SU1126590A1 - Добавка к глинистым буровым растворам - Google Patents

Abstract

Применение отхода целлюлознобумажной промьшшенности на стадии переработки сырого сульфатного мыла на фитостерин (ППФ) в качестве смазывающей и креп щей добавки к глинистым буровым растворам. (Л I4D СЬ сл ;о

Description

1 . Изобретение относитс  к бурению скважин, в частности к составам г буровых растворов с улучшенными сма зочными и креп щими свойствами. Изв.естно применение сырой нефти качестве смазочной добавки к буровы растворам Л . Однако сыра  нефть  вл етс  дефи цитной, пожароопасной, а ее добавка многотонналсной; Кроме того, сыра  нефть повьппает износ резиновых элементов бурового оборудовани  в св зи с наличием в ее составе бензиновых фракций итребует в большинстве случаев совместного введени  специальных эмульгаторов, что усложн ет процесс обработки и повьш1ает стоимость бурового раствора. Нар ду с этим применение нефти ограничиваетс  ее отрицательным воздействием на состо ние окружающей среды. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением  вл етс  применение в качестве смазочной добавки сырого сульфатного мьша 2j . Недостатками этой смазочной доба ки  вл ютс  низкие смазочные и креп щие свойства, вспенивание растворов а та1сже вредное воздействие на здоровье обслуживающего персонала за счет присутстви  в составе сульфатного мыла мётИлсернистых соединений Цель изобретени  - повышение сма зочньпс и креп щих свойств глинистых буровых растворов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в качестве смазывающей и креп щей добавки и глинистым буровы раствором примен ют отход целлюлозно-бумажной промьшшенности на стади перер аботки сырого сульфатного мыла на фитостерин (ППФ). ППФ представ л ет собой однородную легко подвижную жидкость (условна  в зкость 85 при ) коричневого цвета, без за паха, имеющую следующий состав, мае. %: .Натриевые соли жирных кислот10-22 Натриевые соли смол ных кислот 10-12 Неосмыл емые вещества (спирт алифа тический С(4 , углеводороды) ; 1-3 Этиловый спирт 2-10 ВодаОстальное 02 ППФ вырабатьшаетс  по новому способу , который предполагает растворение сырого сульфатного мыла в этигловом спирте при соотношении 1:(1,52 ,5) и при 50-55 С. После перемешивани  и последующего отстаивани  при той же температуре отдел ют раствор от вала, разбавл ют его водой до концентрации спирта 55-60% и производ т кристаллизацию фитостерина снижением температуры до . в течении 72 ч. Выпавшие кристаллы фитостерина отдел ют вместе с другими продуктами неомьш емой фракции, например с алифатическими спиртами и углеводородами . От оставшегос  раствора отгон ют спирт до его концентрации в ППФ 2 - 10%. Выход ППФ в сутки составл ет около 700 кг. Дл  оценки эффективности ППФ как добавки к буровым растворам в лабораторных услови х были изучены свойства буровых растворов, обработанных соответственно Ш1Ф, сульфанолом и сырым сульфатным мьшом. В результате проведенных исследований установлено (табл. 1), что ППФ обладает лучшей способностью, как стабилизатор , снижать водоотдачу бурового раствора iio сравнению с сульфанолом и сульфатньм мылом. Увеличение содержани  ППФ свьш1е 1,0 вес.% практически не с)казываетс  на его стабилизирующей способности. В процессе бурени , и при. спуско- подъемных операци х силы трени  и адгезии преп тствуют свободному перемещению колонны бурильных труб относительно стенки скважины с образованной на ее поверхности фильтрационной глинистой коркой. Остановка бурильной колонны без движени  зачастую сопровождаетс  ее прилипанием к стенке скважины - прихватом. Эффективность последующих противоприхватных меропри тий зависит от устойчивости горных пород в околоствольной зоне скважины. Обруше} ие. пород .заканчиваетс  обычно ликвидацией ствола сква-, жины. В соответствии с этим изучение адгезионных и фрикционных свойств буреных растворов было проведено на приборе ПТ-2, который позвол ет оценить суммарное усилие, необходимое дл  сдвига металлического диска, имитирующего поверхность бурильной трубы, ототносительно глинистой корки, наход щейс  в непосредствен контакте с ним и образованной подобно ее формированию на стенке.скважины путем фильтрации бурового раствора через пористую среду. Усилие, представл ющее собой сумму адгезионньк сил и ; силы трени , определ лось величиной предельного статического напр жени  сдвига глинистой корки - Pj (Па). Изучена зависимость Р от концентрации . добавок к глинистым раСТворам сульфанола, сульфатного мыла и ППФ, в результате чего- установлено что минимальные значени  Р обесп чиваютс  добавкой ППФ в количестве 1.5 вес. %. . Вли ние сульфанола, сульфатного мыла и ППФ на величину Р фильтраци онных корок буровых растворов, стаб лизированных УЩР, КССБ и КМЦ, показано в табл. 2. Данные этой таблицы свидетельствуют о том, что ППФ наиб лее эффективно снижает величину PI{, совместим ,с различными реагентамистабилизаторами . Поскольку между,энергией адгезионного взаимодействи  контактирующих поверхностей и поверхностным нат жением имеетс  тесна  зависимос было изучено снижение поверхностног нат жени  фильтрата бурового раствора от величины добавок ППФ (табл. Из табл. 3 следует, что ППФ боле эффективно снижает поверхностное нат жение фильтрата, а оптимальной личины его добавки следует считать 0,7-1,0 вес. %, так. как при содержании ППФ менее 0,7 вес.% поверхностное нат жение возрастает, а с увеличением содержани  свьше 1,0 вес. % - практически не измен етсд . Вли ние буровых растйоров с д бавками сульфанЬла, Ьульфатного мыл и ППФ на устойчивос-пь пород в стенк скважин оценивалось коэффициентом yci тойчивости Кц образцов этих пород (в частности образцов из гидрослюдистой глины) в среде указанных растворов при одноосном сжатии. Результаты испытаний поЖазьшают, что максимальные значени  Кй соответствуют 03ФОВОМУ раствору с добавкой ППФ в количестве более О,75 вес. Устойчивость глинистых образцов в этом растворе повышаетс  в 2 раза, а в растворе с добавкой сульфатного мыла - в 1,5 раза по сравнению с исходным ра&твором. Таким образом, добавка ППФ в количестве 0,7-1,5 вес.% способствует лучшей стабилизации буровых растворов , эффективнее снижает поверхностное нат жение фильтрата бурового раствора и предельное статическое напр жение сдвига глинистой корки, повьшает коэффициент устойчивости ГЛИНИС.ТЫХ образцов в 2 раза. Кроме этого, наличие спирта в соетаве ППФ снижает пенообразрвание в буровом растворе, частично образующа с  пена самосто тельно гаситс  s течение нескольких минут. Аналогичные добавки сульфанола и сульфатного мыла требуют совместное применение пеногасител , например МАС-200 (табл. 1). Промысловые испытани  показали , что благодар  смазочным и г. противоизносным свойствам буровог.о раствора улучшаютс  услови  работы породоразрушающего инструмента.. Увеличение механической скорости бурени  достигаетс  за счет взаимодействи  смазки с металлом при высоком контактном давлении и температуре (табл. 4), Сравнение эффективности смазочных добавок при промысловом бурении представлено в табл.4. Т а б л и ц а .1

