Реагент-стабілізатор для бурових розчинів та спосіб його одержання

1. Реагент-стабилизатор для буровых растворов, включающий фенол, сульфит-спиртовую барду (ССБ), формалин и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения термосолестойкостИ|и ингибирующей способности бурового раствора, он дополнительно содержит поликапроамид общей формулы [NH (СН 2 ) Э coj,, или полигексаметиленаднпамид общей формулы £ щ (СЩ\ NH-COjnмол.массы (8,0 25,0) 103 при следующем соотношения компонентов, мае. %: Фенол 4,0 - 8,0 Поликапроамид или полигексаметиленадипамид 30,0 - 40 г 0 , Формалин ССБ Вода 3,0 - 6,0 30,0 - 35,0 Остальное 2. Реагент-стабилизатор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве поликапроамида он содержит отходы синтеза капрона или отходы трикотажного производства на основе волокон капрона. 3. Реагент-стабилизатор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве полигексамителенадипамида он содержит отходы синтеза нейлона или отходы трикотажного производства на основе волокон нейлона. 4. Способ получения реагента-стабилизатора для буровых растворов путем конденсации сульфит-спиртовой барды с фенолом и формалином с последующей термообработкой полученной смеси при 90-95°С, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что конденсацию проводят в присутствии полиамида, который предварительно растворяют в феноле при 65-70*С, причем конденсацию полиамида и фенола с формалином проводят в течение 35-40 мин, а затем ,в смесь вводят сульфит-спиртовую барду и дополнительно продолжают конденсацию в течение 30-35 мин. 1239142 и повышенную ее гибкость, что являИзобретение относится к технологии ется также одним ич важных свойств бурения скважин, в частности к сосреагента-стабилизатора, позволяющих тавам для бурения, и может быть исиспользовать его в качестве разжижипользовано для обработки буровых рателя глинистых буровых растворов створов и повышения прочности пород, при высоких температурах. слагающих стенки скважин, при их проБ качестве добавок полиамида исводке на нефть и газ в неустойчивых пользуют отходы, получаемые при синпородах в условиях действия повышентезе поликапроамида или полигексаменых температур и солевой агрессии. Целью изобретения является повы10 тиленадипамида, а также отходы трикотакжного производства на основе шение термосолестойкости и ингибирукапронового или нейлонового волокна. ющеи способности бурового раствора. Кроме того, используют фенол формалин Предлагаемый реагент для глинис30,0%-ной концентрации и сульфиттых буровых растворов отличается наличием в его составе высокомолекуляр - 15 спиртовую барду (ССБ) 5С,0%-ной концентрации. ной добавки (поликапроамида или полиТехнология получения предлагаемого гексаметиленадипамида), молекулы кореагента заключается в следующем. торой содержат амидные группы Предварительно измельченные волок-NH-C0, способные к образованию-вона поликапроамида или полигексамедородных связей, обуславливающих по20 тиленадипамида размером 1-2 мм помевышенную гибкость полимерной цепи. щают в колбу-реактор с обратным хоБлагодаря этим группам увеличивается лодильником, куда заливают 50,0 также межмолекулярное взаимодействие 60,0%-ный водный раствор фенола, пов полимере, что способствует возрастанию его термостойкости в растворах ,, догретый до 70,0 С, и перемешивают в течение 20,0-30,0 мин до полного солей многовалентных металлов. растворения полимера. Затем в реакВ процессе поликонденсации исходтор добавляют 30,0%-ный раствор форных компонентов получают реагент, малина и повышают температуру полумакромолекулы которого состоят из ченной смеси до 90,0-95,0^0. По истеразличных по своей природе групп 30 чении 35,0-40,0 мин в реакционный полярных лигносульфатных и малополяробъем дополнительно вводят 50,0%-ный ных полимерных, отличающихся повышенводный раствор ССБ и при перемешиваной устойчивостью1 к термосолевой нии и сохранении той же температуры агрессии. Благодаря такому строению продолжают процесс еще 30,0-35,0 мин. макромолекул реагента расширяются преПо окончании реакции готовый реагент делы регулирования структурно-реологисливают в емкость для хранения. ческих свойств глинистых буровых растПолученный таким образом реагент воров при действии высоких темперапредставляет собой однородную темнотур. Это обусловлено тем, что малокоричневую жидкость с удельным весом полярные участки макромолекулы ре40 1 , 1 Ы , 1 2 г/см3 . агента образуют на границе фаз в Глинистый буровой раствор с удельобъеме дисперсной системы (буровой ным весом 1,20-1,22 г/см3 приготавраствор) малоактивные углеводородные ливают путем разбавления бентонитослои (по отношению к воде и ее раствовой пасты дистиллированной водой и рам электролитов), увеличивающие коперемешивания на высокооборотной меагуляционную устойчивость системы в шалке при 3000,0 об/мин в течение присутствии солей многовалентных ме2 ч. После первого часа диспергироталлов, особенно в гидротермальных вания в систему вводят 1,0 мас.% условиях. Лигносульфонатные полярные СаС1 2 и 25,0 мас.% NaCl. После перегруппы реагента способствуют повышемешивания такую композицию обрабатынию агрессивной устойчивости дисперсвают предлагаемым реагентом в колиных частиц, улучшая тем самым стачестве 5,0-6,0 мас.% и после дополбильность и пластическую прочность нительного диспергирования в течение бурового раствора, 30,0-40,0 мин получают буровую комНаличие в составе макромолекулы 55 позицию, годную к использованию. реагента различных по своей природе Эксплуатационные характеристики полимерных групп предполагает либурового раствора - водоотдачу (В, см 3 /30 мин) измеряют на приборе ВМ-6, нейное строение цепи макромолекулы ' -4 З 1239 142 . промывочных жидкостях, работающих предельное статическое напряжение • 2 при повышенных температурах и солевой сдвига (СНС//У0 , Мг/см ) на приборе агрессии. Так, при содержании в реаСНС - 2, условную вязкость (Т,с) на генте поликапроамида или полигексаместандартном вискозиметре СПВ - 5, пластическую прочность образцов (?&, 5 тиленадипамида меньше нижнего преде2 ла (например, 28,0 мас.%) продукт дин/см ), набухших в фильтрате буромалоустойчив к термодеструктивному вого раствора, - методом коническоразложению. Повышение добавок полиго пластомера (6). амида более 40,0% вызывает затруднеТермообработку бурового раствора производят в автоклавах. 