Реагент-стабилизатор для буровых растворов и способ получения реагента-стабилизатора

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 12 91 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2, Реагентличачестве полходы синтеикотажноголокон капр илизатор по п, 1, й с я тем, что в амида он содержит рона или отходы водства на основеко ап а. стабилизатщ и й с яексамителе Реагентл и ч а ю р по п.тем, что адипамидаа нейлонароизводстона. качестве пол ВЫХ оды синте отажного н содержит или отходы тУ на основе волокон не ма 4. Способ получения реагента-стабилизатора для буровых растворов путем конденсации сульфит-спиртовой барды с фенолом и формалином с последующей термообработкой полученной смеси при 90-95 С, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что конденсацию проводят в присутствии полиамида, который предварительно растворяют в феноле при 65-70 С, причем конденсациюополиамида и фенола с формалином проводят в течение 35-40 мин, а затем ,в смесь вводят сульфит-спиртовую барду и дополнительно продолжают конденсацию в течение 30-35 мин. соч ни ей ек 30,0 - 40 п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт коллоидной химии имии воды им. А.В. Думанского(56) Авторское свидетельство СССРУ 956537, кл. С 09 К 7/00, 1982.Авторское свидетельство СССРВ 581134, кл . С 09 К 7/02, 1977;(54) РЕАГЕНТ-СТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ БУРРАСТВОРОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ(57) 1. Реагент-стабилизатор дляровых растворов, включающий фенолсульфит-спиртовую барду (ССБ), фолин и воду, о т л и ч а ю щ и й стем, что, с целью повьппения термолестойкости и ингибирующей способности бурового раствора, он дополтельно содержит поликапроамид общформулы ВН (СН ) СО или полигсаметцленадипамид общей формулыГЯН (СН, ) ИН-С 01 я мол.массы (8,0 -25,0) 10 при следующем соотношениикомпонентов, мас. Х:Фенол 4,0 - 8,Поликапроамид илиполигексаметиленадиФормалин 3,0 - 6, ССБ 30,0 - 35 Вода Остально12Изобретение относится к технологиибурения скважин, в частности к составам для бурения, и может быть использовано для обработки буровых растворов и повышения прочности пород,слагающих стенки скважин, при их проводке. на нефть и газ в неустойчивыхпородах в условиях действия повышенных температур и солевой агрессии.Целью изобретения является повышение термосолестойкости и ингибирующей способности бурового раствора.Предлагаемый реагент для глинистых буровых растворов отличается наличием в его составе высокомолекулярной добавки (поликапроамида или полигексаметиленадипамида), молекулы которой содержат. амидные группы-ИН-СО, способные к образованию водородных связей, обуславливающих повышенную гибкость полимерной цепи.Благодаря этим группам увеличиваетсятакже межмолекулярное взаимодействиев полимере, что способствует возрастанию его термостойкости в растворахсолей многовалентных металлов.В процессе поликанденсации исходных компонентов получают реагент,макромолекулы которого состоят изразличных по своей природе группполярных лигносульфатных и малополярных полимерных, отличающихся повышенной устойчивостью к термосолевойагрессии. Благодаря такому строениюмакромолекул реагента расширяются пределы регулирования структурно-реологических свойств глинистых буровых растворов при действии высоких температур. Это обусловлено тем, что малополярные участки макромолекулы реагента образуют на границе фаз вобъеме дисперсной системы (буровойраствор) малоактивные углеводородныеслои (по отношению к воде и ее растворам электролитов), увеличивающие коагуляционную устойчивость системы вприсутствии солей многовалентных металлов, особенно в гидротермальныхусловиях, Лигносульфонатные полярныегруппы реагента способствуют повышению агрессивной устойчивости дисперсных частиц, улучшая тем самым стабильность и пластическую прочностьбурового раствора,Наличие в составе макромолекулы реагента различных по своей природе полимерных групп: предполагает линейное строение цепи макромолекулы 39142 2и повышенную ее гибкость, что является также одним из важных свойствреагента-стабилизатора, позволяющихиспользовать его в качестве разжижителя глинистых буровых растворовпри высоких температурах,В качестве добавок полиамида используют отходы, получаемые при син.