Способ получения структурообразователя буровых растворов

(71). Московский ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой проеаащенностиим. И.М. Губкина(56) 1. Патент Англии Ф 1412166,кл. Е 1 Р, опублик, 1973,2. Киспеер Э,Г. Химическая обработка буровых растворов, М., фНедраф, 1972, с. 391.3. Баус К,ф. и др. Химия и технология мела. М., Стройиздат, 1977,с. 135.4. Ангелопуло.О.К. и др, Опытприменения гидрогеля с целочной асбестовой затравкой. Реферативнаяинформация, сер. фБурение газовыхи морских нефтяных скважинф. М.,.ВНИИЭГазпром, 11 .09 .81 ( прототип) . ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ПИСАНИЕ И ТОРСНОМУ СВИДЕТ 801022982 А(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СтрукТУРООБРАЗОВАТЕЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ путем модификации асбеста, о т л и-, ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности использования структурообразователя в полимерных на нефтяной основе и эмульсионных буровых растворах, модификацию осуцествляют 0,5-5-ным водным раствором соли поливалентного металла, выбранного из группы: алюминий, железо, хром, медь, цинк, причем модификацию ведут в течение 5-20 ч.50 Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к промывке ствола скважинй,Известен способ обработки асбеста органическими солями титана и глиноземоМ с последующей Фильтрацией и сушкой. Полученный таким образом асбест используется в пакерных жидкостях1.Однако назначение буровых растьоров другое, чем пакерных жидкос тей, и соответственно требования к асбесту разные, Кроме того, соли титана - чрезвычайно вредный, экзотический и дефицитный материал, а глинозем не будет существенно акти вировать поверхность асбеста, так как является инертным окислом.Известен способ получения структурообразователя буровых растворов путем обработки. глин алифатическими аминами и применяются для структурирования буровых растворов на угле. водородной основе21.Однако, имея приемлемую структуру, эти растворы обладают слишком большой вязкостью (до 100-150 мПа.с). Кроме того, тонкодисперсная органофильная глина отрицательно влияет на коллекторские свойства продуктивного пласта.Известен способ получения структурообразователя путем обработки минерального мела синтетическими жирными кислотами, который применяется для структурирования углеводородной фазы 3. 35Недостатком этого структурообразователя является низкая структурирующая способность, что определяЕт высокий расход гидрофобного мела - до 20-30 вес.В, Буровой раствор 40 слишком загущается, повышается его удельный вес, увеличивается вязкость, падает глиноемкость раствора, что усложняет условия бурения и снижает эффективность промывки ствола скважины.Известен способ получения структурообразователя буровых растворов на прием модификации асбеста 141.Однако такой асбест рекомендован для структурирования минерализованных систем, где имеется высокая концентрация солей. В этом случае положительный эффект основан на свойстве асбеста набухать в концентрированных растворах щелочей, и за счет образования на поверхности асбеста бруситового слоя МЯ(ОН), структура которого является эпитаксичной по отношению к образующимся гидроксидам магния, 60 которые формируются ва поверхности асбеста при обработке раствора щелочью. Введение же подобным способом модифицированного асбеста в полимерные, эмульсионние и раствори 65 на нефтяной основе не позволяет получить никакого положительного эффекта, а, наоборот, приводит к ухудшению свойств этих растворов вплотьдо их расслоения (полимерные иэмульсионные), Щелочной асбест вукаэанных системах дает только отрицательные результаты и, если прикомнатной температуре растворы имеют приемлемые технологические параметры, то при 80 ОС эмульсионные иполимерные растворы теряют стабильность и расслаиваютея, а у растворов на нефтяной основе увеличивается фильтрация (табл. 1).