10 ния в использовании реагента как разжижителя дисперсных систем при выП р и м е р . Реагент получают слесоких температурах. Граничные кондующим образом: 300,0 г предварительцентрации фенола и формалина обусно измельченного лоликапроамида или ловлены необходимостью проведения полигексаметиленадипамида с размером частиц 1 - 2 мм помещают в колбу-ре- t5 процесса поликонденсации первичных ингредиентов. Избыток фенола и формаактор с обратным холодильником, куда лина в реакционной смеси (более 8,0 добавляют 100,0 мл 50,0%-ного воднои 6,0 мас.%, соответственно) способго раствора фенола, подогретого ДЪ ствует понижению гидрофильной актив70,0 С, и перемешивают в течение ности полимера. При недостатке фено35,0 мин. После растворения полимера 20 ла, менее 4,0 мас.%, и формчлина, мев реактор при перемешивании добавлянее 3,0 мас.%, усложняется процесс ют 50,0 мл 30,0%-ного раствора'формаполучения макромолекул реагента лилина и повышают температуру полученнейного строения и использования ной смеси до 90,0°С. Через 40,0 мин в реактор дополнительно вводят - 25 его в конечном итоге в качестве реагента-стабилизатора минерализованных ,300, мл раствора ССБ и при этой же глинистых дисперсий. Добавки ССБ обустемпературе продолжают процесс еще лавливают достижение необходимого 35,0 мин. уровня взаимодействия реагента в миПолученный таким образом реагент нерализованных рягтворах с дисперспредставляет собой однородную темно- зо ной фазой (твердыми частицами1. Увекоричневую жидкость следующего сосличение содержания ССБ (например, тава, мас.%: . > 37,0 мас.%) в реагенте вызывает усиФенол > 5,0 ленное пенообразование бурового растПоликапроамид' или поливора, тогда как недостаток(напримерj гексаметиленадипамид ЗО", 0 35 28,0 мас.%) приводит к понижению его Формалин 5,0 агрегативной устойчивости. ССБ . ' 30,0 Технологические свойства буровоВода Остальное го раствора, обработанного предлагаБуровой раствор, содержащий t,0% хлористого кальция и 25,0% хлористо- „. емым и известным реагентами в при* 40 сутствии солей СаС1 2 (1,0 мас.%) и NaCl (25,0 мас.,%), даны в табл. 2. го натрия и обработанный полученным В табл. 3 приведены свойства бурореагентом указанного состава в коли-вого раствора, обработанного предлачестве 5,0 мас.%, характеризуется гаемым реагентом, полученным на осследующими показателями: водоотдача раствора В 7,0, см 3 /30 мин; вязкость .. нове отходов синтеза полиамидной смолы при содержании основного ве31,0, Т,с; СНС,/ю 49,76, мг/см 2 ; щества 85,0 мас.% в присутствии соР № 84'3 - 10"J дин/см2 . лей СаС1 2 (1,0 мас.%) и NaCl Для обоснования граничных значе(25,0 мас.%). ний содержания компонентов предлагаемого состава реагента проводят опы- 50 Зависимость свойств бурового растты, идентичные указанным. вора от рН среды при той же степени Сравнительные результаты обработминерализации представлена в табл.4. ки минерализованного бурового раствоКак видно из приведенных в табл.1ра предлагаемым и известным реагентами указаны в табл. 1 - 5 . " 5 данных, использование предлагаемых составов реагента позволяет увелиГраничные значения содержания комчить стабилизирующую и разжижающую понентов предлагаемого состава выбра'способность, что обуславливает повыны из условий его использования в 1239142 шенную термостойкость промывочной жидкости и способность последней укреплять породы, слагающие стенки скважин: водоотдача бурового раствор-а, 5 минерализованного солями кальция в количестве 1,0 мас.% и хлористым натрием в количестве 25,0 мас.