RU2009312C1

RU2009312C1 - Method for production of carbonate weighting agent for drilling muds

Info

Publication number: RU2009312C1
Authority: RU
Inventors: Н.Ф. Семенко; В.А. Мосин; Н.С. Устинов; В.М. Куртеев
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: drilling of oil and gas wells. SUBSTANCE: method consists in crushing of limestone, with initial density of at least 2.7 g/cu. cm and 95% solubility in acid, drying it up to 35% residual moisture content with gas having temperature of 200-400 C, grinding in mills with smooth lining and loaded with balls 100-200 mm in diameter, and classification in air-through separator-cyclone system with maintaining at mill outlet of rarefaction within 180-210 kgf/sq. cm. Carbonate weighting agent produced by this method contains particles with sizes ranging from 40 to 70 microns, water-soluble salts in the amount of less than 0.025% and clay inclusions less than 2% . EFFECT: lower cost and improved qualitative and granulometric composition. 1 dwg

Description

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам, используемым для бурения, ремонта и заполнения скважин. The invention relates to the drilling of oil and gas wells, in particular to drilling fluids used for drilling, repair and filling wells.

Известен способ получения карбонатного утяжелителя из доломитового сырья, заключающийся в том, что исходное сырье дробят, сушат в течке мельницы самоизмельчения, классифицируют с помощью вертикального сепаратора, обеспыливают в прямоточных циклонах, обогащают методом флотации, сушат и истирают. A known method of producing a carbonate weighting agent from dolomite raw materials, which consists in the fact that the feedstock is crushed, dried in the heat of a self-grinding mill, classified using a vertical separator, dedusted in direct-flow cyclones, enriched by flotation, dried and abraded.

Данный способ сложен и дорог из-за наличия большого числа операций и соответственно длинной технологической цепи аппаратов и, кроме того, не позволяет получать утяжелитель строго заданной дисперсности 40-70 мкм с массовой долью водорастворимых солей кальция менее 0,025% и глинистых включений (SiO₂ и Al₂O₃) менее 2% . Как установлено экспериментально, именно такой утяжелитель, обладающий максимум кислотораст- воримости 95-97% , после обработки различными поверхностно-активными веществами характеризуется максимальной седиментационной устойчивостью в растворе (не более 0,04 частиц в 1 ч). Благодаря этому достигаются следующие параметры бурового раствора: условная вязкость 25-40 с, статические и динамические напряжения сдвига 3-10 Па, фильтрация 5-6 см³ за 30 мин.This method is complicated and expensive due to the large number of operations and, accordingly, the long technological chain of apparatuses and, moreover, does not allow to obtain a weighting agent of strictly specified dispersion of 40-70 microns with a mass fraction of water-soluble calcium salts of less than 0.025% and clay inclusions (SiO ₂ and Al ₂ O ₃ ) less than 2%. As established experimentally, it is precisely such a weighting agent with a maximum acid solubility of 95-97% that, after treatment with various surfactants, is characterized by maximum sedimentation stability in solution (not more than 0.04 particles per hour). Due to this, the following drilling fluid parameters are achieved: conditional viscosity 25-40 s, static and dynamic shear stresses 3-10 Pa, filtration 5-6 cm ³ in 30 minutes.

Наиболее близким к изобретению является способ, заключающийся в том, что исходное сырье дробят, сушат газом, нагретым с помощью циклонной топки, измельчают в цилиндрической мельнице, у которой длина барабана составляет треть его диаметра, а продукт помола классифицируют и обеспыливают с помощью прямоточных и батарейных циклонов [1] . Closest to the invention is a method in which the feedstock is crushed, dried with gas heated with a cyclone furnace, crushed in a cylindrical mill, in which the length of the drum is one third of its diameter, and the grinding product is classified and dedusted using direct-flow and battery cyclones [1].

