Буровой раствор

(19) 111) 9 К 7 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН следоодсо еду Р 0 4) БУРОВОЙ РАСТВОР(57) Изобретени бурения скважин изобретения - п ной способности нию к сероводор его к углекисло от сится к областифть и газ.Цель ие поглотительора по отношеустойчивости грессии при ода ыш с но ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Волго-Уральский научно-ивательский и проектный инститдобыче и переработке серовододержащего газа(56) Физико-химические методыпреждения осложнений в .бурениНедра, 1977, с, 272Авторское свидетельство ССУ 933697, кл. С 09 К 7/02, 19 новременном сохранении технологических свойств раствора. Он содержитследующие компоненты при их соотношении, мас.7: глина 3,0-10,0; карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ 600) 0,2-1,0;конденсированная сульфидспиртоваябарда0,1-1,0, твердый остаток илиобожженный твердый остаток содовогопроизводства 0,5-10,0; вода остальное, Твердый остаток используют вкачестве поглотителя сероводорода.Раствор готовят путем постепенноговвода в воду компонентов при постоянном тщательном перемешивании, .Колво нейтрализующей сероводород добавки зависит от кол-ва сероводорода,поступающего в буровой раствор.Применение последнего при незначительных материальных затратах предотвращает осложнения, связанные с проявлением сероводорода и углекислогогаза, и обеспечивает требуемые санитарно-технические нормы на буровой.7 табл.Изобретение относится к буровым растворам, применяемым при бурении скважин на нефть и газ, содержащие сероводород и углекислый газ.Целью изобретения является повышение поглотительной способности раствора по отношению к сероводороду и устойчивости его к углекислотной агрессии при одновременном сохранении технологических свойств раствора.Раствор содержит в качестве поглотителя твердый остаток или обожженный остаток содового производства при следующем соотношении ингредиентов, мас,%:Глина 3,0-10,0Карбоксиметилцеллюлоза, 20кмЦ Конденсированная сульфидспиртовая барда О, 1-1,0Твердый остаток 25или обожженный 0,2-1,0 остаток содового производства 0,5-10,0Вода ОстальноеТвердый остаток содового производства (ТОС) является многотоннажным отходом и представляет собой соединения поливалентных металлов следующего состава, %:СаСО340-60СаБО 36Са(ОН)т20-25МВ(ОН)т 4-6А 1 той1-240При обжиге твердого остатка содового производства протекают процессы дегидратации и декарбонизации, в результате чего остаток имеет состав, приведенный в табл. 1.Содержащиеся в ТОС соединения поливалентных металлов взаимодействуют с сероводородом с образованием труднорастворимых неагрессивных сульфи дов, выпадающих в осадок, 50Окислы металлов, образующиеся при прокаливании твердого остатка содового производства при гидратации образуют гидроксиды металлов, повышающие значение показателя рН суспензий.Гидратация прокаленного (обожженного) (ТОС) в воде продолжается в течение суток, но интенсивно в течение первого часа, о чем свидетельствуют показатели рН входных суспензий ТОС (см. табл. 2).Обжиг твердого остатка содового производства осуществлен во вращающихся печах "обжига" при 650-750 С.Поглотительная способность по отношению к Н Б твердого остатка сотдового производства проверена в водных суспенэиях с различными значения ми рН суспензий.П р .и м е р 1. В склянку Дрекселя заливали 100 мл воды, регулятор рН и 1 поглотителя НтБ. Через суспензию барботировали . Н Б. После завершения реакции нейтрализации Н Б в суспензии поглотителя подсчитывали количество необратимо поглотившегося Н Б с образованием нерастворимых сульфидов.Поглотительная способность по отношению к Н Б твердого остатка содового пройэводства в водных суспензиях приведена в табл. 3.Таким образом, ТОС обладает большей поглощающей способностью по отно. шению к Н Б по сравнению с известным поглотителем (колчеданные огарки).Поглотительная способность по отношению к Н Б значительно возрасттает у обожженного ТОС.Для проверки эффективности поглощения сероводорода в буровых растворах исследованы составы глинистого бурового раствора, содержащие в качестве регулятора рН и поглотителя сероводорода - обожженный ТОС.