Способ получения реагента для обработки буровых растворов
METHOD FOR PRODUCING REAGENT FOR TREATING DRILLING FLUIDS

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к способам производства химических реагентов для обработки буровых растворов, применяемых при бурении горизонтальных стволов нефтяных и газовых скважин.
Известно, что при бурении горизонтальных стволов нефтяных и газовых скважин существует проблема, связанная со сложностью выноса выбуренной породы на поверхность из-за недостаточно эффективных реологических и ингибирующих свойств буровых растворов. Проблема может быть решена за счет создания композиции на основе природных полимеров, обеспечивающей буровому раствору ингибирующие и псевдопластичные свойства.
Известен способ приготовления реагента, который включает перемешивание ингредиентов эфиров целлюлозы или крахмала и сырого сульфатного мыла с остаточной влажностью до 30% до гомогенного пастообразного состояния, выдерживание полученной смеси в течение 24-48 ч, ее гранулирование, высушивание в потоке разогретого воздуха при температуре 50-70°С и удаление воды в пределах 25-30 мас.%. Реагент для обработки глинистых буровых растворов содержит эфиры целлюлозы или крахмала и сульфатное мыло при их следующем соотношении, мас.%: эфиры целлюлозы или крахмала 2,5-10; сульфатное мыло (на сухой остаток) 90-97,5 (патент RU 2187530, МПК C09K 7/02, опубл. 20.08.2002 г.).
Получаемый в результате известного способа реагент характеризуется негативной способностью техногенного аэрирования, проявляющегося во вспенивании бурового раствора при его перемешивании, движении и воздействии агрегатов очистной системы буровых установок.
Известен способ получения биоразлагаемых композиций, который включает обработку гранул гидрофобного полимера олеиновой кислотой, которую добавляют дозированно и введение в гидрофобный полимер наполнителя, в качестве которого используют модифицированный крахмал THERMTEX, в молекулу которого входят одновременно фрагменты простых эфиров и сложноэфирные группы на основе фосфорной кислоты различной степени замещенности. Смесь тщательно перемешивают и экструдируют при температуре 190-200°С (патент RU 2445326, МПК C08L 23/06, опубл. 20.03.2012 г.).
Способ имеет ограничения по типу используемых крахмалов, что ограничивает сырьевую базу изобретения для целей применения его в нефтяной и газовой промышленности.
Известен способ получения реагента для обработки бурового раствора, который включает окисление крахмала пероксидом водорода с получением карбоксикрахмала и последующее сульфатирование карбоксикрахмала тиосульфатом натрия и 30%-ным лигносульфонатом натрия при нагревании до температуры не менее 80°С и перемешивании реакционной смеси не менее 60 минут с последующим быстрым охлаждением и высаждением осадка полученного лигнокарбоксикрахмала этиловым спиртом при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: пероксид водорода 0,3-0,5; крахмал 8-10; тиосульфат натрия 5-7; 30%-ный лигносульфонат натрия 80-72; этиловый спирт - остальное (патент RU 2738153, МПК C09K 8/035, опубл. 08.12.2020 г.).
Недостатком предложенного способа является неэффективность использования реагента при бурении горизонтальных скважин.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является получение реагента для регулирования ингибирующих и реологических свойств буровых растворов, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин преимущественно с горизонтальным окончанием.
Техническим результатом является усиление псевдопластичных и ингибирующих свойств технологических жидкостей (буровых растворов), применяемых при бурении горизонтальных нефтяных и газовых скважин, за счет применения этерифицированного продукта, полученного взаимодействием лигносульфоната и камеди растительного происхождения.
Проблема решается, а технический результат достигается способом получения реагента для обработки бурового раствора, включающим нагревание смеси камеди растительного происхождения, сульфита натрия и лигносульфоната до температуры 60-80°С и перемешивание реакционной смеси в течение около 1 часа с последующим быстрым охлаждением и высаждением полученного осадка этиловым спиртом, при этом компоненты берут при следующем соотношении, мас.%:
камедь растительного происхождения
1,5-3,0
сульфит натрия
7,0-10,0
лигносульфонат
80-70
этиловый спирт
до 100
Технический результат достигается следующим.
Камеди растительного происхождения обладают выраженным свойством псевдопластичности (регулирование реологических характеристик при изменении сдвиговых нагрузок), что в сочетании с дубящими свойствами лигносульфоната ведет к усилению влияния на фильтрационные, реологические и ингибирующие свойства буровых растворов. Создается система с усиленными псевдопластичными и ингибирующими свойствами для работы в составе бурового раствора при бурении горизонтальных скважин, где вынос выбуренной породы значительно затруднен, что резко увеличивает риски осложнений в виде гидроударов (гидроразрыва пласта), поглощений бурового раствора, и, как следствие, потери устойчивости ствола скважины.
Способ осуществляют следующим образом.
Нагревают смесь камеди растительного происхождения, сульфита натрия и лигносульфоната до температуры 60-80°С и перемешивают в течение около 1 часа с последующим быстрым охлаждением и высаждением полученного осадка этиловым спиртом, при этом компоненты берут при следующем соотношении, мас.%:
камедь растительного происхождения
1,5-3,0
сульфит натрия
7,0-10,0
лигносульфонат
80-70
этиловый спирт
до 100
По заявляемому способу реагент получается по реакции этерификации, где кислотным реагентом является анион натриевой соли лигносульфоната, а спиртовым агентом - растительная камедь:
Проверка качества полученного реагента (в табл. 1 - «реагент») проводилась по отношению к параметрам полимер-глинистого раствора 5% концентрации, который готовился из глинопорошка марки ПМБВ ООО «Компании Бентонит» (ТУ 2164-005-01424676-2014). В таблице 1 представлены результаты выборки из 20 измерений по влиянию реагента на свойства полимер-глинистого раствора.
Как видно из таблицы, в результате добавления к буровому раствору (№1) реагента, полученного заявляемым способом, произошло усиление псевдопластичных и ингибирующих свойств технологических жидкостей (буровых растворов), применяемых при бурении горизонтальных нефтяных и газовых скважин.
Примеры конкретного выполнения заявляемого способа.
Пример 1. Нагревают камедь растительного происхождения - гуаровую, сульфит натрия и лигносульфонат до температуры 60°С и перемешивают в течение 1 часа с последующим быстрым охлаждением и высаждением полученного осадка этиловым спиртом, при этом компоненты берут при следующем соотношении, мас.%:
камедь растительного происхождения
1,5
сульфит натрия
7,0
лигносульфонат
80
этиловый спирт
до 100
Пример 2. Нагревают смесь камеди растительного происхождения (рожкового дерева), сульфита натрия и лигносульфоната до температуры 85°С и перемешивают в течение 1 часа с последующим быстрым охлаждением и высаждением полученного осадка этиловым спиртом, при этом компоненты берут при следующем соотношении, мас.%:
камедь растительного происхождения
2,0
сульфит натрия
8,0
лигносульфонат
75
этиловый спирт
до 100
Пример 3. Нагревают смесь камеди растительного происхождения (глюкоманн), сульфита натрия и лигносульфоната до температуры 60°С и перемешивают в течение 1 часа с последующим быстрым охлаждением и высаждением полученного осадка этиловым спиртом, при этом компоненты берут при следующем соотношении, мас.%:
камедь растительного происхождения
3,0
сульфит натрия
10,0
лигносульфонат
80
этиловый спирт
до 100.