Способ получения известково-битумного раствора

Способ получения известково-битумного раствора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бурению на нефть и газ. Цель изобретения - повышение смазочных и структурно-механических свойств известково-битумного раствора. Известково-битумный раствор готовится путем смешения дизельного топлива с высокоокисленным битумом, негашенной известью, водой и сульфоколом. Высокоокисленный битум перед смешением с другими компонентами раствора обрабатывают солями меди при температуре 140-150°С с перемешиванием в течение 45-60 мин. Соль меди используют в количестве, обеспечивающем содержание ионов меди в высокоокисленном битуме от 1,2- до 1,8 мас.%. Использование данного способа позволяет повысить стойкость долот с негерметизированной опорой и проходку на долото, а одновременное повышение структурно-механических свойств раствора позволяет улучшить его качество и сократить расход химреагентов при приготовлении. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.SUÄÄ 1472476 А1 (51) 4 С 09 К 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 битумом, введение. в полученную смесь негашеной извести, воды и гибро,фобизатора твердой фазы причем высокоокисленный битум перед смешением с дизельным топливом обрабатывают солью. меди -при 140-150 С в течение А5 .60 мин. Соль меди используют в количестве, обеспечивающем содержание ионов меди в высокоокисленном битуме от 1,2 до 1,8 мас.X.

В табл. 1 приведены результаты оценки смазочных свойств ИБР с различным содержанием ионов меди.

В табл. 2, 3 и 4 приведены составы и свойства ИБР, а также условия

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4159317/23-03 (22) 10. 12. 86 (46) 15.04. 89. Бкл; У 14 (71) Грозненский нефтяной институт им; акад. М. Д. Миллионщикова (72) С. А. Посташ, М. Д.Ялунин, T.Д. Дзугкоев, В. С. Струц, А. Н. Фатеев и А.И.Ишанов (53) 622. 243. 144. 3 (088. 8) (56) Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам. М.: Недра, 1979, с. 215.

Булатов А.И. и др. Технология промывки скважин. М.: Недра, 1981, с. 120.. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗВЕСТКОВО-БИТУМНОГО РАСТВОРА (57) Изобретение относится к бурению на нефть и газ. Цель изобретения — повышение смазочных и струк1

Изобретение относится к буровым растворам, применяемым при бурении на нефть и газ, в частности к буровыи растворам на углеводородной основе (РУО), и может быть использовано к. нефтегаз одобывающей прожшленности, а также при геолого-разведочных работах.

Цепь изобретения — повышейие смазочных и структурно-иеханических свойств известково-битумных растворов (ИБР) .

Способ получения известково-битумного раствора включает смешение дизельного топлива,с высокоокисленжм турко-механических свойств известково-битумного р аствора. Из вестковобитумный раствор готовится путем смешения дизельного топлива с высокоокиссленныи битумом, негашеной известью, водой исульфонолом. Высокоокисленный: битум перед смешением с другими компонентами раствора обрабатывают соляD ья меди при 140-150 С с перемешиванием в течение 45-60 мин. Соль меди используют в кол-ве, обеспечивающем содержание ионов меди в высокоокисленном битуме от I 2 до 1,8 мас.X.

Использование данного способа позволяет повысить стойкость долот, с негер. метизированной опорой и проходку на Я долото, а одновременное повышение структурно-механических свойств раствора позволяет улучшить его качество и сократить .расход химреагентов при приготовлении. 4 табл.

1472476 обработки высокоокисленного битума . солями меди.

Пример 1. Для приготовления

1000 см бурового раствора берут

60 r (6 мас.%) высокоокисленного био тума, нагревают его до 140 С, добавляют 3, 17 r (1,2 мас.%) медного купороса и смесь выдерживают в течение

45 мин, поддерживая температуру смеси 140 С.

По истечении 45 мин смесь охлаждают до 80 С и вводят 620 см (62 мас.7) дизельного топлива.

Полученную смесь перемешивают.

После получения однородной массы последовательно вводят 250 r (25 мас.%) негашеной извести, 50 см (5 мас.X) воды и 20 см (2 мас.%) сульфонола.

После дополнительного перемепивания 20 г в течение 30 мин и получения однородной массы определяют смазочную способность и структурно-механические свойства полученного бурового раствора.

Абсолютный износ шариков (смазоч- 25 ная способность) в полученном буровом растворе составляет 0,0087 мм, статическое напряжение сдвига эа 1 и 10 мин 18,5/20,7 Па.

Пример 2. Отличается от при- 30 мера 1 тем, что для приготовления

1000 см бурового раствора берут

130 r (13 мас.X) высокоокисленного битума и 550 см (55 мас.7) дизельного топлива.