В лабораторных условиях готовили буровой глинистый раствор, через который барботировали сероводород. После завершения реакции поглощения Н Б проводили контроль Н Б и сульфидов в составе раствора и подсчет поглотительной способности бурового раствора по отношению к Н Б с образованием сульфидов тяжелых металлов, выпадающих в осадок.П р и м е р 2. Буровые растворы готовят следующим образом. В фарфоровый стакан наливают расчетное количество воды 86,7-90,8 , затем добавляют в указанной последовательности расчетное количество глины 3-10%, понизителя водоотдачи (КМЦ) 0,2-1,0%, пониэителя вязкости (КССБ) О, 1-1,0 . После тщательного перемешивания воды, глины и реагентов в приготовленные составы1388413 водород, а по разнице с количествомпропущенного сероводорода определяют осажденные сульфиды.Из табл. 6 видно,что при воздейст.вии сероводорода на буровые растворыпроисходит ухудшение их структурномеханических свойств. Контрольныйбуровой раствор (состав 1), имеющийпоказатели УВ 28, СНС 1 17/24, Ф 4рН 7, после пропускания сероводородаизменил показатели УВ 104, СНС84/126, Ф 6, рН 5,5,При этом поглотительная способность по отношению к сероводороду0,6 г/л.Буровой раствор (состав 2), имеющий показатели УВ 26, СНС 11 о 29/35,Ф 4, рН 7,5, после пропускания сероводорода незначительно изменил технологические показатели: УВ 32, СНС30/44, Ф 4, рН 7,3Поглотительнаяспособность по отношению к сероводороду 5,2 г/л. У бурового раствора,содержащего 0,57 СаО (состав 3), онасоставила 4,02 г/л и при этом показатели раствора после воздействия сероводорода значительно хуже, чем ураствора, содержащего в своем составеОТОС.Результаты опытов показали,чтобуровой раствор, имеющий в своем составе ОТОС, обладает большой поглотительной способностью по отношению к сероводороду при одновременномсохранении структурно-механическихсвойств, чем буровой раствор, содержащий в своем составе СаО,Для подтверждения свойств бурового раствора предотвращать углекислотную агрессию были проведены лабораторные испытания с буровыми растворами (см. табл. 4) по следующей методике.Приведенные составы бурового раствора помещали в склянку Дрекселя ибарботировали через них углекислыйгаэ при постоянном перемешиваниираствора.Через 1 объем бурового растворапропущено 10 объемов углекислого газа,После окончания реакции воздействия углекислого газа на буровойраствор инертным газом отдувают свободный и физически растворенный СОв поглотительную склянку растворомИаОН, замеряют параметры и в отобранном фильтрате бурового раствора 40 45 добавляют поглотитель сероводорода10,0-0,57 который одновременно выполняет функции регулятора щелочностиСоставы буровых растворов представлены в табл. 4, а показателисвойств и поглотительной способности - в табл. 5,Количество нейтрализующей сероводород добавки зависит от количествасероводорода, поступающего в буровой раствор, и обеспечивает эффектив.ную нейтрализацию Н Б при рН7при расходе обожженного ТОС в количестве 0,5-10 мас.7.Концентрация обожженного ТОС всоставе бурового раствора составляет 0,5-10 мас.%.При концентрации ТОС менее 200,5 мас.7 снижается поглотительнаяспособность и незначительно повышается рН.При концентрации ТОС более 107прекращается рост поглотительной 25способности бурового раствора по отношению к Н Б, а также необходимоограничить йопадание в буровой раствор вместе с ТОС окиси кремния,вызывающее повышение абраэивности раствора.Буровой раствор, содержащий 3-107глины, при добавке обожженного ТОС вколичестве 0,5-107. имеет значениепоказателя рН 7,5-11,8 и хорошие показатели структурно-механическихсвойств и водоотдачи.В табл, 6 приведены данные о влиянии Н Б на свойства раствора ипоглотительной способности,в томчисле бурового раствора с оксидомкальция (СаО).Приведенные составы помещают всклянки Дрекселя и барботироваличерез них газ,содержащий 307 сероводорода, при постоянном перемешивании растворов. Во всех опытах количество пробарботированного газа постоянное и составляет 10 объемов на1 объем раствора,После окончания реакции воздействия сероводорода на буровой растворинертным газом отдувают свободныйи физически растворенный сероводородв поглотительную склянку с хлористымкадмием, Затем замеряют параметры55бурового раствора и йодометрическимметодом определяют количество растворимых сульфидов и проскочивший серо1388413 0.,2-1,0 ства 0,5-10,0Остальное Т а б л и ц а 1 1(11 (ЯОА 1 03 Ре О СаО МдО ЯО Р Оз Яа О К 0 С 1 п.