Способ получения реагента для обработки буровых растворов

(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 0709.82. Бюллетень М 33 3 УДК 622. 24 3, .144(088,8) Дата опубликования описания 070982 Н,П. Левик, З.С. Ковалева, Л,Н. Кошелева,А,И. Пеньков, И.Ф. Зинчук, М.Ф. Евдощенко",В.А. Шишов и Л.П. Вахрушев(72) Авторыизобретени я, .фр,с,Всесоюзный научно-исследовательский институтпо креплению скважин и буровым растворам)54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАГЕНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ Изобретение относится к технологии производства реагентов, применяемых для регулирования свойств буровых растворов, использующихся при бурении нефтяных и газовых скважин.Известен способ получения реагента, заключающийся в модификации лигносульфонатов ),концентрата сульфитспиртовой барды) солями хрома и железа в кислой среде с предварительным окислением бихроматами щелочных металлов и обязательной нейтрализацией полупродукта водным раствором едкого натра 11.Недостатками указанного модифицированного лигносульфоната являются слабое снижение водоотдачи буровых растворов в результате наличия большого количества электролитов в готовом продукте и недостаточный эффект понижения вязкости минерализованных буровых растворов на скважинах с высокими забойными температурами.Наиболее близким к изобретению является способ получения реагента для обработки буровых растворов, включающий окисление сульфит-спиртовой барды бихроматами щелочных металлов с последующей конденсацией 2).Однако порошкообразный модифи цированный лигносульфонат характеризуется недостаточным разжижающимэффектом минерализованных буровыхрастворов и при высоких температурах. Наличие в готовом продуктезначительного количества сульфатанатрия приводит к ухудшению его стабилизирующей способности.Целью изобретения является повышение термостойкости реагента, егоразжижающей и стабилизирующей способностей. Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения реаген"та для обработки буровых растворов,окисление и конденсацию осуществляютв течение 1-2 ч при 20-30 С при рН6,0-6,5 исходной сырьевой смеси вприсутствии жирных кислот растительных масел при соотношении ингредиен тов в расчете на сухое вещество,мас.Ъ:Сульфит-спиртоваябарда 72,5-75,8Бихромат щелочного металла 7,6-18,4жирные кислоты растительныхмасел 9,1-16,6Конденсацию лигносульфонатов проводят без нагревания водных растворов исходных продуктов в реакторе с перемешиванием при 20-30 С в течение 1-2 ч при рН реакционной смеси 6-6,5. В отличие.от других лигносульфонатов готовый продукт имеет щелочную реакцию и не требует дополнительной нейтрализации. Продолжительность реакции определяется по вязкости водного раствора модиФицированного хромлигносульфоната (МССБ ). Реакция заканчивается по достижении вязкости МССБ 30-40 сП после чего продукт выгружается на вальцы или распылительную сушилку для сушки.В результате химического. взаимодействия бихромата натрия (,калия ) с лигносульфонатами и жирными кислотами происходят окичлительно-восстановительные процессы и конденсация продукта реакции. Через 1-2 ч, когда вязкость достигает 30-40 сП, реакцию следует прекратить во избежание дальнейшего окисления лигносульфонатов и гелеобразования.Так как окислительно-восстановительные реакции и конденсация проходят довольно быстро при 20-30 ОС, нет необходимости в подогреве реакционной смеси.20-ный водный раствор исходных лигносульфонатов имеет рН 5,5, 1-5- ный раствор бихромата натрия 5,5-5. При смешении водного раствора лигносульфоната с бихроматом рН повышается до 6-6,5, В процессе реакции рН увеличивается до 7-7,2. Растворенный после сушки продукт имеет рН 7,5-7,8.Возможно получение жидкого продукта МССБ. В этом случае реакцию заканчивают по достижении вязкости 30-40 сП и обязательно доводят рН готового продукта до 8-9 введением необходимого количества едкого натра,Если оушка не предусмотрена, для нейтрализации продукта (прекращения процесса конденсации) требуется 0,6-1,0 едкого натрия (калия ) к готовому реагенту (в пересчетена сухой продукт).Химическая модификация лигносульфонатов при дополнительном введении соединений высших жирных кислот растительных маселили эфирокислоты заключается в ингибировании неустойчивых связей макромолекул лигносульфоната, что приводит к значительному повышению стабилизирующей способности и термостойкости до 200 ОС. Образующиеся в ходе синтеза низкомолекулярные комплексы Сг с оксикарбоновыми кислотами;способствуют повышению разжижающих свойств реагента. Данный модифицированный хромлигно",сульфонат представляет собой неслеживающийся коричневый порошок, поЛностью растворимый в воде, рН его1-ного водного раствора 7-8, содержание хрома не менее 3, вязкость30-ного водного раствора 30-35 сП,Производство этого реагента может быть налажено на базе производства выпускаемых нашей промышленностью 10 модифицированных лигносульфонатныхреагентов (КССБ, ФХЛС,).