Этот способ проще и дешевле вышерассмотренного в связи с отсутствием в технологической цепочке операций по обогащению сырья, но по этой же причине и отличается настолько низким качеством получающейся муки, что ее практически нельзя использовать в качестве утяжелителя для буровых растворов. This method is simpler and cheaper than the one discussed above due to the lack of operations for the enrichment of raw materials in the technological chain, but for the same reason it is so poor in the quality of the resulting flour that it can hardly be used as a weighting agent for drilling fluids.

Целью изобретения является удешевление и улучшение качественного и гранулометрического состава утяжелителя, что в конечном итоге направлено на улучшение технико-экономических показателей процесса бурения. The aim of the invention is to reduce the cost and improve the quality and particle size distribution of the weighting agent, which ultimately aims to improve the technical and economic indicators of the drilling process.

Для достижения этой цели в способе, заключающемся в том, что исходное сырье дробят, сушат газом, нагретым с помощью циклонной топки, и измельчают в цилиндрической мельнице, у которой длина барабана составляет треть его диаметра, а продукт помола классифицируют и обеспыливают с помощью прямоточных и батарейных циклонов, согласно изобретению в качестве сырья используют известняк с плотностью не менее 2,7 г/см³ и кислоторастворимостью не менее 95% , сушат до остаточной влажности не более 35% при температуре 200-400^оС, классифицируют с помощью воздушно-проходного сепаратора при поддержании разряжения на выходе мельницы в пределах 180-210 кгс/м², причем мельница выполнена с гладкой бронефутеровкой и загружена шарами диаметром 100-200 мм.To achieve this goal, in the method that the feedstock is crushed, dried with gas heated by a cyclone furnace, and crushed in a cylindrical mill, in which the drum length is one third of its diameter, and the grinding product is classified and dedusted using direct-flow and battery cyclones according to the invention are used as raw materials limestone with a density of not less than 2.7 g / cm ³ and acid at least 95%, dried to a residual humidity not more than 35% at a temperature of 200-400 ^C, classified by using Sports a continuous-passage separator while maintaining a vacuum at the mill outlet in the range of 180-210 kgf / m ² , moreover, the mill is made with smooth armor lining and loaded with balls with a diameter of 100-200 mm.

На чертеже показана технологическая схема производства карбонатного утяжелителя. The drawing shows a flow chart of the production of carbonate weighting agent.

Способ осуществляют следующим образом. В качестве сырья используют известняк, который после ручного отбора пустой породы проверяют на исходную плотность и кислоторастворимость в 15% -ном растворе соляной кислоты. Известняк с плотностью не менее 2,7 г/см³ и кислоторастворимостью не менее 95% дробят шнековой дробилкой до кусков крупности 0-400 мм и ленточным транспортером подают в бункер цилиндрической мельницы, у которой длина барабана составляет треть его диаметра, а бронефутеровка выполнена гладкой. Рабочая полость мельницы загружена шарами диаметром 100-200 мм. Из бункера известняк пластинчатым питателем направляют в течку мельницы. Регулировку скорости подачи сырья осуществляют изменением нагрузки на электродвигатель питателя. В течку мельницы вместе с материалом подают от циклонной топки газ, нагретый до температуры 200-400^оС, которым и осуществляют сушку дробленого сырья до остаточной влажности не более 35% . Осушенное сырье измельчают в мельнице, продукт помола выносится газовоздушным потоком в воздушно-проходной сепаратор, в котором происходит классификация материала: отделяемые крупные фракции ленточным транспортером возвращают в мельницу на помол, а тонкие фракции газовым потоком транспортируют на обеспыливание в прямоточные циклоны, например, типа ЦП-1М, и далее в батарейный циклон типа БЦК. Гарантированное качество получающегося утяжелителя обеспечивают поддержанием с помощью системы шиберов разряжения на выходе мельницы в пределах 180-210 кгс/м². Продукты дисперсностью 40-70 мкм, осажденные в прямоточных и батарейных циклонах, с помощью пневмокамерного насоса транспортируют на склад в силос с готовым утяжелителем, а пыль газовым потоком уносится в электрофильтр. Пыль, осажденную в электрофильтре, направляют во второй силос с известняковой мукой, исключая ее попадание в готовый утяжелитель.The method is as follows. As raw materials, limestone is used, which, after manual selection of waste rock, is checked for the initial density and acid solubility in a 15% hydrochloric acid solution. Limestone with a density of at least 2.7 g / cm ³ and acid solubility of at least 95% is crushed with a screw crusher to pieces of size 0-400 mm and fed by a conveyor belt to the hopper of a cylindrical mill, in which the drum length is one third of its diameter and the armor lining is made smooth . The working cavity of the mill is loaded with balls with a diameter of 100-200 mm. From the hopper, limestone is fed by a plate feeder to the mill heat. The feed rate is controlled by changing the load on the feeder motor. The estrus mill along with the material fed from the cyclone furnace gas heated to a temperature of ^about 200-400 C, which is carried out and drying the crushed raw material to a residual humidity not more than 35%. Dried raw materials are crushed in a mill, the grinding product is discharged by a gas-air stream into an air-passage separator, in which the material is classified: large fractions separated by a conveyor belt are returned to the mill for grinding, and fine fractions are transported by dust to a direct-flow cyclones, for example, type CPU -1M, and then to the BCC type battery cyclone. The guaranteed quality of the resulting weighting material is ensured by maintaining, using a system of gate valves, the discharge at the mill outlet within 180-210 kgf / m ² . Products with a dispersion of 40-70 microns, deposited in once-through and battery cyclones, are transported to a warehouse in a silo with a finished weighting agent using a pneumatic chamber pump, and the dust is carried away by gas flow into the electrostatic precipitator. The dust deposited in the electrostatic precipitator is sent to a second silo with limestone flour, excluding its ingress into the finished weighting agent.

