Результат интеллектуальной деятельности: РЕАГЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА

Изобретение относится к области бурения нефтяных скважин, а именно к полимерным реагентам, входящим в состав буровых растворов.

Известен поли/дисперсный торфяной реагент для буровых растворов и жидкостей глушения, который основан на просеивании торфа до фракции 0,1-10,0 мм, сушке до остаточной влажности 18-25%, обеспечивая ее постоянство, нагревании торфа со скоростью 2°C в минуту до 75-85°C, термостатировании при этих температурах в течение 1 часа и охлаждения до 50°C и далее обрабатывании кальцинированной содой в соотношении мас.ч. 1:0,15-0,20 соответственно, а затем полимером акриламида с молярной долей карбоксилатных групп 10-30 в соотношении мас.ч. торфощелочная смесь - указанный полимер 1:0,03-0,04 соответственно [Патент РФ №2330055, МПК⁷ C09K 8/42, 2006 г.].

Недостатком данного реагента является высокая энергозатратность приготовления, плохие кольматирующие свойства в буровом растворе.

Известен способ приготовления реагента для обработки глинистых растворов "Кемфор-Мем", который получают перемешиванием ингредиентов эфиров целлюлозы или крахмала и сырого сульфатного мыла с остаточной влажностью до 30% до гомогенного пастообразного состояния, выдерживанием полученной смеси в течение 24-48 ч, ее гранулированием, высушиванием в потоке разогретого воздуха при температуре 50-70°C и удаление воды в пределах 25-30 мас.% [Патент РФ №2187530, МПК⁶ C09K 07/02, 2000 г.].

Недостатком данного способа является длительность процесса получения конечного продукта.

Известен реагент для бурового раствора, который получают обработкой лигносульфоната серной кислотой и бихроматом щелочного металла до pH 1-1,5 с последующей частичной нейтрализацией гидроксидом натрия до pH 4-5, высушиванием. При указанной обработке вводят сульфидно-щелочной сток-отход - отход нефтехимических производств, содержащий 6-8 г/л сульфидной серы, в количестве 25-30 мас.ч. [Патент РФ №2443747, МПК⁷ С09К 08/10, 2010 г.].

Данный реагент получают с использованием опасных кислотных реагентов.

Наиболее близким аналогом является реагент для обработки высокоминерализованного бурового раствора, полученный модификацией карбоксиметилцеллюлозы КМЦ путем перемешивания КМЦ, щелочи, агента-модификатора - эпихлоргидрина, причем в химическом реакторе сначала получают КМЦ путем этерификации мерсеризованной целлюлозы монохлорацетатом натрия в среде водно-органической жидкости состава, мас.%: бензол, толуол 45-65, этанол, изопропанол 30-50, вода 4-5, модифицирование КМЦ производят в том же реакторе, в той же среде и отделяют реагент от реакционной среды с помощью центрифуги или фильтр-пресса [Патент РФ №2213122, МПК⁶ С09К 7/02, 2001 г.].

Недостатками данного способа являются многостадийность получения и большое количество вспомогательных компонентов.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологичного способа модификации карбоксиметилцеллюлозы.

Техническим результатом изобретения является создание полимерного реагента для бурового раствора, придающего буровому раствору повышенные кольматирующие свойства.

Технический результат достигается в реагент для обработки бурового раствора, полученном модификацией карбоксиметилцеллюлозы КМЦ в растворителе, путем обработки суспензии КМЦ агентом-модификатором, выдерживания реакционной массы при нагревании, отделения продукта с помощью фильтра-пресса и сушки, при этом суспендируют КМЦ размером не более 200 мкм в хлороформе, в качестве агента модификатора используют 1.1.5-тригидроперфторпентилхлорсульфит в виде раствора в хлороформе, а указанную обработку осуществляют в присутствии диметилформамида при температуре -10-(-5)°С.