Бентонит 8 Вода 92

Раствор 1 +0,4% сульфатного мыла + 0,12% MAC - 200 (пеногаситель)

1,06

13,5

3,0 7,85

40,5

16

1 ,06

24,5

2,0 8,3.5

Раствор

I 3

Раствор 1 +0,4% сульфанола +0,12% МАС-200

4 Раствор 1+0,2% ППФ

5 Раствор.1 + 0,40 ППФ

6 Раствор 1 + 0,6% ППФ

7 Раствор 1 + 0,80 ППФ

8 Раствор 1 + 1,0% ППФ

9 Раствор 1 +1,3% ППФ 15,0 13 Бентонит 10 УЩР-4 . 2 Раствор 1+0,U 12,0 сульфанола

Раствор 1+0,3% сульфанола 8,5

Раствор 1+0,5% сульфанола 8,0

Раствор 1+0,1% сульфатного мьша13,0

Продолжение табл.1

1,06

16

21,5 2,0 8,21

26,5 2,0 9,05

16

15,7 20,0 2,0 9,40

15,8 19,5 2,0 9,46

16,0 18,0 2,0 9,50

16,1 16,5 2,0 9,52

16,3 16,5 2,0 9,54

Таблица 2 14

15 Раствор 11+0,1%

ППФ10

16 Раствор 11+0,3%

ППФ6,5

17 Раствор 11+0,5% ППФ Раствор 11+0,3% сульфатного мыла 10,5 Раствор 11+0,5% сульфатного мыла 6,5

Раствор 1+0,3% сульфатного мыла 11 5

Раствор 1+0,5% сульфатного мыла 7,0 8 Раствор. 1+0, 11,0. . ППФ

Раствор 1+0,3%

ППФ

Раствор 1+0,5%

5,0 22 ППФ

Продолжение табл.2

18 Бентонита 10 КМЦ-600 1,5

В(5да 88,5

12

19 Раствор 18+0,1%

10 сульфатного мыла 20

21

Раствор 18+0,5%

7,0 сульфатного мыла

Раствор 18+0,1% ППФ Раствор 18+0,3% сульфатного мыла 8,5 1,14 16 Сульфатное мыло 1,5% 1.14 17 1.08 17 Ликвидирована из-за при 815 Сульфатное мыло 1,5% 1,10 18 27 2 454 1тФ-1,3 22 2 1,10 18 1,5% 12/16 186- X 0,88 300 . 170 53/60 300 X 1,09 6/12 80- УШ 1,02 200 рурнльного инструмента 8032/54 200 УШ 1,28 2028/52 349 УШ 1,34