Все остальные операции проводят как в примере 1. Абсолютный износ шариков. в полученном буровом растворе составляет 0,0086 мм, статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин 40

19,3/21,0 Па.

Пример 3. Отличается от примера 1 тем, что дпя приготовления

1000 см- бурового раствора берут

200 г (20 мас.7) высокоокисленного 45 битума и 480 см (48 мас.%) дизельного топлива.

Пример 4. Отличается от примера 1 тем, что для омеднения берут

3,96 r (1,5 мас.%) медного купороса.

Абсолютный износ шариков в полученном буровом растворе составляет

;0,0080 мм, статическое напряжение

:сдвига за 1 и 10 мин 22,7/22,9 Па.

П. р и м е р 5. Отличается от при-, 5 мера: 1 тем, что для омеднения берут

4,75 г (1,8 мас.7) медного купороса.

Абсолютный износ шариков в полученном буро вом р аст вор е со ст авпя ет

0,0087 мм, статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин 22,1/23,0 Па.

Пример 6. Отличается от примера 1 тем, что омеднение высокоокисленного битума производят при

155 C.

Абсолютный износ шариков в полученном буровом растворе составляет

0,0083 мм, статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин 19,5/20,9 Па.

Ih р и м е р 7. Отличается от примера 1 тем, что омеднение производят при 150 С.

Абсолютный износ шариков в полученном буровом растворе составляет

0,0082 мм, статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин 20,0/22,3 Па.

Пример 8. Отличается от примера 1 тем, что омеднение производят в течение 57 мин.

Абсолютный износ шариков в полученном буровом растворе составляет

0,0082 мм, статическое напряжение сдвига эа 1 и 10 мин 19,8/21,3 Па.

Пример 9. Отличается от примера 1 тем, что омеднение производят в течение 60 мин.

Абсолютный износ шариков в полученном буровом растворе составляет

0,0081 мм, статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин 19,9/21,5 Па.

Пример 10. Для приготовления

1000 см бурового раствора берут

60 г (6 мас. X) выcoKQAкисленного о битума, нагревают его до 140 С, добавляют 1,55 r хлорида меди (1,2 мас.X, ..Cu ) и варят при непрерывном пер емешивании механическим способом в течении 45 мин, поддерживая температуру смеси 140 С.

По истечении 45 мин смесь охлаждао э ют до 80 С и вводят 620 см (62 мас.7) дизельного топлива.

Полученную смесь перемешивают.

После получения однородной массы последовательно вводят 250 г (25,мас.X) негашеной извести, 50 см (5 мас.7) воды и 20 см. (2 мас.%) сульфонола. .3

После дополнительного перемешивания в течение 30 мин и получения однородной массы, определяют смазочную способность и структурно-механические свойства полученного раствора.

Абсолютный износ шариков в полученном буровом растворе составляет

0,0086 мм, статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин составляет

18,3/19,7 Па.

147247

Пример 11. Отличается от примера 10 тем, что для приготовления

1000 см бурового раствора берут

130 r (13 мас. 7) высокоокисленного битума, 3,26 г хлорида меди (1,2 мас., Сп ) и 550 см (55 мас. 7.) дизельногб топлива.

Все остальные операции проводят как в примере 10. Абсолютный износ в полученном растворе 0,0086 мм, статическое напряжение сдвига за 1 и

10 мин 19,1/20,3 Па.

Пример 12. Отличается от примера 10 тем, что для приготовления

1000 см бурового раствора берут

200 г высокоокисленного битума (20 мас. .), 5,7 г хлорида меди (1,2 мас., Сп +) и 480 см (48 мас. ) диз топлива, 20

Все остальные операции как в примере 10. Абсолютный износ 0,0085 мм, статическое напряжение сдвига .,19,5/21,0 Па.

Пример 13. Отличается от при25 мера 10 тем, что дпя омеднения высокоокисленного битума берут 1,94 г хлорида меди (1,5 мас. ., Cu ).

Абсолютный износ 0,0081 мм, статическое напряжение сдвига 21,2/22,6 Па.З0

Пример 14. Отличается от примера 10 тем, что для омеднения берут .2,33 r хлорида меди (1,8 мас. ., Сп ).

Абсолютный износ Oi0085 мм, статическое напряжение сдвига 21,7/22,9 Па. 35

Пример 15. Отличается от примера 10 тем, что для омеднения берут

2,43 r уксуснокислой меди (1,2 мас. ., Cu ).

