Способ получения модифицированного феррохромлигносульфонатного реагента

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к реагентам для химической обработки буровых растворов.

Известен способ приготовления лигносульфонатного реагента для обработки буровых растворов, включающий взаимодействие лигносульфоната с бихроматом щелочного металла при 80-90°C в водной среде (АС №1491878). Недостатком способа является опасность гелеобразования при повышенной температуре и содержание токсичного хрома.

Известен способ получения смешанных хромжелезосодержащих лигносульфонатных реагентов для обработки буровых растворов путем окисления лигносульфонатов соединениями шестивалентного хрома в кислой среде, взаимодействия образующегося хромлигносульфоната с сернокислым железом, подщелачивания и высушивания (патент США №3035042).

Недостатком способов является сложность удержания процесса взаимодействия компонентов на стадии оптимального окисления-восстановления.

Наиболее близким аналогом для заявленного способа является способ получения хромжелезосодержащего лигносульфоната - феррохромлигносульфоната (Я.А. Рязанов Справочник по буровым растворам. - М.: Недра, 1979, с. 87) путем обработки лигносульфонатов двухвалентным сернокислым железом и бихроматом натрия.

Основной недостаток известного технического решения заключается в следующем: создающаяся в реакционной массе окислительно-восстановительная система из Fe²⁺ и Cr⁶⁺ переводит хром и железо в трехвалентные формы, не позволяя бихромату натрия осуществить функции окислителя лигносульфонатов. Это приводит к снижению комплексообразующей способности лигносульфонатов с катионами поливалентных металлов и, как следствие, ухудшению разжижающих свойств образующегося феррохромлигносульфонатного реагента.

Задачей изобретения является получение феррохромлигносульфоната за счет введения дополнительного комплексообразователя, который обеспечит получение комплексных соединений с повышенным разжижающим эффектом и термостойкостью, а также снижение содержания токсичного хрома в составе реагента.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения феррохромлигносульфонатного реагента, заключающемся в создании в реакционной массе лигносульфоната окислительно-восстановительной системы из Fe²⁺ и Cr⁶⁺ и получении хрома и железа в трехвалентной форме с последующим образованием комплексов с лигносульфонатом и высушиванием, согласно изобретению в массу лигносульфоната технического жидкого вводят сульфат железа(II), массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1,0 часа при температуре 30-40°C, в полученную массу вводят бихромат натрия в виде водного раствора, выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1,0 часа при температуре 30-40°C, затем вводят модифицирующий реагент - комплексен трифосфат натрия в виде водного раствора, массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1,0 часа при температуре 30-40°C, затем подкисляют серной кислотой в виде водного раствора в количестве до рН=4,0-5,0, после чего массу высушивают на распылительной сушилке.

В качестве лигносульфонатов используют лигносульфонаты технические СТО 43508418-022-2010, солей поливалентных металлов - бихромат натрия и сульфат железа(II), комплексона - трифосфат натрия.

Анализ известных способов получения металлсодержащих лигносульфонатных реагентов для бурения показывает, что введение после основной стадии комплексообразования лигносульфоната с катионами поливалентных металлов, комплексона трифосфата натрия для дополнительного образования комплексных соединений, неизвестен.

При такой процедуре вводимый реагент - комплексон (трифосфат натрия) - взаимодействует с катионами поливалентных металлов в среде лигносульфоната, что приводит к дополнительному образованию комплексных соединений и обеспечивает проявление новыми смешанными металлсодержащими лигносульфонатами более сильного разжижающего эффекта в пресных и минерализованных буровых растворах, повышение термостабильностипо сравнению с известными техническими решениями. Образование комплексных соединений установлено потенциометрическим титрованием. Результаты исследований отображены на фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 показана зависимость рН раствора лигносульфоната, модифицированного катионами хрома, от объема титранта (катионы железа)

На фиг. 2 - зависимость рН раствора лигносульфоната, модифицированного ТПФ, от объема титранта (катионы железа).

Пример осуществления способа получения модифицированного феррохромлигносульфонатного реагента

В массу лигносульфоната (95,48 мас. %) технического жидкого вводится сульфат железа(II) 2 мас. %. Массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1,0 часа при температуре 30-40°C. В полученную массу вводится бихромат натрия 0,5 мас. % в виде водного 15-20%-ного раствора. Масса выдерживается при постоянном перемешивании в течение 1,0 часа при температуре 30-40°C. Затем вводят модифицирующий реагент - комплексон (трифосфат натрия) 2 мас. % в виде 20%-ного водного раствора. Массу выдерживают при постоянном перемешивании в течение 1,0 часа при температуре 30-40°C. Готовый жидкий продукт подкисляют серной кислотой в виде водного 20-25%-ого раствора в количестве 0,02 мас. % до рН=4,0-5,0. После чего реакционную массу высушивают известным способом на распылительной сушилке.

В табл. 1 приведены примеры составов феррохромсодержащих реагентов, а в табл. 2 и 3 - их влияние на свойства пресных и ингибированных хлористым натрием буровых растворов.

По сравнению с прототипом во всех данных по новому составу сильнее проявляются разжижающие свойства, что видно по величинам условной вязкости, улучшаются реологические свойства, показатель фильтрации и структурообразующие свойства, характеризующиеся статическим напряжением сдвига (СНС) при воздействии высоких температур (190°С) и минерализации.