%, в 2,8~ 3,0 раза ниже водоотдачи такой же системы, но стабилизированной извест- 10 ным реагентом; вязкость и предельное статическое напряжение сдвига такой композиции при 175,0еС по сравнению с известной меньше на 35,0-40,0%. Предлагаемый реагент позволяет также 15 более эффективно закреплять стенки скважин за счет увеличения пластической прочности пород стенок на 26,030,0%. Кроме того, предлагаемый реагент может быть использован для получения противофильтрационных композиций на основе глинистых пород при 'возведении различного рода гидротехнических сооружений (пруды-шламонакопители, отстойники, испарители и др.) с целью защиты подземных водных источников от загрязнения отходами промышленных "предприятий, содержащих ядовитые и агрессивные соединения. Т а бл и a a ' Состав Состав предлагаемого реягента, мае.% Полиамид Фенол Техногогические свойства минерализованного бурового раствора Состаа известного реагента, Форма-1 Я, SOx лин і NaOH сев t Хроніг'к Вода п Т см1 /30 мш снс#, р„ х (О"1 JA* їй/см* капрон 1 нейлон БуровыЙ раствор, обработанный предлагаем»! реагентом 1 4,0 30,0 з.о 30,0 33,0 33,0 8, 0 60/74 840 2 8,0 40,0 6,0 35,0 11,0 47,0 5, 0 73/84 915 3 6,0 35,0 4,5 32,5 Z2.Q 39,0 7, 0 65 /8 \ 875 и 4,0 28,0 30,0 35,0 32,0 8, 5 W/77 820 5 8,0 42,0 ь;о 35,0 * 9,0 50,0 5 5 81/90 935 Ь 3,0 35,0 2,0 32,5 '27.5 38,0 18 5 ЬЗ/71 790 7 9,0 35,0 7,0 32,5 16.5 42,0 14 5 70779 780' 75/86 900 46/58 730 58/77 870 О 8 35,0 4,5 28,0 26,5 37,0 9 6,0 35,0 4,5 37,0 17,5 33,0 10 4,0 30,0 3,0 30,0 33,0 31,0 и0 ь8 ь4 11 8,0 40,0 6,0 35,0 11,0 43,0 5 0 66/79 910 12 6,0 35,0 4,5 32,522,0 34,0 После терностатировадии при 175" С • 6 0 62/84 930 1 4,0 30,0 з.о 30,0 33,0 44,0 12 ,0 81/96 910 2 8,0 40,0 6,0 35,0 11,0 51,0 7 .5 76/93 946 3 6,0 35,0 45 32,5 22,0 44,0 9 .0 72/83 920 10 4,0 30,0 3,0 30,0 33,0 39,0 В,0 75 /В 7 936 11 • 6,0 8,0 40,0 6,0 35,0 11,0 46,0 6 .5 80/97 960 12 6,0 35,0 82/96 920 13 0,5 4,5 32,5 22,0 37,0 ; 5; Бурозый раствор; обработанный кэаестньш реагентом 2,0 4,3 3,8 54,5 2,8 32,1 38,0 23 .5 9!/87 640 14 0,5 2,0 4,3 4,0 54,5 2,9 31,8 43,0 После термостатироваяия ПРИ 175 Я 21 .0 85/88 670 13 0,5 2,0 4,3 "3,8 54,3 2,8 32,1 66,0 38 . 0 на/із? 720 14 0,5 2,С 4,3 4,0 54,3 2,9 31,8 60,0 35 105/110 740 . П р и м е ч а н и е Буровой раствор обработан 5,0 мае Л реагента в присутствия солей NaCl (25»О нас.X) н CaCl (1,0 м а с і ) . , 1239142 Т а б л и ц а реагента , мае. % Добавка Состав с Известный Предлагаемый капрон в, г fft X 1 U см*/30 дПа / Па нейлон Исходный состав бурового раствора 28,0 40*,0 29/37 47,0 21,0 48/61 63,0 2 Раствор 1 +4,0 32,0 3 +5,0 35,0 8,0 57/70 76,0 4 +6,0 37,0 6,5 65/80 87,0 40,0 6,0 76/93 91,0 +5,0 38,0 6,0 63/74 83,0 7 +6,0 41,0 5,0 73/86 90,0 8 +7,0 46,0 4,5 78/93 94,0 32,0 23,0 33/41 58,0 36,0 21,0 39/47 60,0 5 6 - • — * 9 + 5,0 10 11 - " - + 7,0 38,0 18,0 41/52 63,0 12 - " - +-8,0 43,0 18,0 47/54 68,0 После термостатирования при 175,0вС 13 Раствор 1 + 5,0 38,0 14 - " + 6,0 41,0 8,5 73/90 91,0 15 - " + 7,0 45,0 6,5 79/93 94,0 11,0 63/71 81,0 16 + 6,0 42,0 6,0 70/85 92,0 17 + 7,0 44,0 6,0 75/91 94,0 +6,0 57,0 35,0 110/120 75,0 19 + 7,0 55,0 30,0 95/125 80,0 20 + 8,0 51,0 27,0 97/105 76,о' 18 - - _ _ _ _ р а с Т вор1 2 10 1239142 Т а б п и ц а " Состав Добавка реагента, мас.