5 мл/мин. Это свидетельствует о повышении эффективности реагента в улучшении флокулирующих свойств,С увеличением содержания сапропеля скорость флокуляции .повышается. Так, при содержании в реагенте сапропеля 20 мас,% (пример б) Чосв. = 80%, ч =40 мл/мин, а при содержании Сапропеля 11 мас.% (пример 4) Чосв. = 75%, а ч = 37,5 мл/мин при одинаковых содержаниях ПАА и гидроксида натрия, 50 Дальнейшее увеличение содержания сапропеля (пример 6) не приводит к изменению показателей Чосв. и ч (в сопоставлении с примером 5), Увеличение содержания сап ропеля до 25 мас.% (пример 7) усиливаетстабилизирующее действие и приводит к снижению флокулирующего эффекта, При этом Чаев, снижается до 48%, а ч - до 24 мл/мин и приближается к аналогичным по казателям прототипа (Чосв, = 45%, ч = 22,5мл/мин). Поэтому увеличивать содержание сапропеля относительно 20 мас.% нецелесообразно, поскольку это приводит к резкому уменьшению флокулирующего эффекта.15 При содержании сапропеля 1 мас.% (пример 1) реагент оказывает низкое флокулирующее действие. При этом Чосв. = 41%; ч = =20,5 мл/минТакие значения близки к аналогичным показателям прототипа (Чосв. = 20 =-38%, ч = 19 мл/мин); Это свидетельствуето том, что снижение содержания сапропеля относительно 2 мас,% нецелесообразно, поскольку влечет за собой резкое снижение скорости флокуляции.25 Таким образом, при содержании 0,5 -2,0 мас.% ПАА, 0,5 - 2,0 мас.% гидроксида натрия, 2 - 20 мас.% сапропеля (вода остальное) реагент обеспечивает наибольшую скорость флокуляции, что свидетельствует о 30 повышении его эффективности в улучшениифлокулирующих свойств бурового раствора.Экономическая эффективность от применения изобретения может быть получена за счет увеличений механической скорости 35 бурения в результате ускорения снижениясодержания твердой фазы в буровом растворе.Формул а из о бр ете н и я Реагент для приготовления полимер бентонитового бурового раствора, содержащий полиакриламид, гидроксид натрия, гуматную добавку и воду, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности реагента в улучшении флокулирую щих свойств,буового раствора, он вкачестве гуматной добавки содержит сапропель при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:Полиакриламид 0,5-2,0Гидроксид натрия 0,5 - 2,0 Сап ропель 2 - 20Вода Остальное10Продолжение таблицыУглещелочный реагентСоставитель А.Кравчуктор Н,Киштулинец Техред М.Моргентал Корректор О,КундриЗаказ 1041 Тираж ПодписноеВНИИГ 1 И осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж;35. Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10