В таблице приведены химико-механические свойства опытных партий карбонатного утяжелителя, полученных предлагаемым способом в производственных условиях. The table shows the chemical and mechanical properties of the experimental batches of carbonate weighting agent obtained by the proposed method in a production environment.

Учитывая, что основной объем бурения (75% ) осуществляется с применением буровых растворов плотностью 1,5-1,7 г/см³, дешевый и высококачественный утяжелитель, промышленно изготавливаемый предлагаемым способом из повсеместно доступного сырья, может с успехом заменить дорогостоящие железистые и свинцово-цинковые утяжелители - важное сырье для химической и металлургической промышленности - и тем самым повысить производительность буровых работ и эффективность отработки продуктивного пласта. (56) Н. Ф. Семенко. Утяжелители на базе неглинистых материалов для бурения скважин. - М. : Недра, 1987, с. 99-110.Considering that the bulk of drilling (75%) is carried out using drilling fluids with a density of 1.5-1.7 g / cm ³ , a cheap and high-quality weighting compound, industrially manufactured by the proposed method from universally available raw materials, can successfully replace expensive iron and lead -zinc weighting agents - an important raw material for the chemical and metallurgical industries - and thereby increase the productivity of drilling operations and the efficiency of development of a productive formation. (56) N.F. Semenko. Weighting materials based on non-clay materials for drilling wells. - M.: Nedra, 1987, p. 99-110.

Claims

A METHOD FOR PRODUCING A CARBONATE WEIGHT LINE FOR DRILLING MIXTURES, which consists in crushing the feedstock, using gas heated by a cyclone furnace, and grinding it in a cylindrical mill, which has a drum length of one third of its diameter, the grinding product is classified and dedusted using direct cyclone battery, characterized in that, to reduce the cost and improve the quality and size distribution of weighting agent are used as raw materials limestone with a density of not less than 2.7 g / cm ³ and kislotoras vorimostyu at least 95%, dried to a residual humidity not more than 35% at a temperature of 200 - 400 ^o C, classified by using an air-flow separator while maintaining the vacuum at the outlet of the mill in the range 180 - 210 kg / m ^2, wherein the mill is adapted to smooth armored and loaded with balls with a diameter of 100 - 200 mm.