п,п 17,7 Зэ 34 106 44 э 9 2 в 19 1 в 9 Оэ 39 ОГУЗО Оф 11 Зю 8 7 э 1 15 ъ 5 2 ф 61 1 э 27 659 Зэ 02 2 э 9 0142 0180 030 5 е 86 10,4 Т а блица 2 КонцентрацияТОС, вес.Х0,3 0,5Значение рНчерез 1 ч 7,05 7,8 10 15 3 4 5 1 2 8 в 8 91 975 9 е 85 11 ф 2 12 ф 1 12 ф 15 через 24 ч 7,05 7,85 8,85 9,55 10,2 10,6 11,9 12,2 12,45 определяют количество растворимых карбонатов и бикарбонатов путем подсчета на основе титрования соляной кислотой с использованием индикаторов фенолфталеина и метилоранжа.Для проведения лабораторных испытаний используют сжатый углекислый газ из баллона,. Данные лабораторных исследований приведеньэ в табл. 7.Из табл. 7 видно, что при воздей- ствии углекислого газа на буровой раствор происходит его коагуляционное загущение, Добавка обожженного ТОС предотвращает рост вязкости и статического напряжения сдвига за счет осаждения растворимых карбонатов и бикарбонатов.Применение предлагаемого состава бурового раствора при незначительных материальных затратах предотвращает осложнения, связанные с проявлением сероводорода и углекислого газа и обеспечивает требуемые санитарно-технические нормы на буровой. При этом поглотитель сероводорода выполняет функции регулятора рН бурового раствора, в результате чего исключается необходимость использования другого реагента-регулятора рН.При достаточно высокой поглоти- тельной способности в широком диапазоне рН (6-12) обожженный ТОС в составе бурового раствора повышает значение показателя рН, способствует получению хороших структурно-механических показателей при низкомсодержании глинистой фазы (3-107)за счет дополнительного структурирования кристаллической твердой фазойгидроксидов тяжелых металлов. Формула изобретения 10 Буровой раствор, содержащий глину,воду, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ,конденсированную сульфидспиртовуюбарду и поглотитель сероводорода,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, сцелью повышения поглотительной способности раствора по отношению к сероводороду и устойчивости его к углекислотной агрессии при одновременном сохранении технологическихсвойств раствора, он содержит вкачестве поглотителя сероводорода.твердый остаток или обожженный твердый остаток содового производствапри следующем соотношении компонен 25 тов, мас.7:Глина 3,0-10,0КарбоксиметилцеллюлозаКМЦ Конденсированнаясульфидспиртовая барда 0,1-1,0Твердый остаток илиобожженный твердый остатоксодового производВода13884 13 Т а б л и ц а 3 Поглотители 7 8 9 10 Колчеданные огарки 85 83 83 80 80 74 70 ТОС Обожженный ТОС 227 390 663 660 560 520 490 Таблица 4 Содержание, мас,%, составов Компоненть г 3 4 5 50 10 10 3,0 3,0 ГлинаПонизитель 0,2 0,2 0 4 1 0 1 0 0,1 0,1 12,0 10,0 84,7 86,7 Вода Т а б л и ц а 5 рН КоличестУслов- Статическое Сос Плотность,тав ,кг/мнапряжениесдвига,СНСПа мкг/см ная вязоогл костьУВ ,с500 го 1 мин 10 м 11,9 10,2,5 10,08 08 2 7 5 080 водоотдачи,КМЦ ПонизительвязкостиКССБОбожженныйТОС Поглотительная способность 1 мг НЯТ г йогл.в зависимости от рН 6 11 12 90 95 105 105 90 97 107 0,2 1,0 1,0 5,0 0,5 0,3 89,4 87,5 87,3 ВодоотдачаВ, 10мз/30 ми13884 13 Т а блица 6 Статическое СосСостав раствора УсловКоли- честрН тав ная вязво костьУВ,с погло- щенного се 1 мин 10 мин роводородаг/л Глина 10%+КМЦ1%+КССБ 1%Состав в У 10,5% ОТОС 28107 7 24 4 4 126 6 О,У 35 44 ф 5 27,3 ф 32 32 54 44 76 Состав В 10,5% СаО 36 58 714 7,2 В числ в знам римеча ел ы параметры до пропускания, после пропускания сероводотел ода л и ц а 7 рн Статическое н Услоная Количество карбонатов и бикарбонатов врастворе, г/ личестСо та и во осажряжение сдвига мгс/см вязденныхкарбонакостУВ5 о мин 10 ми 11,9 0,3 О,11,9 0,3 О,17 17 085. 20 085 20 6,56 5,83 1080 20 1080 20 11,8 0,3 0,0 Т 0,6 0,18 0,2 12 . 17 12 17 3,052 0,8 0,2 0,36 9,3 0 0,41 1080 22 1080 26 15 18 19 24 75 0 1080 261080 0,4 0,6 35 76 244 8,2 9 0 0,40 0 5,04 5 1080 25 1080 1817 21 82 19 е ч а н и е, В числителе даны параметры до пропускания, в знаменателе - после пропускания углекислого газа. П р Плот- ость, г/м наПряжениесдвига,мгс/см трация,Ф 10мз/30 Филь- трация,Ф 3 106 тов и бикарбонатов, г/л