Для получения МССБв реакторс мешалкой,загружают (72,5 г) сульфитспиртовую барду ( ССБ ) 30-ной концен трации (р = 1,15 г/см ), которуюполучают раэбавлением ССБ 50-нойконцентрации (ОСТ 81-79-74) водой.При перемешивании добавляют расчетное количество (10,5 г).бихроматанатрия (ГОСТ 2651-70) и перемешиваютв течение 0,25 ч при 20 С.Затем вводят (16,6 г)жирные кислоты растительных масел. рН реакционнойсмеси в начале реакции 6,1. Конденсацию лигносульфоната проводят приперемешивании сырьевой смеси в течение 1,75 ч при 30 С до повышения вязкости до 30 сП. При этом в ходе процесса рН повышается до 7,15 за счетобразования соединений Сг+, в результате чего готовый МССБ не требует дополнительной нейтрализации.Реакцию заканчивают выгрузкой МССБи подачей ее на распылительную сушилку.Другие образцы МССБ получаютаналогичным методом. Весовые соотношения ингредиентов и характеристикаполученных образцов приведены втабл, 1.40 Полученными реагентами, а такжеКССБ, КССБи ФХЛС обрабатываютпресные и минерализОванные глинистые суспензии в количестве 5 мас.(минимально рекомендуемое количест .во модифицированного лигносульфоната для обработки буровых растворовТу 39-095-75 ). Полученные суспензии термостатируют в течение б ч при140-200 С.у Параметры (плотность, условнаявязкость, статическое напряжениесдвига, водоотдача и рН ), замерянные до и после термостатированияпресных и минерализованных глинистых растворов; представлены соответственно в табл. 2 и 3.Как видно из приведенных данных,МССБне является эффективным понизителем водоотдачи и статическогонапряжения сдвига. МССБ, полученный фф при обработке ССБ бихроматом щелочного металла при соотношении (мас.)75,8: 7,6 снижает статическое напряжение сдвига с 114-129 до 42/62 Паи условную вязкость с 19 до 12 с пресе 5 ного раствора, прогретого при 140 С.Реагент, полученный обработкойбольшим количеством бихромата калия,снижает статическое напряжение сдвига этого же раствора до 36/54 Па. Водоотдача пресных буровых растворов,обработанных МССБи термостатированных при 140 ОС.снижается с 14-17 см3до 7-8 см 3, тогда как водоотдача растворов, обработанных КССБдо15-16 смз, КССБдо 10-11 смФХЛС до 12 см 3,А водоотдача буровых растворов,термостатированных при 200 С, снижается при обработке МССБс 26 до9 см 3, тогда как КССБ, КССБиФХЛС стабилизируют раствор при 15этой температуре в 2-3 раза менееэффективно. Последующее увеличениедозировки бихромата при синтезереагента улучшает его свойства:реагенты МССБ, МССБ 5 - вплоть доФ соотношения ССБ: бихромат калия 72,"Я 18;4. Рост концентрации бихромата калия вьаае 18,4 нерацнонален йз-за усиления реакции деструкции ССБ.Еще вьаае эффект применения МЯСБ по сравнению с другими модифицированными лигиосульфонатами в гипсовых, хлоркалиевых, алюминатиых;растворах. Водоотдача таких буровых расиюров, обрабатываемых МССБ-З, в 3-4 раза меньше, чем при обработ- . ке ЕССБ или ФХЛС.Такимобразом; применение реагента, полученного по предлагаемому способу позволяет снизить расход реагента на обработку бурового раствора в 23, раза и уменьшить стоимость за счет исключения применения в его производстве дефицитных таксичных реагентов: серной кислоты, формалина, фенола, едкого натра.1 х о ж ц хй не оц ц о оц Щ3 й ц3 о й,9Ю Ж ц ню х 3 63 39 3 о о оац о оа 8 хх 1 9ы 1Х 1 ХФ 19 1 ХД1 ЮХ1а 1о цХ1.9 1 3Ю Я 1Х 1 ХР Ф 1ой950537 11 Од З 1щ1нр,жви модйцн 1р,седар,1 в сч с сф г ф М Л 1с с ф Е 1" сч ла рв лфсссв вф ав ч сч с с сС .М л л Л Ю с сл с л л л лл СЧ ЫО Ч М с с,ЕЕ фСЧ л л сч л Со фЧ сЭ 0 л 1 О11 О1 а1 О 0 1 са ФР, ОЮ 1,Щх и фо0Ц 1 О 1 Н1 О1 Х11 Х В 1Я.1 с 1тпОд31 ХРО3асо лм с 1 олэ ф, д л в с СЧ жо оСЧ о о о о сч ч СЧ 1 1 1 1э ор, 1 ле аоэ ао Я3 Ю ю и М ж р б аО 1,ф. с ю л 9 сч ф м сс ссф Г ф ф СО 1" фв сч о сч м счс с сс сч сч щ в сч м л(б ф О 6о ф СЧ ч 1 о (Ч н моооо оЛ СЧЭ с 3 О " СО М СЧ с СО 1 1 ф 1 Ю 1 с(Ч СЧ СЧ СЧс а а о о о о Л Ю а о о.956537 14 Сульфит-спиртовая бардаБихромат щелочного металлаЖирные кислотырастительныхмасел 72,5-75;8. 7,6-18,4 9,1-16,6 15 Составитель А. БалуеваРедактор И. Митровка Техред;Е,Харитончик Корректор Г.Огар Эаказ 6515/4 Тираж 661ВНИИПИ Государственного комитета СССР:по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное,филиал ППП Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретенияСпособ получения реагента для обработки буровых растворов, включающий окисление сульфит-спиртовой барды би:,роматами щелочных металлов с последующей конденсацией, о т "- л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения термостойкости реа гента, его разжижающей и стабилизирующей способностей, окисление и конденсацию осуществляют в течение 1-2 ч при 20-ЗООС при рН 6-6,5 исходной сырьевой смеси в присутствии жирных кислот растительных масел при соотношении ингредиентов в расчете на сухое вещество, мас.%: Источники информации, принятые во внимание при экспертизе10 1. Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам, М., "Недрами, 1979, с. 86-88.2. Паус К.ф. Буровые раствори. М "Недра", 1973, с. 99 (прототип).