Абсолютный износ 0,0087 мм, стати- 40 ческое напряжение сдвига 18,6/20,1 Па.

Пример 16. Отличается от примера 11 тем, что для омеднения берут

5,26 r уксуснокислой меди (1,2 мас.Х, Cu+ . 45

Абсолютный износ 0,0085 мм, статическое напряжение сдвига 19,2/20,7 IIai

Пример 17. Отличается от при- мера 12 тем, что для омеднения берут 50

8,1 г уксуснокислой меди (1,2 мас.Ж, Cu ).

Абсолютный износ 0,0083 мм, статическое напряжение сдвига 18,9/

21,5 Па. 55

Пример 18. Отличается от примера 10 тем, что дпя омеднения берут

3,04 r уксуснокислой меди (1,5 мас.Ж, 6 4

Абсолютный износ 0,0080 мм, статическое напряжение сдвига 2l,5/

21,9 Па, Пример 19. Отличается от примера 10 тем, что для омеднения берут

3,65 г уксуснокислой меди (1,8 мас.%, Сп ).

Абсолютный износ 0,0084 мм, статическое напряжение сдвига 18,8/20, 3 Па.

Как видно из данных табл. 1, оптимальное содержание ионов меди в омедненном высокоокисленном битуме находится в пределах 1,2-1,87, при котором смазочные приспособления раствора повышаются в 2,6-2,9 раза, Введение в высокоокисленный битум ионов меди менее 1,2 мас.% незначительно повышает смазочные и структурно-мех аниче ские свой ст в а р а ст вор а.

Увеличение содержания ионов меди более 1,8Х снижает смазочные свойства бурового раствора.

Экспериментально установлено, что введение в состав бурового раствора дисперсной фазы менее 6 мас. . не позволяет получить буровой раствор с необходимыми структурно-механическими свойствами, что приводит к выпадению в осадок твердой фазы, в частности выбуриваемой горной породы.

Введение дисперсной фазы более

20 мас. ведет к сильному загущению бурового раствора, что увеличивает давление про качивания, а следовательно, гидравлическое сопротивление при движении бурового раствора по цирку" ля цио нной системе. Э кспер имент ально также установлено, что введение ионов меди в высокоокисленньп битум при температуре ниже 140 С не обеспечивает необходимую скорость протекания реакций омеднения вследствие затруд-. ненной подвижности реакционной смеси. При температуре вьппе 150 С возможно самовозгорание смеси. Установлено, что время перемешивания 4560 мин, необходимо . стро ro выдерживать, так как при его уменьшении реакция омеднения будет не полной. Перемешивание более 60 мин нецелесообразно вследствие неоправданных энергетических затрат, так как омеднение за

45-60 мин, происходит достаточно : глубоко, Определение содержания ионов меди в высокоокисленном битуме. произ водят путем титрования промывных вод после завершения процесса омеднения известным аналитическим методом.

1472476 лью меди при 140-150 С в течение 4560 мин, причем соль меди используют в количестве, обеспечивающем содержа.— ние ионов меди в высокоокисленном битуме от 1,2 до 1,8 мас.X.

Смазочные свойства буровых растворов (,абсолютный износ) определяют по изменению пятна износа шариков диаметром 7,94 мм,по известной методике.

Структурно-механические свойства— статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин (1/10) определяк г на приборе

СНС-2 по известной методике.

Повьппение смазочных способностей

ИРБ. позволяет повысить стойкость долот с негерметизированной опорой и проходку на долото, а одновременное повышение СНС раствора позволяет улучшить его качество и сократить расход химреагентов при приготовлении.

Т аблица 1

Буровой неутяже ленный

Содержа ние б солютный иззменение маз очных вой ств ос шаиков, мм ионов раствор меди в битуме, мас. Ж снижение б солют ной еличины зноса шаиков) 1 ИБР (прототип)

2 ИБР

4"

5"

Ю1

Формул а из о брет ения

Способ получения известково-битумного раствора, вкпючающий смешение дизельного топлива с высокоокисленным битумом и последующее введение в полученную смесь негашеной извести, .25 воды и гидрофобизатора твердой фазы, о т л и ч,а ю шийся тем, что, с целью повьппения смазочных и структурно-механических свойств, высокоокисленный битум перед смешением с 30 диз ел вом об абатывают со0,0230 1,0

0,70

1,20

1,50

1,80

2,30

3,20

0,011

0,0085

0,0080

0,0087

0,0100

0,0.1 4

2,1

2,7

2,9

2,6

2,3

1,6

Пр и ме ч ан и е. Абсолютный из но с ш ар и ко в б аз о во го р а ст вор а принят за 1,О. ьпым топли P

