Способ получения стабилизатора промывочных буровых растворов

Способ получения стабилизатора промывочных буровых растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскил

Социалнстнческнк республик

< 859385 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11.07.79 (21) 2792299/23-05 с присоединением заявки Ж (28) П риоритет— (51)М. Кл.

С 08 F 220/44

С 08 F 8/12

Геауднретееннмй кемнтет

СССР ао делам нзебретеннй н еткрытнй

Опубликовано 30.08.81. Бюллетень ¹ 32 (53) УДК 678.745 (088.8) Дата опубликования описания 01.09.81 (72) Авторы изобретения

А. К. Мискарли, Б. P Серебряков, А. А. Мовсумов, Л.

P. Ш. Фатиева, М. Ф. Мамедов и T.. И. Гусейнов

Институт неорганической и физической химии AH Азерб

Научно-исследовательский и проектньп институт Тнпро и Всесоюзный научно-исследовательский институт олефин (71) Заявителм (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛИЗАТОРА ПРОМЫВОЧНЫХ

БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к получению водорастворимых акриловых полимеров., обладающих повышенными стабилизирующими свойствами по отношению к минерализоваиным промывочным растворам, в частности к способу получения стабилизатора на основе гидролизованного полиакрилонитрила, и может быть использовано в нефтяно" промышленности при бурении скважин на суше и на море.

Известны способы получетптя стабилизаторов промывочных буровых растворов путем гидролиза полиакрилонитрила с получением таких стабилизаторов как гипан, К вЂ” 4 t1).

Основным недостатком известных способов является получение стабилизаторов, неустойчивых к действию хлористого кальция и другим поливалентным катионам и к морской воде, что значительно ограничивает область их применения.

Наиболее близким к предлагаемому до тех20 иической сущности является способ получения стабилизатора промывочных буровых растворов — гипана — путем гидролиза полиакрило. нитрила в водном расгворе щелочного агента

2 (эквимомерным количеством каустической соды) при нагревании (96 — 100 С). В этом способе оптимальное соотношение между полиакрилонитрилом (полинаком), щелочью и водой. составляет 5,6;4,0:90. Водорастворимый полимер получают в виде 10%-ного,раствора со степенью гидролнза его 70 75% (1).

Недостатком полученного этим способом гидролизованного . полпакрилоннтрила является его недостаточная термосолестойгость и нестабильность к действию хлористого кальция, а также к морской воде. Гипан в основном применяется для стабилизации глинистых растворов на пресной не минерализованной воде.

Цель изобретения — повышение термосолестойкости стабилизатора.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения стабилизатора промывочных буровых растворов путем гидролиза полиакрилонитрнла в водном растворе щелочного агента при нагревании в качестве щелочного aresта используют моносиликат натрия и гидролиз осуществляют sps мальком соотношении полиакрилонитрил: моносиликат натрия . вода, рав859385

С целью сопоставления получены промывочные растворы на пресной воде с добавками CaCI, и на морской воде, стабилизированные ВОС, а также гипаном.

Проведены следующие опыты.

1. Получены глинистые промывочные растворы на пресной воде без и с добавками 4о

CaCI>, стабилизированные гипаном.

Установлено, что растворы на пресной воде без добавок СаС13 по эксплуатационным параметрам отвечают требованиям бурения, т.е. имеют низкие значения СНС (статического напряжения сдвига), В30 (водоотдача эа 30 мин), нулевой отстой, стабильны, тиксотропны (СНС меняется во времени).

Введение добавок СаС!3 в количестве 02% и более приводит к расслоению системы, т.е. делает растворы совершенно непригодными для бурения (согласуется с литературными данными) .

И. Получены глинистые промывочные растворы на морской воде, стабилизированные гипаном. Установлено, что растворы нестабильны, расслаиваются, т.е. непригодны для бурения на море.

55 ном 1,0: 0,7 — 2,5: 78 — 100, до степени гидролиза 25-40.

