Способ получения кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов

Способ получения кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТО .РАСТВОРИМОГО УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ путем измельчения сухой сидеритовой руды, отличающийся тем, что, с целью улучшения структурообразующих свойств утяжелителя и технологических показателей бурового раствора, перед измельчением в сидеритовую руду вводят триполифосфат натрия в количестве 0,100 0,125% от веса руды.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧНМИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3336087/23-03 (22) 08.06.81 (46) 15.09.84. Бюл. N - 34 (72) A.È.Áóëàòîâ, П.В.Залюбовский, А.П.Крезуб, В.А.Мосин, С.А.Рябоконь и С.Н.Шандин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по крещению скважин и буровым растворам (53) 622,243.444(088.8) (56) 1. .Авторское свидетельство СССР

Р 692845, кл. С 09 К 7/00, 1976.

2. Патент Франции Р 2298593, кл. С 09 К, опублик. 1976 (прототип).

ÄÄSUÄÄ 111339Т А (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТОРАСТВОРИМОГО УТЯЖЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ БУРОВЫХ

РАСТВОРОВ путем измельчения сухой сидеритовой руды, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения структурообразующих свойств утяжелителя и технологических показателей бурового раствора, перед иэмельчением в сидеритовую руду вводят триполифосфат натрия в количестве 0 100""

0,125% от веса руды.

1 11133

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при получении кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов.

Известен способ получения утяжелителя буровых растворов путем обработки утяжелителя водным раствором триполифосфата натрия с последующей

его сушкой И .1.

1а

Однако такой способ имеет сложную технологию и недостаточно эффективен.

Известен также способ получения кислоторастворимого утяжелителя путем сухого измельчения сидеритовой руды l 2 ).

Однако при измельчении сидерита сухим способом происходит механохимическая диссоциация карбоната железа с выделением углекислого газа и образованием на поверхностях изломов и ребрах частиц сидерита окиси железа. Последний представляет довольно активное химическое соединение, реагирующее с водой и кислородом воздуха. Вследствие этого увеличиваются гидрофильные свойства сидеритового утяжелителя, ухудшаются реологические показатели утяжеленного им бурового раствора, снижается его предельная утяжеляющая способность.

Цель изобретения - улучшение структурообразующих свойств утяжелителя и технологических показателей бурового раствора.

Поставленная цель достигается .тем, что при получении кислоторастворимого утяжелителя для буровых растворов путем измельчения сухой сидеритовой руды перед измельчением в сидеритовую руду вводят триполифосфат натрия в количестве 0,7-0,125Х от веса руды.

Образующийся .при помоле вследствие механохимического разложения триполифосфата натрия ортофосфат реагирует с катионами железа на поверхности сидерита с образованием устойчивых поверхностных соединвний (фосфатов железа). Вследствие этого блокируются активные химические цент- 50 ры на поверхности сидерита, уменьшается отрицательное влияние утяжелителя на свойства бурового раствора и увеличивается предельная утяжеляющая способность. 55

Пример 1. Образцы утяжелителя (плотностью 3,5х10 кг/м ) получают измельчением сидеритовой руды круп97 2 ностью O)15 мм в лабораторной шаровой мельнице МБЛ конструкции Гипроцемента при следующем режиме помола:

Шаровая загрузка, кг 70

Диаметр шаров, мм 30-80

Загрузка руды, кг 5

Время измельчения, мин 12

Перед измельчением в руду добавляют в сухом виде триполифосфат натрия в количестве 0,5 кг. После измельчения в водной вытяжке. каждой пробы определяют содержание триполифосфата. Для этого 700 r пробы помещают на фильтр в воронку Бюхнера и промывают дистиллированной водой (500 мл) . Затем в фильтрате определяют содержание триполифосфата нат рия фотометрическим методом с молибденованадиевым реактивом. Остальные утяжелители готовят таким же образом °

Эксперименты показывают, что при добавке триполифосфата натрия до

0,1257 весь триполифосфат хемосорбируется поверхностью сидерита ° .Пример 2. С целью оценки влияния измельченного сидерита без добавок и с добавкой триполифосфата натрия (до и после помола) на структурно-реологические показатели бурового раствора готовят буровые растворы с разной концентрацией указанных утяжелителей.

Исходный буровой раствор имеет состав, об.X:

Бентонитовая глина 3,2

70Х-ный раствор УЩР 3,6

Вода 93,2

К нему добавляют измельченный сидерит (без добавок и с добавками триполифосфата натрия в количестве

0,7Х до и после измельчения) в количестве 10; 20; 30; 40; 45 об. X.

На приборе ВСН-3 замеряют пластическую вязкость ", динамическое напряжение сдвига 16, статическое напряжение сдвига СНС „ через 1 и 10 мин.

Условную вязкость Т измеряют с помощью воронки СПВ-5, а плотность. бурового раствора — с помощью пикнометра.

Результаты сравнительной оценки влияния сидеритовго утяжелителя, полученного разными способами, на свойства бурового раствора приведены в табл. 1.

