СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕАГЕНТА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для использования в технологии обработки буровых растворов в различных горно-геологических условиях.

Известен способ приготовления реагента для химической обработки бурового раствора ФХЛС (феррохромлигносульфонат) путем обработки сульфит-спиртовой барды (ССБ) сернокислыми солями трехвалентных хрома и железа. После выпаривания сульфит-спиртовой барды до 50%-ной концентрации в горячую ССБ добавляют 7÷10% сернокислого хрома Cr₂(SO₄)₃ и 1,5÷2% сернокислого железа. В результате реакции образуются лигносульфонаты хрома и железа, и гипс. Сернокислый хром и железо добавляют в горячую сульфит-спиртовую барду при температуре 50-90°С и перемешивают до тех пор, пока весь кальций не выпадет в форме гипса. В последующем гипс можно отделить с помощью центрифугирования или же оставить его в реагенте и использовать [1].

Недостатком этого способа является то, что используемые при приготовлении этого реагента соединения хрома становятся причиной экологического загрязнения окружающей среды.

Известен способ приготовления реагента для химической обработки бурового раствора сулькор экстрагированием еловой коры 2%-ным раствором каустика в течение 3 ч при 90-100°С. Соотношение коры и щелочного раствора 1:9. Через 2 ч после начала экстракции добавляют 1,5-2% сульфита и бисульфита (1:2). Затем остаток удаляют, экстракт выпаривают и высушивают до 10-20%-ной влажности [2].

Недостатком этого способа приготовления реагента для химической обработки бурового раствора является то, что из-за удаления остатка выход продукта составляет 50-70% от веса коры; ограниченная область применения, а именно использование его исключительно в растворах, приготовленных на пресных водах.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ приготовления таниносодержащего реагента Апшерон 2Т для химической обработки бурового раствора экстрагированием кожуры гранатовой коры механическим перемешиванием с водным раствором каустической соды в течение 6 ч при температуре 60÷70°С. Соотношение коры и каустической соды (1:0,2) [3] (прототип).

Недостатком способа является то, что 20% реагента находится в пастообразном виде, что приводит к потере экономической эффективности при его перевозке и использовании.

Другим недостатком приготовления известного реагента для химической обработки бурового раствора является произвольность - неоптимальность измельчения кожуры граната, так как при этом снижается его эффективное действие на глинистую суспензию. Кроме этого реагент Апшерон 2Т является жидкостью, что делает невозможным его использование в регулировании водоотдачи бурового раствора.

Задача изобретения - разработка нового способа приготовления реагента для регулирования основных показателей бурового раствора.

Способ приготовления реагента для химической обработки бурового раствора характеризующийся тем, что таниносодержащее вещество измельчают до размеров в пределах 1-2 мм и перемешивают в течение 2 часов в закрытой печи при температуре 90±5°С с бикарбонатом натрия и водой при следующем соотношении компонентов, мас.%: таниносодержащее вещество 64-73, бикарбонат натрия 20-30, вода остальное, после чего при температуре 100±5°С высушивают в печи до влажности в пределах 5-10% и полученный реагент измельчают до размеров 0,25-0,30 мм.

Таниносодержащее вещество можно получить из отходов заводов по производству фундука, лимонной кислоты, наршараба, гранатных, виноградных соков и вин в городах Геокчай, Аксу, Загатала, Шемаха, Шамкир, Балакан. Изготовленный по ГОСТ 2156-76 бикарбонат натрия широко используется в пищевой и других областях промышленности.

Реагент для химической обработки бурового раствора можно получить обработкой органических продуктов, содержащих гидролизуемые таниносодержащие (эстеротанниды) вещества совместно с бикарбонат натрием в водной среде соблюдая температурные условия.

В отличие от Апшерон-2Т при приготовлении реагента таниносодержащие вещества оптимально (1-2 мм) измельчают, что максимально увеличивает выход экстрактивных веществ, при этом растворимость и действие реагента возрастают.

Другим отличием от Апшерон-2Т является то, что при приготовлении этого реагента в результате применения бикарбоната натрия вместо каустической соды, танинами зарождаются новые активные гидрофильные группы, которые улучшают стабилизационные свойства реагента.

Водородный показатель 10%-го раствора предъявляемого реагента находится в пределах рН=8÷8.5, он относится к реагентам стабилизаторам-разжижителям. В сухом виде возможно его использование в качестве стабилизатора. А в качестве разжижителя должны использоваться его водные растворы различный густоты.

Для приготовления реагента танинсодержащее вещество (кожура граната, выжимки винограда, шелуха зеленого фундука и др.) размалывают до размеров в пределах 1-2 мм. После этого, добавляя бикарбонат натрия (NaHCO₃) и воду, перемешивают в течение 2 часов в закрытой печи при температуре 90±5°С. Далее при температуре 100±5°С высушивают в печи до влажности в пределах 5-10%. Полученный реагент вновь размалывают до размеров 0,25-0,30 мм.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами

Пример 1. 710 г произвольно измельченного таниносодержащего вещества (кожура граната) с добавлением 290 г чайной соды (NaHCO₃) и 0,6 л воды готовится в закрытой печи при температуре 90±5°С, перемешивается в течение 2-х часов и сушится до влажности 5-10% при температуре 100±5°С. Готовый продукт размалывается до размеров 0,25-0,30 мм.

Пример 2. 710 г измельченного до размеров 1-2 мм таниносодержащего вещества (кожура граната) с добавлением 0,6 л воды и 290 г чайной соды (NaHCO₃) готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1, высушивается до влажности 5-10% и размалывается.