% УВ, В, 3 см /30 с Па дПа нейлон капрон 28,0 40,0 29/37 47,0 +6,0 33,0 11,0 46/60 71,0 + 7,0 35,0 8,0 55/67 74,0 + 8,0 35,0 7,0 59/71 82,0 + 9,0 38,0 6,0 62/77 86,0 + 7,0 36,0 7,0 53/68 76,0 + 8,0 38,0 6,0 61 /80 83,0 + 9,0 41,0 6,0 65/88 87,0 Исходный 2 Раствор 1 3 состав бурового раствора _ и _ _ н _ После термостатирования при 175,0**С +7,0 44,0 10,0 63/80 77,0 10 + 8,0 46,0 8,5 64/83 79,0' 11 + 9,0 46,0 ' /7,0 70/85 84,0 9 Раствор 1 12 + 7,0 42,0 9,0 61/81 78,0 Мз + 8,0 45,0 7,0 67/85 82,0 + 9,0 А7,0 7,0. 68/88 90,0 14 — її _ Т а б л и ц а Состав Раствор 1 3 * и 28,0 50,0 29/37 47,0 + 6,0 .0 7,0 37, 6 ,5 65/80 87,0 ,0 + 7, 7,0 40,0 6 ,0 76/93 91,0 + 6,0 7,0 39,0 5 ,0 73/86 90,0 + 7,0 7,0 43,0 5,о 78/90 92,0 4 _ 5 _ и _ и _ 6 _ и _ _ + 5. ,0 ,0 39,0 9, 6 ,0 60/72 84,0 _ + 6 ,0 — ,0 9, 41 ,0 5 ,0 68/84 В8,о 7 — " — Па нейлон Исходный состав бурового раствора 2 10 Добавка реагента, мас.% капрон 4 it _ • 11 Состав іЖ Добавка реагента^ мас.Х _ и 9 _ _ см /30 ДПа Рлг X 1 З* Па 9,0 5,0 74/87 93,0 41,0 5,0 70/92 95,0 9,0 + 6,0 43,0 9,0 + 7,0 т— в, УВ, с I нейлон капрон 8 12 Продолжение табл.4 239142 44,0 4,5 75/93 95,0 " — " — 10 _ и _ м _ 11 _ " — + 6,0 10,0 42,0 4,5 70/88 88,0 12 _ и _ + 7,0 10,0 44,0 4,5 72/90 91,0 13 _ " - . " 10,0 42,0 5,0 73/97 94,0 14 _ •75/98 + 7,0 10,0 44,0 4,5 После термостатирования при 1 75,О°С 96,0 II _ 0' + 6,0* — II __ і 15 Раствор 1 16 _ + 6,0 7,0 и _ + 9 С) 38,0 . 7,0 68/84 91 ,0 9,СЇ 40,0 6,5 72/88 94 ,0 .17 _ tl _ II _ + 6 9,С 39,0 6,5 63/86 93,0 ,1 8 _ II _ II _ + 7 ,0 9,С 38,0 7,0 71/89 94 ,0 _ It 20 " _ 21 " — " _ 22 _ t _ l и _ 19 + 6,0 J 10,0 41,0 6,0 65/84 94 ,0 + 7,0 _ 10,0 40,0 6,0 68/82 94 + 6 10,0 42,0 7,0 69/85 91 10,0 40,0 6,0 70/90 93 • + 7 П р и м е ч а н и е . о о о о Повышение рН бурового раствора производят добавками гидроокиси натрия. * f Т а б л и ц а Состав т, Добавка реагента, і капрон в, см V30 с нейлон А мг/см 2 дин/см2 Г 1 Исходный состав буррвого раствора 28,0 40,0 29/37 470 2 Раствор 1 +4,0% реагента 31,0 19,0 38/67 650 3 - " +5,0% 33,0 10,0 45/70 690 4 - " +6,0% 37,0 6,0 65/76 780 - " 5 13 14 1239142 •Продолжение табл.5 Состав Добавка реагента, В, 3 см /30 мг/см2 дин /см нейлон капрон + 7,0% 5,5 68/77 870 + 5,0% - " - 34,0 12,0 47/67 740 + 6,0% - " - 39,0 7,0 63/70 820 + 7,0% - " - 38,0 6,0 69/83 Р00 - " 40,0 В 9 Раствор 1 +5,0% реагента 10 11 41/64 790 37,0 7,5 55/73 830 " +7,0% 12,0 " +6,0% 33,0 42,0 6,5 77/83 900 12 5,0% - " - 36,0 10,5 38/69 750 13 6,0% - " - 40,0 7,0 45/72 800 14 7,0% - " - 40,0 5,5 54/75 800 После термостатирования при 175°С А 1 Раствор 1 +5 ,0% реагента 38,0 13,5 61/78 805 46,0 13,0 67/80 830 п и 2 - " +6,0% 3 - " +7,0% "44,0 12,5 70/83 850 4 - - - - + 5,0% -"- 47,0 12,0 62/85 800 5 - - - + 6,0% - - 41,0 10,5 68/87 840 6 - + 7,0% -"- 40,0 10,0 70/89 860 - П р и м е ч а н и е Редактор Н. Егорова Заказ 3355/21 _ її _ и Буровой раствор обработан предлагаемым реагентомстабилизатором в присутствии солей: А - MgCl2 (20,0 мас.%) и NaCl (25,0 мас.%); В - FeCl 3 (5,0 мас.%) и NaCl (25,0 мас.%). Составитель В. Борискина Техред Н.Бонкало Корректор С. Черни Тираж 644 Подписное Б И П Государственного комитета СССР НИИ по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 , * Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 L