тезе поликапроамида или полигексаметиленадипамида, а также отходы трикотакжного производства на основекапронового или нейлонового волокна,Кроме того, используют фенол, формалин30,07-ной концентрации и сульфитспиртовую барду (ССБ) 50,07.-ной концентрации.Технология получения предлагаемогореагента заключается в следующем.Предварительно измельченные волокна поликапроамида или полигексаметиленадипамида размером 1-2 мм помещают в колбу-реактор с обратным холодильником, куда заливают 50,0 -60,СЯ-ный водный раствор фенола, подогре гый до 70,0 С, и перемешивают втечение 20,0-30,0 мин до полногорастворения полимера. Затем в реактор добавляют 30,07-ный раствор формалина и повышают температуру полуЗОченной смеси до 90 0-95 0 С. По истеУ Эчении 35,0-40,0 мин в реакционныйобъем дополнительно вводят 50,07.-ныйводный раствор ССБ и при перемешивании и сохранении той же температурыпродолжают процесс еще 30,0-35,0 мин.35 По окончании реакции готовый реагентсливают в емкость для хранения.Полученный таким образом реагентпредставляет собой однородную темнокоричневую жидкость с удельным весом4 О 1, 11-1, 12 г/см,Глинистый буровой раствор с удельным весом 1,20-1,22 г/см приготавливакт путем разбавления бентонитовой пасты дистиллированной водой иперемешивания на высокооборотной мешалке при 3000,0 об/мин в течение2 ч. После первого часа диспергированин в систему вводят 1,0 мас.ЕСаС 1 и 25,0 мас.7 ХаС 1. После пере 5 О мешивания такую композицию обрабатывают предлагаемым реагентом в количестве 5,0-6,0 мас,7 и после допол"нительного диспергирования в течение30,0-400 мин получают буровую композицию годную к использованию.Эксплуатационные характеристикибурового раствора - водоотдачу (В,см /30 мин) измеряют на приборе ВИ - 6, 1239142предельное статическое напряжение сдвига (СНС/р , Иг/см) на приборе СНС - 2, условную вязкость (Т,с) на стандартном вискозиметре СПВ - 5, пластическую прочность образцов (Рр дин/см), набухших в фильтрате бурового раствора, - методом конического пластомера (6).Термообработку бурового раствора производят в автоклавах. 1 ОП р и м е р. Реагент получают следующим образом: 300,0 г предварительно измельченного поликапроамида или полигексаметиленадипамида с размером частиц 1 - 2 мм помещают в колбу-ре актор с обратным холодильником, куда добавляют 100,0 мл 50,0 Е-ного водного раствора фенола, подогретого до 70,0 С, и перемешивают в течениеЬ35,0 мин. После растворения полимера 20 в реактор при перемешивании добавляют 50,0 мл 30,0%-ного раствора формалина и повышают температуру полученной смеси до 90,0 С. Через 40,0 мин в реактор дополнительно вводят - 25 ,300, мл раствора ССБ и при этой же температуре продолжают процесс еще 35,0 мин.Полученный таким образом реагентпредставляет собой однородную темно- коричневую жидкость следующего состава, мас7:Фенол 5,0Поликапроамид или .полигексаметиленадипамид 30,0Формалин 5,035ССБ . . 30,0Вода ОстальноеБуровой раствор, содержащий 1,07 хлористого кальция и 25,07 хлористо го натрия и обработанный полученным реагентом указанного состава в количестве 5,0 мас.7, характеризуется следующими показателями:. водоотдача раствора В 7,0, см/30 мин; вязкость 45 31,0, Т,с; СНС/ю 49,76, мг/см; Р 843 ф 1 О дин/см .Для обоснования граничных значений содержания компонентов предлага. емого состава реагента проводят опыты, идентичные указанным. Сравнительные результаты обработки минерализованного бурового раствора предлагаемым и известным реагентами указаны в табл. 1 - 5,Граничные значения содержания компонентов предлагаемого состава выбраны из условий его использования в промывочных жидкостях, работающихпри повьппенных температурах и солевойагрессии. Так, при содержании в реагенте поликапроамида или полигексаметиленадипамида меньше нижнего предела (например, 28,0 мас,7) продуктмалоустойчив к термодеструктивному разложению. Повышение добавок поли- амида более 40,07. вызывает затруднения в использовании реагента как разжижителя дисперсных систем при высоких температурах, Граничные концентрации фенола и формалина обусловлены необходимостью проведения процесса поликонденсации первичных ингредиентов. Избыток фенола и формалина в реакционной смеси (более 8,0 и 6,0 мас.7, соответственно) способствует понижению гидрофильной активности полимера. При недостатке фенола, менее 4,0 мас.7, и формалина, менее 3,0 мас.7., усложняется процесс получения макромолекул реагента ли,нейного строения и использования его в конечном итоге в качестве реагента-стабилизатора минерализованных глинистых дисперсиИ. Добавки ССБ обуславливают достижение необходимого уровня взаимодействия реагента в минерализованных растворах с дисперсной фазой (твердыми частицами). Увеличение содержания ССБ (например, 37,0 мас.