Гидролиз проводят при 98-102 С в атмосфере инертного газа (зота).

Продукты реакции представляют собой сополимеры акриламида и акрилата натрия с вовлечением в состав силикатных звеньев, Эти водорастворимые полимеры условно названы иономерами ВОС.

Изменением условий синтеза (мольное соотношение ПАН и моносиликата натрия, продолжительность реакций) удается регулировать соотношение функциональных групп, т.е. получать водорастворимые полимеры с различной степенью гидролиза (25 — 40 мол.%). Сте15 нень гидролиза полученных полимеров определяется по количеству выделенного в течение реакции аммиака, который нейтрализуют серной кислотой. Установлено, что наилучшими стаСнлизирующими свойствами обладает ВОС го с низкой степенью гидролиза, имеющии соотношение карбоксильных групп и амидных 25—

30: 75 — 70. Ниже приводятся примеры получения гидролизованного моносиликатом натрия полиакрилонитрила, обладающего повышенными стабилизирунипими свойствами по отношению

25 к минерализованному промывочному раствору, Сополимеры, полученные гидролизом полиакрилонитрила моносиликатом натрия, опробованы в качестве стабилизаторов минерализованных глинистых и карбонатно-глинистых промывочных растворов, в сопоставлении с известным — гипаном.

III. Получены глинистые и карбонатно-глинистые промывочные растворы на пресной воде, стабилизированные ВОС вЂ” 25 — ВОС вЂ” 60, без и с добавками СаОз. Результаты исследования структурно-реологических свойств растворов, стабилизированных ВОС вЂ” 25, представлены в таблице. Из таблицы видно, что растворы на пресной воде, содержащие до 1,0%

СаС13, отвечают требованиям бурения. Они стабильны — имеют нулевой отстой, низкие значения СНС, Взо, тиксотропны.

1Н, Получены карбонатно-.глинистые промывочные растворы на морской воде, стабилизированные ВОС вЂ” 25 — ВОС вЂ” 60 и исследованы их структурно-реологические свойства.

Результаты исследования структурно-реологических свойств промывочных растворов на морской воде, стабилизированные ВОС вЂ” 25, представлены в таблице. Иэ таблицы видно, что промывочные растворы на морской воде, стабилизированные ВОС, отвечают требованиям бурения.

V. Изучены термостойкие свойства минерализованных промывочных растворов (на пресной воде с добавками CaCI3 и на морской воде). Из таблицы видно, что зти растворы термостойки до 150 С. Нагревание до 150 не приводит к ухудшению их эксплуатационных параметров.

Таким образом, ВОС в отличие от гипана является стабилизатором не только промывочных растворов на пресной воде, но и на минерализованной (содержащей CaC13) и на морской воде.

Низкие значения рН промывочных растворов (рН < 9,5), высокие значения (больше 10 г/л)

IUIK (предел допустимой концентрации), соЛестойкость и термическая устойчивость минерализованных промывочных растворов, стабилизированных сополимером ВОС, полученным предлагаемым способом, наряду с его хорошими эксплуатационными парам "трами, позволяют рекомендовать его в качестве стабилизаторов промывочных растворов для бурения не только на суше, но и на море. Это особенно важно, поскольку применяемые в настоящее время для морского бурения стабилизаторы (Уц1Р, нитролигнин, ПФЛХ, КССБ и др.) обычно не отвечают современным требованиям бурения на море. Эти реагенгьт имеют низкие значения ПДК (< 1,0 г/л) и высокие значения рН Р 11,0).

Гипан,имеющий высокие значения ПДК и прн необходимости низкие значения рН, не может быть использован для морского бурения вследствие его несолестойкости.

Пример 1, В реактор загружают 90 мл дистиллированной воды, при работающей мешалка насыпают 4 r порошкообраэного ПА11а

5 85 иэ расчета получения 4,25%-ной суспензии. leMпературу поднимают до 90 — 95 С, после чего в качестве гидролизувщего агента добавляют

22,6 r 30 ного раствора моносилнкта натрия, что соответствует мольному соотношению поли- акрилонитрила и моносиликата натрия 1,0: 0,6.