Таблнцаг

Содержание компонентов, условия омеднения битума медным купоросом и свойства полученных буровых растворов

° в вв юювйвюйвв юю юэввй юлю ю ввв ввю в

Примеры выполнения способа

Показатели юв вв ввв в ае

1 2 3 4 5

Содержание компонентов s буровом растворе, мас.33

Нысокоокисленный битум 6 1З 20 6 6

Известь 25 15 . 25 25 25

Вода 5 55 5 .5 .5

Сульфонол г г 2 г 2 Дизельное топливо . Остальное Остальное Остальное Остальное Остальное

Коны меди в высокооккслениом битуме 1,2 1,2 1,5

Уеловия омеднения

Температура омед" яевия, С 140 140 140

Продолжительность омаднакня, мин . - 45 45 45 45

Саойства

Абсолютный износ (емавочвыа свойства), мм . . 0>0087 0,0086 0,0085 0,0080 0,0087 . С атичеекое вапря аевйе сдви а, Па ва 1/10 мве ,(етрук турне-иакавичаскв@ св©йвтва1, I8â5/20ь7 l9еЗ/$1рО ., 19y8/21в5 22е7/22э9 22в I/23вО

° в в вйвв а юввва ювв еюю вам ввВввв

i 8

1 2

140

140

1472476

Продолжение табл.2

Примеры выполнения способа

Показатели

6 7 7

° ь ° «е«

2

Остальное

2

Остальное

2

Остальное

2

Остальное

3,2

l,2

3,2

1,2

350 140

45 57

l55

0,0082 0,0082

0,0083

0,008

Таблице3

Содержание компонентов, условия омедяеиия битума клорндом меди н свойства полученных буровых растворов

Примеры выполнения способа

I l

Показатели

)О

2

Остальное

20 6

25 .. 25

5 5 2 2

Остальное .Остальное

l3

2

Остальное.6

2

Остальное

) 92) 1,2

),2

l 2

),2

)40

140

140

140

)40

45

О, 0086

О;0085 0,0081 0 0085

0,0086

18,3/) 9,7 19,.3/20,3

2),2/22,6 2),7/22,9

19,5/21,0

° \»

Содержание компонентов в буровом растворе, мас.X:

Высокоокисленный битум

Известь

Вода

Сульфонол

Дизельное топливо

Ионы меди в высокоокисленном битуме

Условия омеднения

Температура омедBBHHft С

Продолжительность омеднения, мин

Свойства

Абсолютный износ (смазочные свойства), мм

Статическое напряженке сдвига, Па за 1/10 мин (структурно-механические свойства) Содержание компонентов в буро" вом растворе, мас.X

Высокоокислениый битум

Известь

Вода

Сульфонол

- дизельное топливо .

Ионы меди в высокоокнсланиом битуме

Условия омеднеиия

Температура оиеднения, С

Продолжительность омеднания, мин

Свойства

Абсолютный износ (смазочные свойства), мм

Статическое напряжение сдвига, Па, sa )/IO мин (структурно-механические свойства) «е «««ее ь ««е««« »

19,.5/20,9 . 20.,0/22,.3 . 19,8/23,3 39,9/23,5

«ее«амйе ««« ее4еее««ее» «Ее««««ее ееем «е«ее«

1) 12 . 33 14

1472476

Таблица4

Соаефианна компонентов, условия омеднеиия битума уксуснокислой медъв н свойства полученных буровых растворов способа

18 19

Содериание компонентов з буровом растворе, °

ssec,й

Высокоокислеииый битум 6

Известь 25

Вода . 5

Сула@озон, 2

Дизтопливо Осталъиое

Иоим меди з sescoeo окисленном битуме l,2

Условия оыедиеииа, Тезеюратура омедиенил

С 140 . Иродолаителм ость, омедиеизив, sesss 45

Свойства абссцзвтиый износ (смазолзае свойства), ses 0 0087

Статическое иал11яиеиие сдвига, Па эа 1/10 юав (структурно-механические сзойстза1, 18,6/20, 1

l3. 25

Осталъное

2

Осталъное

2

Осталъное

2

Осталъиое

132

112

1,5

1 ° 8

140

140

140 45 - 45

0,0085

0 0083

0,0080

0,0084

19,2/20,7 . 19,7/2),5 21,5/21,9 19,8!20,3

Составитель Л. Бестужева

Редактор Н. Киштулинец Техред А. Кравчук Корректор О.Кравцова

Заказ 1670/26 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101