способ получения бурового концентрата

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУРОВОГО КОНЦЕНТРАТА, включающий приготовление смеси из жидкого стекла, функционального и кислого компонентов, отличающийся тем, что способ дополнительно включает брикетирование смеси, которая дополнительно содержит тонкодисперсную добавку в количестве не менее 0,25% от массы функционального и кислого компонентов, а жидкое стекло при приготовлении смеси вводят после смешения тонкодисперсной добавки, функционального и кислого компонентов в количестве 0,1 - 1 мас.ч на 1 мас.ч. смеси, причем количество кислой добавки выбирают исходя из обеспечения рН 10%-ной суспензии из смеси до введения жидкого стекла не более 6.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к буровым технологическим жидкостям.

Известен способ повышения степени обезвоживания твердой фазы буровых растворов путем обработки ее жидким стеклом и гидролизным лигнином. Он может быть использован для приготовления буровых концентраторов на основе твердой фазы буровых растворов [1] Однако качество таких концентраторов низкое.

Известен способ получения комбинированного реагента для обработки бурового раствора, включающий приготовление смеси раствора олеиновой кислоты и жидкого стекла с последующим введением в нее борной кислоты, триполифосфата натрия и углещелочного реагента [2] Данный реагент обладает высокими ингибирующими и разжижающими свойствами. Вместе с тем, он представляет собой суспензию с содержанием твердой фазы не более 46% что существенно повышает затраты на его транспортировку.

Достигаемый предлагаемым способом технический результат заключается в улучшении товарного вида концентрата (БК) за счет снижения влажности при одновременном повышении его эффективности. Способ заключается в последовательном осуществлении операций:

а) приготовление смеси, состоящей из тонкодисперсной добавки, функционального и кислого компонентов.

Содержание функционального компонента в БК выбирают исходя из обеспечения требуемых показателей свойств буровых технологических жидкостей (БТЖ). В качестве функционального компонента можно использовать реагенты различного состава и свойств, предназначенные для обработки буровых технологических жидкостей (стабилизаторы, разжижители, смазочные добавки и т.д.), а также смеси сложного состава и т.д.

Содержание тонкодисперсной добавки выбирают исходя из условия получения консистенции смеси, обеспечивающей ее брикетирование. В зависимости от содержания твердой фазы в смеси до введения в нее тонкодисперсной добавки, потребное количество последней должно быть не менее 0,25% от массы функционального и кислого компонентов. В качестве тонкодисперсной добавки используют торф, асбест, сапропель, глинопорошок, шлам-лигнин, материал буферный порошкообразный БП-100 и другие аналогичные материалы.

Кислая добавка может быть представлена как минеральными и органическими кислотами и кислыми солями, так и другими веществами, имеющими кислую реакцию, совместимыми с остальными компонентами смеси, в частности с функциональным. Содержание кислой добавки подбирают из условия обеспечения рН 10% -ной водной суспензии смеси не более 6;

б) обработка смеси жидким стеклом в количестве от 0,1 до 1 мас.ч. на 1 мас.ч. смеси;

Жидкое стекло или его заменители, в том числе отходы и полупродукты промышленного производства, можно использовать как в товарном, так и в разбавленном виде.

в) брикетирование концентрата путем высушивания в матрице произвольной формы.

При расчете компонентного состава концентрата влажность ингредиентов во внимание не принималась. Поэтому в нижеприведенных примерах масса компонентов указана с учетом их естественной влажности.

П р и м е р. К 25 г реагента-стабилизатора КМЦ-600 добавили последовательно при перемешивании 2 г казеина и 100 г сапропеля (суспензия имеет рН 5,4). Затем смесь (127 г) обработали равномерно по всему объему товарным жидким стеклом в количестве 50,4 г, что составляет 0,4 мас.ч. на 1 мас.ч. смеси и брикетировали.

При экспериментальной проверке способа в качестве функциональных компонентов использовали помимо КМЦ смазочную добавку ВПК-402 (полиметилдиаллил аммонийхлорид), представляющую собой катионактивный водорастворимый жидкий полимер плотностью 1085 кг/м³, порошкообразный реагент ФХЛС (феррохромлигносульфонат), используемый для регулирования реологических свойств буровых технологических жидкостей, и полимерлигносульфонатный буровой раствор на основе полиэтиленоксида ПЛБР, то есть смесь сложного состава. В качестве кислого компонента использовали казеин, моноцинкфосфат (МЦФ),борную (БК) и ортофосфорную (ОФК) кислоты, а тонкодисперсной добавки шлам-лигнин (ШЛ), торф, БП-100 и сапропель (СП). Составы исследованных БК приведены в табл.1.

БК предназначены в первую очередь для приготовления и обработки буровых растворов. Поэтому эффективность концентраторов проверяли путем измерения параметров буровых растворов, приготовленных путем растворения 100 г концентрата в 1 л воды. Измеряли плотность p, водоотдачу B, условную вязкость УВ, статическое напряжение сдвига СНС и коэффициент трения К_тр буровых растворов.

Из анализа результатов исследований (табл.2) следует, что технологические свойства буровых растворов, приготовленных из БК, полученных настоящим способом, имеют удовлетворительные технологические свойства (опыты 1-3, 9). При невыполнении хотя бы одного из условий, указанных в формуле изобретения, имеет место отрицательный результат. Так, в опыте 4 концентрат не подвергался брикетированию, буровой раствор был приготовлен сразу после обработки смеси жидким стеклом. Параметры бурового раствора в этом случае значительно хуже, чем в опытах 1-3. Аналогичные результаты получены и при смешении жидкого стекла с казеином с последующим вводом КМЦ и сапропеля (опыт 5), а также при рН < 6 для 10%-ной суспензии концентрата (опыт 8, табл.1 и опыт 12, табл.2).

На основе БК можно приготавливать утяжеленные буровые технологические жидкости (опыт 6). Специфические свойства функциональных компонентов, например смазывающая способность (опыт 7), в результате осуществления способа сохраняются.

Буровой концентрат БК-4 (табл. 1, опыт 4) использовался в качестве пластифицирующей добавки для приготовления тампонажного раствора. Введение 1%-ного концентрата в жидкость затворения позволило увеличить по сравнению с образцом, содержавшим такое же количество того же концентрата, но не подвергавшегося брикетированию, растекаемость раствора с 15 до 21 см, при одновременном увеличении прочности цементного образца при изгибе после двух суток твердения с 1,2 до 2,4 МПА.

Предлагаемый способ можно использовать для утилизации отработанных буровых растворов путем приготовления на их основе концентратов. Для этого в отработанный буровой раствор вводят последовательно тонкодисперсную и кислую добавки, перемешивают, а затем осуществляют обработку жидким стеклом и брикетирование. Так, в опыте 8 (табл.2) приведены параметры полимерлигносульфонатного бурового раствора ПЛБР, а в опыте 9 свойства того же раствора, после приготовления на его основе бурового концентрата по рецептуре 7 (табл. 1). В результате растворения концентрата в воде получен буровой раствор, превосходящий по своим свойствам исходный.

Предлагаемый способ является новым, так как указанная в формуле изобретения совокупность признаков неизвестна. Он имеет изобретательский уровень поскольку для специалиста возможность получения указанного технического результата данной совокупностью признаков явным образом не следует из уровня техники. Промышленная применимость способа подтверждена экспериментально.