Целью изобретения является обеспечение воэможности использованияструктурообразователя в полимерныхна нефтяной основе и эмульсионныхбуровых растворах.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу полученияструктурообразователя буровых растворов путем модификации асбеста, вкотором модификацию осуществляют0,5-5-ным водным раствором солиполивалентного металла, выбранногоиз группы: алюминий, железо, хром,медь, цинк, причем модификацию ведут 5-20 ч.Способ осуществляют следующимобразом.Асбест заливают 0,5-5,0-нымраствором соли (например, хлоридов,сульфатов, нитратов, укаэанныхметаллов) на 5-20 ч, после чегополученную суспензию вводят в буровой раствор.За это время происходит взаимодействие ионов поливалентного металла с поверхностными группами асбеста, что сообщает волокнам минерала высокую сорбционную активность.Кроме того, под воздействием кислых солей. происходит интенсивноевымывание малоактивных окислов(МдО, СаО) из асбеста, что увеличивает поверхность минерала - количество активных центров.Уменьшение времени выдержки асбеста в водном растворе соли снижает эффективность указанных процессов, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на свойствахбурового раствора. В то же времяболее длительная обработка асбестараствором соли нФ приводит к существенному улучшению свойств бурового раствора. Использовался асбест5, 6 и 7 сортов (Р-30, П-30,Р-30, К-30, 7-450 поГОСТ 12871-67 "Асбест Хризотиловый").Свойства растворов, полученныхна основе этих. асбестов, принципиально не отличаются,При введении структурообразователя в нефтяной, эмульсионный илиполимерный буровой раствор ионы ме1022982 Показатели свойствбурового раствора Концентрация асбеста, обработанного 20-ным раст вором щелочиРаствор ИПа с. Па На нефтянойоснове (безводный) 87,0 4,0 0,20 0,20 0 3,0 132,9 4,8 24,0 3,5 35,0 4,0 9,0 6,0 15,0 18,03 Эмульсионный 5 Полимерный б таллов, закрепившиеся на поверхности асбеста, взаимодействуют с веществами, присутствующими в буровом растворе.В растворах на нефтяной основепроисходит взаимодействие растворенных .в углеводородйой фазе нафтеной,смол и других веществ с модифицированной поверхностью асбеста, обра-.зуя при этом прочную органоминеральную структуру. Активированный асбест позволяет применять его в эмульсионных буровых растворах, так какионы металлов, закрепившихся на поверхности асбеста, образуют активные центы, которые химически взаимодействуют с поверхностно-активнымивеществами, растворенными в углеводородной фазе. Поверхность же асбеста приобретает при этом "мозаичность" - чередование гидрофобных и.гидрофильных участков. Это позволяет эффективно стабилизировать эмульсию, снижая ее фильтруемость, иувеличивать структурные характерис-,тикиВ полимерных системах высокомолекулярное вещество гораздо силь"нее связывается с поверхностью активированного асбеста, образуя более прочную полимер-минеральнуюструктуру, которая не разрушаетсяпри увеличении минерализации и температуры.В зависимости от требуемыхсвойств бурового раствора: определенной вязкости, стабильности,фильтруемости, структурных характе- З 5ристик - можно вводить различныеколичества модифицированного асбеста от 1 до 5 весП р и м е р, Приготовлениеструктурообразователя. 40В 100 г воды размешивают 5 гсернокислого железа, полученнымраствором заливают 25 г асбеста и.оставляют на 20 ч. Через указанное время асбестовую суспензию вводят в буровой раствор.Буровой раствор, включающий, вес.: высокоокисленный битум 15, окисленный петролатум 1, дизельное топливо - остальное (образец 1), вводят 2 вес. асбеста (образец 2) и 2 вес. асбеста, предварительно обработанного раствором соли поливалентного металла.