СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА
METHOD OF PRODUCING DRILLING FLUID

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в производстве реагентов для буровых растворов.
Известен способ приготовления реагента-стабилизатора для обработки глинистых растворов путем взаимодействия лигносульфонатов с бихроматом щелочных металлов в кислой среде, где для ускорения реакции окисления, осуществляемой на холоду, в реагирующую смесь вводят в порошкообразном виде соли, обладающие способностью в водном растворе повышать кислотность. В качестве таких солей используют кислые соли неорганических многоосновных кислот, например фосфорной, или соли сильных кислот и слабых оснований, например сульфат железа (А.с. СССР. №546642, кл. C09K 7/00, 1974). Сульфат железа является также восстановителем. Состав обладает эффективным понижением водоотдачи глинистого раствора.
Недостатком способа является удорожание продукта из-за значительного расхода кислых солей, составляющего 10-25 вес.% от количества лигносульфоната.
Известен способ приготовления лигносульфонатного реагента для обработки буровых растворов, включающий взаимодействие лигносульфоната с бихроматом щелочного металла при 80-90°C в водной среде, причем в качестве лигносульфоната используют конденсированную сульфит-спиртовую барду (КССБ), а бихромат щелочного металла используют в количестве 0,5-1,0 мас.% от массы КССБ (А.с. СССР №1491878, кл. C09K 7/00, 1986). Реагент обеспечивает высокую термостойкость и низкую фильтрацию в пласт при разбуривании высокотемпературных горизонтов.
Недостатком способа является низкая восстановительная способность лигносульфоната натрия, отсутствие дополнительного реагента, обладающего восстановительными свойствами по отношению к соединениям анионного хрома, загрязнение сточных вод соединениями шестивалентного хрома.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения бурового реагента, включающий обработку лигносульфоната серной кислотой и бихроматом щелочного металла до рН 1-1,5 с последующей частичной нейтрализацией гидроксидом натрия до рН 4-5, высушивание, причем при окислении лигносульфоната бихроматом щелочного металла в реакционную зону вводят сточные воды, образующиеся при сушке целевого продукта. Сточные воды представляют собой разбавленный водный раствор лигносульфоната, содержащий остаточное количество соединений невосстановленного хрома в пределах 0,50-0,65 мас.ч. (Патент RU 2375404, кл. C08L 97/02, 2008). Способ осуществляется следующим образом: в реактор загружается лигносульфонат - 100 мас.ч., сточные воды - 30 мас.ч. (от количества лигносульфоната), реакционная масса перемешивается, затем вводится бихромат натрия - 4-5 мас.ч, кислота серная 15-20 мас.ч., компоненты дополнительно перемешиваются. Технологический процесс проходит в течение 3 часов при рН 1-1,5 и температуре 30-40°С. Полученная масса нейтрализуется гидроксидом натрия до рН 4-5 и высушивается до порошкообразного состояния. Способ позволяет использовать лигносульфонаты различных марок, повысить показатель разжижения бурового реагента и уменьшить потери бихромата натрия.
Недостатком способа является достаточно значительный расход дорогого реагента - бихромата щелочного металла, сложность поддержания процесса окисления компонентов в оптимальном режиме, что приводит к загрязнению сточных вод токсичными соединениями шестивалентного хрома.
Цель изобретения - оптимизация способа получения бурового реагента, исключение загрязнения сточных вод соединениями шестивалентного хрома.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения бурового реагента, включающего обработку лигносульфоната серной кислотой и бихроматом щелочного металла до рН 1-1,5 с последующей частичной нейтрализацией гидроксидом натрия до рН 4-5, высушивание, причем при обработке лигносульфоната бихроматом щелочного металла в реакционную зону вводится сера элементарная в количестве 0,8-1,2 мас.% от массы лигносульфоната натрия.
+3
+3
Положительный эффект достигается за счет того, что вводимая в процесс сера элементарная обладает высокой восстановительной способностью, обеспечивает полное восстановление шестивалентного хрома до соединений трехвалентного хрома Cr, который образуется именно в момент восстановления. Использование элементарной серы в качестве дешевого реагента-восстановителя позволяет исключить загрязнение сточных вод токсичными соединениями шестивалентного хрома. Сера элементарная является побочным продуктом процессов нефте- и газопереработки и по качественным показателям соответствует требованиям ГОСТ 127-76. Кроме того, при восстановлении соли трехвалентного хрома Cr более эффективны для образования комплексного соединения с лигносульфонатом натрия - основного вещества бурового реагента.
Предложенный способ осуществляется следующим образом.
В реактор загружаются:
лигносульфонат натрия - 100 мас.ч.
вода техническая - 30 мас.ч.
сера элементарная - 0,8-1,2 мас.ч.
бихромат щелочного металла - 1,30-1,35 мас.ч.
кислота серная - 15-20 мас.ч.
В качестве бихромата щелочного металла используют бихромат натрия или бихромат калия.
Технологический процесс проводят в течение 3 часов при температуре 30-40°C и перемешивании реакционной массы, pH которой составляет 1-1,5. Далее полученная масса нейтрализуется гидроксидом натрия до pH 4-4,5 и высушивается до порошкообразного состояния с получением целевого продукта.
Качественный состав целевого продукта определяли по показателям разжижения, растворимости бурового реагента в воде и по содержанию влаги.
По данным таблицы видно, что при получении бурового реагента исключено использование сульфата железа, уменьшен расход бихромата щелочного металла. Использование серы в количестве меньше 0,8 мас.% от массы лигносульфоната нецелесообразно, так как приводит к снижению показателя разжижения бурового реагента, а использование серы в количестве больше 1,2 мас.% от массы лигносульфоната ведет к снижению качественных характеристик бурового реагента, а также не способствует улучшению качества добываемой нефти.
Количество загружаемых компонентов и качественная характеристика целевого продукта
№ опыта
Количество загружаемых компонентов, мас.ч.
Показатели бурового реагента
Лигносульфонат натрия
Серная кислота
Бихромат щелочного металла
Сточные воды
Сера элементарная
Вода техническая
pH
Растворимость в воде, %
Показатель разжижения, %
Прототип
1
100
15-20
4-5
30
-
-
4-4,5
92,6-93,5
52,0-56,0
Предлагаемый
2
100
15
1,33
-
0,7
30
4,1
93,8-97,2
54,6-55,1
3
100
15
1,33
-
0,8
30
4,3
94,2-95,0
57,3-58,3
4
100
15
1,33
-
1.2
30
4,4
97,0-97,9
58,1-59,2
5
100
15
1,33
-
1,4
30
4,2
98.0-98J
54,5-55,0