Из данных таблицы видно, что более всего загущает буровой раствор сидеритовый утяжелитель, полученный сухим иэмельчением без добавок, и меТаблица 1

Параметры бурового раствора

Утяжелитель о )

45 кг/ з

1,06 1,29 1,53 1,78

1,98

1. Измельченный сидерит без добавок

23 25 32,5 45,0 Не изме-Не из-

Т, меримо

То же римо

То же

6 14

18 26

78 126 мПа с

24 33 дПа

"a

СНС„/ю дПа 3/24 30/45 36/87 120/141 у, кг/м 1 06 1 31 1 54

1,80 2,00

2. Измельченный сидерит с добавкой 0,17

ТПФ Na (после измельчения) 35

Т, с 23 мПа с 6

65 Не измеримо

73 То же

17

35 дПа 24

CHC „/ дПа 3/24 3/33 12/60 18/66 18/141

3 1113 нее всего — утяжелитель, полученный измельчением в присутствии 0,17 триполифосфата натрия. Промежуточное положение занимает утяжелитель, в котором триполифосфат натрия вводят после помола. В этом случае уменьшение значений структурно-реологических параметров бурового раствора по сравнению с раствором, утяжеленным сидеритом без добавок, можно объяснить разжижающим действием свободного триполифосфата натрия в растворе. При добавлении ТПФ Na до помола в процессе измельчения он весь связывается на поверхности сидерита при механохимических реакциях и поэтому в свободном состоянии в растворе не обнаруживается и разжижающее действие не оказывает ° Улучшение же.реологических показателей при этом объясняется адсорбционной активностью поверхности сидерита вследствие блокирования активных центров. Сидерит, измельченный без добавок, вследствие образования на поверхности частиц оксида железа РеО, и частично Ге(ОН) ,обладает повышенными гидрофильными

397 4 свойствами и загущает буровой раствор.

Пример 3, С целью определения,оптимального интервала концентра ций триполифосфата натрия, получают образцы аналогично описанному в примере 1 и испытывают их влияние на свойства бурового раствора при одной и той же концентрации 40 об. Ж (табл. 2) и при различных концентрациях (табл. 3) в сравнении с утяжели. .телем, обработанным водным раствором

0,1Х триполифосфата натрия с последующей сушкой.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что опти. мальными являются концентрации ТПФ

Na 0,1-0,1257..

Способ получения кислоторастворимого сидеритового утяжелителя позволяет уменьшить расход утяжелителя и химреагентов для обработки бурового .раствора, расширить область его применения, улучшить технологические параметры утяжеленного бурового раст-. вора, используемого для вскрытия продуктивных горизонтов.

Концентрация утяжелителя, об. 7.

0 20 30 40

15 36 27 78

1113397.ПРодолжение табл.1

Ц ар аметры бурового раствора

Утяжелитель

0 IO 20 30 40 45

I кг/мз с

1,06

3. Измельченный сидерит с добавкой 0,1% ,ТПФ Na (до измельчения) 23

29

45 67

53 97

23

12 69

СНС «/ю, дПа 3/24 3/18 3/9 3/12 6/21 12/132

Таблица2

Параметры бурового раствора

Уплотнитель

У 10, xr/ É

Т, с

t (У СНС„„ мПа с дПа дПа

Н е измеримо

Сидерит

Сидерит +

+ 0,1% ТПФ Na

45 53

8/21

2,02

Сидерит + О, 112%

ТПФ Иа

12/30

2,015

S0 59

Сидерит + 0,125%

ТПФ На

18/42

55 65

2,01

Таблица3

Параметры бурового раствора

Утяжелитель

Концентрация утяжелителя, об. %

Плотность

Р г/см

Условная

Пластическая вязкость, мПа с вязкость

Т, с

1 . Сидеритовый

1,06

23

1,31

10

1,53

23

1,78 29

30

2,02

53

2,2А 67

45 утяжелитель с добавлением

0,1% ТПФ Na до помола

Т, с 23 мПа с 6

Ц, дПа 24

Концентрация утяжелителя, об. %

1,31 1,53 1,78 1,02 2,18

1113397 араыетры бурового раствора

У тяжел ит ел ь

Условная Пластическая

Плотность г/см

Вяэкость Вя9кость Qу

Т, с мПа с

2. Сидеритовый

1,06

10

1,30

12 утяжелитель

30

30

1,79

30

0,17. ТПФ Na c

2,00

66 последующей сушкой

120

Продолжение табл. 3

Параметры бурового раствора

Предельная утяжеляющая способность, г/см

Динамическо напряжение сдвига дПа

Статическое

3/24

2,15

Сидеритовый

3/18 утяжелитель с

3/9

3/12

69

8/21 до помола

12/132

3/24

2,05

2. Сидеритовый

3/30

15 утяжелитель

6,39

12/48

18/60

0,1Е ТПФ Na c последующей сущкой 210

88/147

ВНИИПИ Заказ 6526/20 Ти аж 633 Подписное

Филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул.Проектная, 4 обработанный водным раствором добавлением

О, 1Х ТПФ Na обработанный водным раствором

Концентр аци утяжелит еля об ° 7. напряжение сдвига СНС, дПа

Продолжение табл.3