В табл. 2 представлены показатели свойств бурового раствора на нефтяной основе.В буровой эмульсионный раствор, включающий, вес; дизельное топливо 48,5, 10-ный раствор СаСЙд 50, окисленный петролатум 1,5, каустическая сода 0,3 (образец 1),вводят 2 вес. асбеста (образец 2) и 2 вес. асбеста, предварительно обработанного раствором соли поливалентного металла. Результаты представлены в табл. 3.В буровой раствор, включающий 0,25 вес. гидролизованного поликриламида (ГПАА), 0,25 вес. карбоксиметилцеллюлозы (КИЦ), 0,1 каустической сЬды, 10 ИаСХ, вода - остальное (образец 9 1), вводят 2 вес. асбеста (образец Р 2) и.2 вес. асбеста, предварительно обработанного раствором, соли поливалентного металла. Результаты представлены в табл. 4.Как видно из представленных данных, данный способ получения структурообраэователя позволяет использовать асбест во всех видах буровых растворовПри этом улучшаются струк" туро-механические характеристики, снижается вязкость, расход реагентов, снижается фильтруемость раствора, особенно при высоких темпера- гурах., Указанные преимущества позволяют существенно улучшить техникоэкономические показатели.Таблица 1 фоф ф) ф Р,о ф щ ф,Таблица 2 СтруктурообразовательР, 9 Оо Фмкг/м мПа;с Па Па Па см з Образец 120 2,8 0,2 0,2 0 920 925 52,0 3,6 0,30 0,55 О 2 асбеста 40,0 3,0 0,30 0,60 0 925 Зб)0 3,5 0,80 1,2 930 38,0 4,0 1,а 1,5 О 930 3,6 0,30 0,50 0 925 42,0 40,0 4,2 0,8 1,0 О 935 45,0 5,0 1,5 2,6 0 935 48,0 5,2 2,0 2,6 0 935 10 1 асбеста + 3,0-ныйР е 804930 52,0 3,0 0,2 0,25 0 3,2 0,45 0,78 0 41,0 40,0 З,З 0,45 0,70 0 925 3 О О 38 О 50 0 360 3463,4 0,45 0,72 0 930 360 . 3,2 0,50 0,84 0 930 2 асбеста + 3,0-ныйРе 804 (время выдержки 5 ч) 930 36,0 3,5 0,801,2 2 асбеста + 3,0-ный Ре 804 (время выдержки 20 ч) 930 380 ЗБ 0,80 1,2 18 2 асбеста + 3,0-ныйРе 804(время выдержки2 ч) 930 32,0 3,7 0,50 0,6 О 2.асбеста + 3,0-ный Ре 804(время выдержки - 24 ч) 930 19 38,0 3,5 0,85 1,2 О 2 асбеста + 05-ныйРе 804 2 асбеста + 3,0-ныйРе 804 2 асбеста + 5,0 ныйРе 804 2 асбеста + 0,2-ныйРе 80 2 асбеста + 7,0-ный Ре 804 4 асбеста + 3,0-ныйРе 804 5 асбеста + 3,0-ныйРе 804 2 асбеста + 3,0-ныйРе (8042 асбеста + 3,0-ныйи се.,2 асбеста + 4,0-ный СгС 29 2 асбеста + 5,0-ныйсцс 2 2 асбеста + 5,0-ныйЕцС 2 Показатели свойств бурового раствора на нефтяной основе18,0 2 асбеста Раствор расслаивается 0,5 -ный 2 асбеста +РеБ 3,2 0,65 0,80 22,0 10,0 6,0),2 0,6 28,0 965 РеБО 4 (времяки - 5 ч) 3,5 3,2 0,80 1,00 1,0 28,0 З,ОЬ-ныйвыдерж 2 асбеста + РеБ 04 (время ки - 20 ч) 965 29,0 3,4 0,90 1,05 1,0 3,0 18 3,0-ныйвыдерж 2 асбеста +РеБ 04 (времяки - 2 ч) 3,2 0,60 0,80 2,0 5,5 25,0 2 асбеста +РеБО (время24 ч) Зр 1 ныйвыдержки 965 19 3,0 3,5 0,90 1,10 1,0 29, 0 15 16 2 асбестаРе БО,3,0-ныйвыдержПоказатели свойств эмульсионного бурового раствора") Р 9 Вщ фс ф окг/м мПа с Па Па Па смЪ см3,8 0,50 0,80 4,0 7,0 4,0 1,0 1,2 1,0 3,01022982 Тдблица 4 Структурообразователь фВсмф рН ф .с кг/м мПа с Па,15 5,0-ный 2 асбеста + 3,0-ныйРеБ 04 (время выдержки - 7 ч) 2 асбеста + РеЯ 04 (времяки - 20 ч) 36-ныйвыдерж 18 3,0-ныйвыдерж 0,9 15,0 20,0 7,2 1020 9,0 20,0 О,б 3,0-.ныйвыдерж 9,5 0,8 1,2 1020 7,0 10,0 14,0 7,5 ВНИИПИ Заказ 4153/16 Тираж 639 Подписноефилиал ППП "Патентф, г, Ужгород ул. Проектная, 4 Об- ра- зец 7 8 2 асбеста +РеЯО4 асбеста +Ре Б 04 2 асбеста +СиС 1Х2 асбеста +2 цС 1 2 асбеста +РеЯ 04 (времяки - 2 ч) 2 асбеста +РеЯ 04 (времяки - 24 ч) Показатели свойств бурового раствораа,. Ю 0 0фф со 9,55 1015 9 О 21 О О 5 О 6 1020 б;5 80 0,8 1,2 100 160 75 1025 Раствор сфлокулировал 1030, 11,0 28,0 0,9 1,5 0,1 0,2 23,0 28,0 7,5 1020 7,0 22,0 0,8 1,0 1020 9,0 20,0 0,7 1,0 9,0 19,0 7,3 10,0 21,0 0,6 0,9 11,0 15,0 7,6 1020 8,0 18,0 0,4 0,6 10,0 16,0 7,8 1020 6,5 8,0 0,7 1,2 10,0 15,07,7 1020 7,0 9,5 0,85 1,2 10,0 14,0 7,5