Реакцию проводят при 98 — 102 С и небольшом избьпочном давлении азота.

В течение 200 — 250 мин образуется вязкая комкообразная масса с концентрацией полимера 5,9%, рН 1%-ного раствора 8,80, вязкость 200 сПз. и степень гидролиза 25% (т.е. марка полимера ВОС вЂ” 25).

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но добавку моносиликата натрия берут в количестве 37,6 г, что соответствует мольному соотношению полиакрилонитрила и моносиликата натрия 1,0 — 1,2. 3а 95—

120 мин образуется однородная вязкая масса с концентрапией полимера в ней 4,6%, с рН

1,0%-ного раствора 9,0 и вязкостью 60-70сПз.

В этих условиях получается ВОС, имеющий отношение карбоксильннх групп к амиднь м

30: 70, т.е. ВОС вЂ” 30.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но к суспензии ПАН добавляют 30%-ного раствора моносиликата натрия

9385 6 в количестве 48,6 г, что соответствует мольиому соотношению ПАНа и моносиликата натрия 1,0: 1,5. В течение 80 — 90 мин образуется однородная вязкая масса с концентрацией полимера 4,2%, рН 1,0%-ного раствора 9,2, вязкость 56 — 60 сПэ. Степень гидролиза 35%.

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но к суспенэии ПАНа моносиликата натрия добавляют в количестве

1О 65,6 r, что соответствует мольному соотношению ПАНа и моносиликата натрия 1,0: 2,0.

За 70-75 мин образуется полимер со степенью гидролиза 35,0% и концентрацией 3,0%, рН однопроцентного раствора 9,8. вязкость 45—

50 сПз.

П р и м е 1 5. Способ осуществляют анало. гично примеру 1. Добавку моносиликата натрия берут в количестве 78 f) г, что соогвет20 ствует мольному соотношению ПАНа и моно. силиката натрия 1,0-.-2,5. 3а 60-65 мин получается однородная масса с концентрацией полимера 3,4%. Вязкость 1,0 7-ного раствора полимера 40 — 42 сПз, рН 10..

2S

Таким образом, использование предлагаемого стабилизатора позволит знаннгсльно IloBblcHTb качество бурения.

859385

Ч. "l о о ь

94 ч ч

СЯ ew (4

\()»

° 4

«О о а

«-» м Гj т-ч со оо сч «

С>

° 1

Ch

° й!,!, мз о о! I! I

> ! !

Ъ и ж

« о и

H - Р э ф

И о î. q o

С3! о о о а г! и о о о о! I I !

g р о оо!

Я

1 3

У о о о о

«л ч о о о о

Ф„О а

< ) О !> rj «! » »

\ф ее Щ g сч с!, о оо О с гч

»ч ° ч г р о о д! ! I о о о о о о g g! о 8„ о о„ ! о о о о о„ о„

О О " сч" о р о со % д»

СЧ»е О <ч о о

О Ь Р а

С4

I I I

I I ! а в а ! С1 ЕП

И

Р о

859385

Составитель О. Роначевская

ТехРед А. Бабинец Корректор E. Рошко

Редактор В. /1етраш

Подписное

Тираж 530

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

Заказ 7466/40

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ получения стабилизатора промывочных буровых растворов путем гидролиза полиакрилонитрила в водном растворе щелочного агента при нагревании, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения термостойкости стабилизатора, в качестве щелочного агента используют моносиликат натрия. н гидролиз осуществляют при мольном соотношении полиакрилонитрил: моноснликат натрия: вода, равном 1,0: 0,7-2,5: 78-100, до степени гндтнэлиза 25 — 40, S

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Кистер Э. Г. Химическая обработка буровых растворов. М., "Недра", 1972, с. 190.