Способ получения бурового реагента для глинистых растворов

Изобретение относится к области бурения нефтяных скважин и может быть использовано в производстве реагентов для химической обработки буровых растворов.

Известен способ получения бурового реагента (Патент РФ №2574659, кл. С09К 8/03, опубл. 10.02.2016) для обработки буровых растворов путем окисления лигносульфоната соединениями шестивалентного хрома в кислой среде, взаимодействия образующегося хромлигносульфоната с сульфатом железа и фосфорсодержащим модифицирующим агентом, подщелачивания гидроксидом натрия и высушивания. В качестве модифицирующего реагента используют триполифосфат натрия (ТПФН) или гексаметафосфат натрия. Реагент обладает эффективными разжижающими свойствами в минерализованных буровых растворах, повышенной стабильностью до 190°С.

Известен способ получения бурового реагента (Патент РФ №2451042, кл. C08L 97/00, С09К 8/10, С09К 8/02, опубл. 20.05.2012), включающий обработку лигносульфоната бихроматом щелочного металла в кислой среде до рН 1-1,5 при введении в реакционную зону элементарной серы, с последующей нейтрализацией кислоты гидроксидом натрия до рН 4-5 и высушивание. Кислая среда создается путем добавления серной кислоты.

Основным недостатком способов получения является использование токсичного хрома. Невосстановленный шестивалентный хром переходит в промышленные стоки в процессе сушки, что приводит к потерям основного компонента - хромпика, т.е. удорожанию процесса, а также загрязняет сточный поток соединениями хрома.

Наиболее близким аналогом является способ получения смазочной порошкообразной композиции для бурового раствора на водной основе, описанный в патенте №2262525, включающий механическое смешение исходных порошкообразных компонентов: смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенного ПАВ (Спринт) - 35-40 мас. %, и полимер, дополнительно содержит сульфированный битум, карбоксиметильный полимер, например, КАМЦЕЛ ПА-1000 3,8-4,2 мас. %, пеногаситель НТФ - 0,30-0,35 мас. %, а в качестве полимера - игносульфонатный полимер БРЕГ-2К 0.5-0.8 мас. %.

Недостатком прототипа является то, что получают смазочную порошковую добавку, имеющую многокомпонентный состав, что повышает ее стоимость, и содержание поверхностно-активных веществ, которые являются одними из наиболее распространенных загрязнителей окружающей среды, прежде всего, водных ресурсов.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение вышеуказанных недостатков, а также понижение вязкости, улучшение разжижающих свойств бурового реагента в глинистых растворах на водной основе при одновременном улучшении его технологических параметров.

Указанный технический результат достигается предлагаемым способом получения бурового реагента для глинистых растворов на водной основе, включающий взаимодействие лигносульфонатного полимера с модифицирующим агентом, отличающийся тем, что модификацию ведут при температуре 40°С при постоянном непрерывном перемешивании. Продолжительность процесса - 1,5 ч. При этом в качестве лигносульфонатного полимера используют нейтрально-сульфитный лигносульфонат в виде 50% водного раствора, а в качестве модифицирующего агента используют сульфированный реагент, полученный путем сульфирования тяжелых нефтяных остатков (ТНО) отработанной серной кислотой процесса алкилирования изобутана олефинами. Исходные соединения используют при следующем соотношении компонентов, мас. %:

лигносульфонатный полимер 96-98

сульфированный реагент 2-4.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Приготовление бурового реагента для глинистого раствора

Сульфированным реагентом осуществили модификацию нейтрально-сульфитного лигносульфонатного сырья с целью получения бурового реагента для глинистого раствора. Процесс продолжается 1,5 ч при температуре 40°С. В реакционную колбу, снабженную механической мешалкой и термометром, загружались при перемешивании компоненты в следующей последовательности и в следующих массовых соотношениях:

Нейтрально-сульфитный лигносульфонатный полимер - 96 г в виде 50% водного раствора;

Сульфированный реагент - 4 г.

Готовую массу высушивали до порошкообразного состояния.

Глинистый раствор (ГР) готовили из глинопорошка марки ПМБВ и воды, перемешивали, затем добавляли нейтрально-сульфитный лигносульфонат, модифицированный сульфированным реагентом, в последовательно возрастающей концентрации с 0,5 до 3,0% мае. от объема глинистого бурового раствора, все ингредиенты тщательно перемешивали и замеряли технологические параметры.

Технологические параметры буровых растворов (плотность - ρ, условная вязкость - УВ, показатель фильтрации - ПФ₃₀) замерялись с помощью стандартных приборов и методик в соответствии с Инструкцией по методам контроля качества буровых растворов, ВНИИБТ, М., 1972 г. (табл.).

Из таблицы видно, что при введении 0,5% мае. навески бурового реагента происходит эффективное снижение фильтрации глинистого раствора. При дальнейшем увеличении концентрации навески реагента до 3% мае. во всех растворах наблюдается плавное снижение показателя фильтрации с незначительным увеличением вязкости, но наиболее эффективно работает буровой реагент при концентрации 2,0% мае. от объема глинистого раствора.

Предлагаемый способ за счет использования сульфированного реагента в качестве модифицирующего агента позволяет улучшить разжижающие свойства бурового реагента в глинистых растворах - условная вязкость глинистого раствора понижается с 60 с до 30-37 с.

Реологические характеристики растворов становятся хуже и водоотдача становится больше при количестве бурового реагента больше 2% маc. в глинистом растворе.

Таким образом, заявляемый буровой реагент для глинистых растворов обладает следующими технологическими преимуществами по сравнению с известными:

- придает раствору разжижающие свойства;

- порошковый состав добавки улучшает технологию ее применения для обработки буровых растворов при пониженных температурах;

- имеет невысокий уровень токсичности и пожароопасности вследствие отсутствия в его составе жидких углеводородных растворителей (IV класс опасности);

- обладает высокой технологичностью, заключающейся в исключении многотоннажных перевозок жидких смазочных добавок к объектам потребления.

Особенностью заявляемого изобретения является то, что состав бурового реагента представлен водорастворимыми порошкообразными компонентами с низкой токсичностью (класс опасности IV). Буровой реагент высокотехнологичен в применении, обработке бурового раствора, транспортировке и хранении, обеспечивает приготовление глинистого раствора с необходимыми технологическими параметрами.

Использование отработанной серной кислоты процесса алкилирования изобутана олефинами и ТНО поможет частично решить проблему их утилизации.