Пример 3. 710 г измельченного до размеров 0,25-0,30 мм таниносодержащего вещества (кожура граната) с добавлением 0,6 л воды и 290 г чайной соды (NaHCO₃) готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1, высушивается до влажности 5-10% и размалывается. Процентные соотношения компонентов реагента для химической обработки бурового раствора (примеры 1÷13) показаны в таблице 1.

Исследованы воздействия на буровые растворы таниносодержащих веществ (примеры 1÷3), полученные результаты представлены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что реагент, приготовленный по примеру 2 по действию на глинистую суспензию в 1,5 раза эффективее, чем реагент, приготовленный по примеру 1. А эффективность реагента, приготовенного по примеру 3, по действию на глинистую суспензию соответствует реагенту, приготовленному по примеру 2. Поэтому измельчение танинсодержащего вещества до размеров в пределах 1-2 мм оптимально.

Пример 4. 800 г измельченного до размеров 1-2 мм таниносодержащего вещества (кожура граната) с добавлением 200 г чайной соды (NaHCO₃) и 0,8 л воды готовится в закрытой печи при температуре 90±5°С, перемешивая в течение 2-х часов, и сушится до влажности 5-10% при температуре 100±5°С. Готовый продукт размалывается до размеров 0,25-0,30 мм.

Пример 5. 785 г измельченного таниносодержащего вещества (выжимки винограда) с добавлением 215 г чайной соды (NaHCO₃) и 0,7 л воды готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1 и размалывается.

Пример 6. 770 г измельченного таниносодержащего вещества (шелуха фундука) с добавлением 0,7 л воды и 235 г чайной соды (NaHCO₃) готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1 и, просушив до влажности 5-10%, размалывается.

Пример 7. 740 г измельченного таниносодержащего вещества (шелуха фундука) с добавлением 0,7 л воды и 260 г чайной соды (NaHCO₃) готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1 и высушивается до влажности 5-10%.

Пример 8. 740 г измельченного таниносодержащего вещества (выжимки винограда) с добавлением 0,7 л воды и 260 г чайной соды (NaHCO₃) готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1 и высушивается до влажности 5-10%.

Пример 9. 740 г измельченного таниносодержащего вещества (кожура граната) с добавлением 0,7 л воды и 260 г чайной соды (NaHCO₃) готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1 и высушивается до влажности 5-10%.

Пример 10. 710 г измельченного таниносодержащего вещества (шелуха фундука) с добавлением 0,6 л воды и 290 г чайной соды (NaHCO₃) готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1 и высушивается до влажности 5-10%.

Пример 11. 710 г измельченного таниносодержащего вещества (выжимки винограда) с добавлением 0,6 л воды и 290 г чайной соды (NaHCO₃) готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1 и высушивается до влажности 5-10%.

Пример 12. 680 г измельченного таниносодержащего вещества (кожура граната) с добавлением 0,6 л воды и 320 г чайной соды (NaHCO₃) готовится при постоянной температуре аналогично примеру 1 и высушивается до влажности 5-10%.

Пример 13. 670 г измельченного таниносодержащего вещества (кожура граната) с добавилением 0,6 л воды и 330 г чайной соды (NaHCO₃) при постоянной температуре готовится аналогично примеру 1 и высушивается до влажности 5-10%.

Как видно по таблице 2 (примеры 2, 3 и 5÷12), при добавлении 10% (по отношению к сухому веществу 1%) подготовленного 10%-го раствора предлагаемого реагента в буровой раствор, плотность раствора (ρ) не изменилась, наряду с уменьшением статического напряжения сдвига (СНС) в 4-5 раза, условной вязкости (Т) в 4-5,5 раза, пластической вязкости (η_пл) на 30-50%, а динамического напряжения сдвига (τ_о) в 4-5 раза, также понизилась его водоотдача (Ф) на 10-15%, толщина глинистой корки (σ) осталась постоянной, а рН повысилась до 8,5. Аналогично, ввиду слабой регулируемости коллоидно-химических и структурно-механических показателей бурового раствора с добавками из примеров 1, 4 и 13 использование реагента считается неудовлетворительным.

Наряду с этим, добавив до 4% этого реагента в сухом виде (пример 9) в буровой раствор, он достаточно хорошо регулирует статическую и динамическую напряжения сдвига раствора, а водоотдачу уменьшает до 50-70%.

Из полученного следует, что измельчая таниносодержащее вещество до размеров 1-2 мм и соблюдая предлагаемый способ приготовления реагента, можно повысить эффективность действие реагента в 1,5 раза.

В зависимости от количества танина, содержащего в растворе, приготовление реагента должно проводиться аналогично примерам 2, 5÷12.

Ввиду того, что компоненты, входящие в состав приготавливаемого реагента, используются в пищевой промышленности, его отрицательное воздействие на окружающую среду не наблюдается. Преимущество реагента состоит в том, что использование бикарбоната натрия при его приготовлении создает условие для регулирования им водородного показателя раствора на уровне рН=8÷8,5. Кроме этого, преимуществами этого способа являются наличие достаточного сырья в республике, простота и безотходность технологии приготовления.

Литература

1. Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. "Буровые промывочные и тампонажные растворы". М.: Недра, 1999, 424 с.

2. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М.: Недра 1972, 392 с.

3. Эфендиев Г.М., Алиев Н.М. Исследование влияния местного танин-щелочного реагента на показатели бурового раствора // Научные труды АзГНИПИНГ, 2005, №4, с. 97-105.