Х) в реагенте вызывает усиленное пенообразование бурового раствора, тогда как недостаток ,например, 28,0 масЛ) приводит к понижению его агрегативной устсйчивости.Технологические свойства бурового раствора, обработанного предлагаемым и известным реагентами в присутствии солей СаС 1, (1,0 мас.7) и ХаС 1 (25,0 ма 9.%), даны в табл, 2.В табл. 3 приведены свойства бурового раствора, обработанного предлагаемым реагентом, полученным на основе отходов синтеза полиамидной смолы при содержании основного вещества 85,0 мас.% в присутствии солей СаС 1 (1,0 мас.7.) й ИаС 1 (25,0 мас.7).."ависимость свойств бурового раствора от рН среды при той же степени минерализации представлена в табл.4.Как видно из приведенных в табл.1-.5 данных, использование предлагаемых составов реагента позволяет увеличить стабилизирующую и разжижающую способность, что обуславливает повы1239142 Сос" Состав предлагаемого реатавгента, мас.Х Технологические свойства иииерализованного бурового раствора Состав известного реагентамас,Х с В,1 ф ,Р к 0 сн /ЗО ии си дии/сииа- Я, БС 4 В Хромпк Вода фенов Полнамидкапрон нейл Буровмй раствор, з,о -. - зо,о 6,0- - 35,0 обраоотаннмй преллагае реагенто 8,4 840 35,0 0 47,0,О 76/93 72/83 946 35 и гг,о 44,о 33,0 39,0 1,0 46,0 9,0 8,0 0 4,О11 В,О Чг 6,о зо,75/87 80/97 40,0 35,0Зг,5обработа54,5 6,5 З 5,О 4,5авВуровый раствор 2,0 4,3 3,8 22,0 370 7,5ний известйыи реагентом28 321 ЗВ 0 235 92 ЧЗ О,14 О,91 64 4,3 4,0 54,5 После термостатнро 3.,8 43,0и 1754 С 21,0 2,8 О 5 18/137 72 г,о 4,з з,в2,0 4,3 4;0 32, 66 31,8 60,0 зз,о ЧЧО р.н ич а н и е . Буровой раствор обработан 5,0 мас Х реагента в присутствии солей аС 1 (25 О иас Х) и СаС 1 ( 1 О нас .Х) . щенную термостойкость промывочной жидкости и способность последней укреплять породы, слагающие стенки скважин; водоотдача бурового раствора, минерализованного солями кальция в количестве 1,0 мас.Е и хлористым натрием в количестве 25,0 мас.%, в 2,8- 3,0 раза ниже водоотдачи такой же системы, но стабилизированной извест О ным реагентом; вязкость и предельное статическое нанряжение сдвига такой композиции при 175,0 С по сравнениюес известной меньше на 35,0-40,07.Предлагаемый реагент позволяет также 15 более эффективно закреплять стенкискважин за счет увеличения пластической прочности пород стенок на 26,030,07. Кроме того, предлагаемый реагент может быть использован для получения протрвофильтрационных композиций на основе глинистых пород при возведении различного рода гидротехнических сооружений (пруды-шламонакопители, отстойники, испарители и др) с целью защиты подземных водных источников от загрязнения отходами промьппленных предприятий, содержащих ядовитые и агрессивные соединения.Таблийа 11239142 Таблица 2 Добавка реагента, .мас. 3 Состав Известный Предлагаемы капрон нейлон Исходный состав бурового раствора 28,0 47,0 40; 0 29/37 63,0 2 Раствор 1 +4,032,021,0 48/61 3 - " - +5,0 76,0 8,0 57/70 35,0 37,0 6,5 65/80 87,0 4 - " - +6,0 6,0 76/93 91,0 40,0 5 - " - +7;О 38,0 6,0 63/74 83,0пе44 1, О 5 , О 73 /86 46 , О 4 , 5 78 / 93 90,0 8 94,0 32,0 23,0 33/41 58,0 Р-р Р 1 + 5,0тав нейлон капрон Исходный состав бурового 28,0 раствора 40,0 29/37 47,0 11,0 46/60 33,0 71,0В,СНС см /30 дПа Добавка реагента, мас.7. Состав нейлон капрон 47,0 7,0 28,0 50,0 29/37 1 . Исходный состав буровогораствора 87,0 7,0 37,0 91,0 7,0 40,0 31+ 6,0 + 7,06 9 /85 7,0 91,0 22 70/90 6,0 93,0 Таблица 5 10 ,дин/см СНС мг/см Рфсм /30 Т,с Добавка реагента,Состав нейлон капрон А 40,0 29/37 470 28,0 1 Исходный состав буровогораствора 38/67 650 31,0 19,0 2 Раствор 1 +4,0 Х реагента 45/70 10,0 690+6,ОХ П р и м е ч а н и еПовышение рН бурового раствора производят добавками гидроокиси натрия.+ 7,0% -"- 40,0 54/75 4 800 После термостатирования при 175 С 61/78 1 Раствор 1 +5,0% реагентао1+7,0% 44,0 12,5 3 850 62/85 800 1:2,0 68/87 840 10,5 70/89 860 10,0 П р и м е ч а н и е . Буровой раствор обработан предлагаемым реагентомстабилизатором в присутствии солей: Редактор Н. Егорова Заказ 3355/21 Тираж 644 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб , д. 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4