Сущность изобретения заключается в приготовлении частиц карбоксиметилцеллюлозы размером 100-200 мкм и суспендировании их в хлороформе при комнатной температуре. Далее полученный раствор охлаждают до -10-(-5)°С и затем в присутствии катализатора диметилформамида смешивают его с раствором 1.1.5-тригидроперфторпентилхлорсульфит в хлороформе. При нагревании до 45-50°С реакционную массу выдерживают в течение 1 ч. Далее модифицированная карбоксиметилцеллюлоза отделяется фильтрованием с помощью фильтр-пресса, промывается свежей порцией хлороформа и сушится при комнатной температуре.

В результате модификации происходит полифторалкилхлорсульфирование по НО-группам моноглюкозидных звеньев, реакция НО-алкилирования, идет на поверхности частиц карбоксиметилцеллюлозы. Эта реакция приводит к образованию сложных эфиров.

Реагент, полученный в результате модификации карбоксиметилцеллюлозы КМЦ усиливает свойства буровых растворов, способствует получению технологичных буровых растворов, а именно повышает кольматирующие свойства, улучшает водоотдачу.

Для характеристики кольматации, исследуются такие показатели как водоотдача и проницаемость пласта (проницаемость пласта зависит от кольматирующих свойств буровых растворов). Значения показателей водоотдачи и проницаемости пласта для идентичных буровых растворах с использованием КМЦ и полифторалкилированной карбоксиметилцеллюлозы (ФКМЦ) приведены в таблице. Состав раствора: бетонит - 30 кг/м³, NaOH - 0,5 кг/м³, ФКМЦ (КМЦ) - 3 кг/м³, вода - остальное.

Как видно из таблицы, при использовании одинаковых загрузок компонентов, полифторалкилированная карбоксиметилцеллюлоза в составе буровых растворов, позволяет обеспечить лучшие водоотдачу и кольматацию (их абсолютные значения становятся меньше), следовательно, при использовании ФКМЦ повышаются кольматирующие свойства буровых растворов.

Основным преимуществам предложенного реагента бурового раствора являются технологичность производства. Реакция модификации идет в мягких температурных условиях.

Предлагаемые варианты модификации карбоксиметилцеллюлозы рассмотрены ниже.

Пример 1.

Карбоксиметилцеллюлозу, молекулярной массой 560 г/моль, в количестве 1 г измельчают до размера 200 мкм, суспендируют в 20 мл хлороформа при комнатной температуре, добавляют 0.2 г диметилформамида (ДМФА), охлаждают до -10°С и при перемешивании дозируют раствор 0.2 г 1.1.5-тригидроперфторпентилхлорсульфита в 10 мл хлороформа. Затем реакционную смесь медленно нагревают до 45-50°С и выдерживают 1 ч. Продукт фильтруют. Полученный остаток промывают хлороформом, сушат на воздухе. Содержание фтора 6,67%. Выход 94%.

Пример 2.

Карбоксиметилцеллюлозу, молекулярной массой 1120 г/моль, в количестве 1 г измельчают до размера 175 мкм, суспендируют в 20 мл хлороформа при комнатной температуре, добавляют 0.2 г диметилформамида (ДМФА), охлаждают до -7°С и при перемешивании дозируют раствор 0.1 г 1.1.5-тригидроперфторпентилхлорсульфита в 10 мл хлороформа. Затем реакционную смесь медленно нагревают до 45-50°С и выдерживают 1 ч. Продукт фильтруют. Полученный остаток промывают хлороформом, сушат на воздухе. Содержание фтора 3,5%. Выход 96%.

Пример 3.

Карбоксиметилцеллюлозу, молекулярной массой 400 г/моль, в количестве 1 г измельчают до размера не более 150 мкм, суспендируют в 20 мл хлороформа при комнатной температуре, добавляют 0.2 г диметилформамида (ДМФА), охлаждают до -5°С и при перемешивании дозируют раствор 0.07 г 1.1.5-тригидроперфторпентилхлорсульфита в 10 мл хлороформа. Затем реакционную смесь медленно нагревают до 45-50°С и выдерживают 1 ч. Продукт фильтруют. Полученный остаток промывают хлороформом, сушат на воздухе. Содержание фтора 2,2%. Выход 96%.