способ предотвращения ферментативного разложения полисахарида в буровых растворах

Формула изобретения

Способ предотвращения ферментативного разложения полисахарида в буровых растворах путем введения в него бактерицидной добавки, отличающийся тем, что в качестве бактерицидной добавки используют полимеризованный мономер диметилдиамллиламмоний хлорида - водорастворимый полиэлектролит катионного типа в количестве 0,2 - 0,4 мас.% от объема бурового раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин с использованием буровых растворов, а именно к способам подавления микробиологической деструкции (гниение) безглинистого неполимерного бурового раствора на водной основе, содержащего полисахариды (крахмал и т.п.).

Известны три способа предотвращения ферментативного разложения полисахаридов в буровых растворах:

1. Увеличение щелочности бурового раствора до 11,5-12,0 pH.

2. Поддержание солености бурового раствора не ниже 20%.

3. Добавка к буровому раствору различных антиферментаторов (бактерицидов), подавляющих жизнедеятельность бактерий [1].

При первом способе отмечается, что увеличение pH выше указанных пределов малоэффективно из-за наличия в разрезе глинистых пород или присутствия в растворах хлоридов (CaCl₂ и MgCl₂), реагирующих с щелочами.

Второй способ более эффективен, особенно в сочетании с первым. При разбуривании соленосных отложений буровые растворы предварительно насыщаются солью и поэтому разложение полисахаридов, в частности крахмала, не происходит.

Третий способ применяется наиболее часто. В качестве антиферментаторов обычно используют хлорную известь, формалин, параформальдегида фенол, катапин и другие вещества, которыми непосредственно обрабатывается крахмальная суспензия.

Однако использование третьего способа ограничено из-за непродолжительности действия антиферментаторов крахмального реагента, что снижает технологические свойства бурового раствора. Указанные недостатки устранены в известном способе [2].

Способ предусматривает введение в буровой раствор крахмального реагента не менее 0,5% от массы бурового раствора, предварительно обработанного щелочной добавкой - щелочным стоком производства капралактама в количестве 0,5-2,0 мас.ч. к 1 мас.ч. крахмального реагента (аналог).

К недостаткам способа можно отнести большой расход щелочной добавки, а транспортировка с дальнего расстояния делает его дефицитным и дорогостоящим.

Известен также "Способ обработки бурового раствора, содержащего реагенты, подверженные микробной деструкции [3]- прототип.

Сущность способа заключается в том, что в буровой раствор вводятся бактерицидный реагент-тиазон - 3,5 - диметилтетрагидро- 1,35 - тиадиазинтиона в количестве не менее 0,5% от массы бурового раствора.

Указанный способ обладает преимуществами перед известными, однако его использование на нефтяных месторождениях Татарстана и Башкортостана и в других регионах, например, в Сибири ограничено из-за дефицитности и дороговизны (его доставка требует больших транспортных расходов), а также токсичности (требует особые меры предосторожности), поскольку он является фунгицидом (один из разновидностей гербицидов, применяемых в сельском хозяйстве). Выпускается в виде порошка, что требует дополнительную технологическую операцию для приготовления водного раствора для добавки к буровому раствору.

Цель изобретения - удешевление обрабатываемого раствора за счет использования местного реагента, обладающего малой токсичностью за счет снижения транспортных расходов и технологичности его использования.

Поставленная цель достигается тем, что в способе предотвращения ферментативного разложения полисахарида в буровых растворах путем введения в него бактерицидной добавки в качестве бактерицидной добавки используют полимеризованный мономер диметилдиаллиламмоний хлорида - водорастворимый полиэлектролит катионного типа в количестве 0,2-0,4 мас. % от объема бурового раствора.

Отличительные признаки предложения не являются идентичными и эквивалентными в сравнении со сходными признаками известных способов. Полимеризованный мономер диметилдиаллиламмоний хлорида, как показал обзор патентной и научно-технической литературы, для предотвращения ферментативного разложения полисахаридов в буровых растворах не использовался и, следовательно, по мнению авторов, предложение соответствует критерию "существенные отличия" изобретения.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Сначала готовят водный раствор полисахарида. К последнему относятся крахмал картофельный, кукурузный и т.п. Для этого в глиномешалку заливают воду до валов и при перемешивании засыпают крахмал в количестве, необходимым для получения раствора 3-5%-ной концентрации. При необходимости постепенно вводят расчетное количество щелочи в виде раствора и подогревают до температуры 80-90^oC.

Количество крахмала рассчитывают по формуле



где P - количество крахмала на одну глиномешалку, т;

V - объем глиномешалки, м³;

h₁ - концентрация крахмала в клейстере, %.

Крахмал картофельный выпускается по ГОСТ 7699-78, а крахмал кукурузный по ГОСТ 7697-82 в виде порошка.

Далее водный раствор крахмала вводят в любой буровой раствор, не содержащий в своем составе глину или полимер, после чего смесь тщательно перемешивают. Затем в полученный буровой раствор добавляют бактерицидный реагент-полимеризованный мономер диаметилдиаллиламмоний хлорида - водорастворимого полиэлектролита катионного типа в количестве 0,2-0,4 мас. % от объема бурового раствора, после чего их перемешивают.

Результат также не изменится, если водный раствор крахмала, предварительно обработанного с тем же расчетным количеством водорастворимого полиэлектролита катионного, добавить в буровой раствор.

Ограничение наличия в буровом растворе глины или полимера связано с несовместимостью их с водорастворимым полиэлектролитом катионного типа, взаимодействуя с последним, они резко снижают качество раствора, отрицательно сказываясь на структурно-реологических свойствах раствора.

Добавление бактерицида-водорастворимого полиэлктролита катионного типа менее 0,2 мас. % от объема бурового раствора неэффективно, а более 0,4% - экономически нецелесообразно.

Добавление указанного бактерицида в таких малых дозах в буровой раствор с целью предотвращения загнивания крахмала не оказывает отрицательного влияния на структурно-регологические свойства бурового раствора, а также на его стабильность. Полимеризованный мономер деметилдиаллиламмоний хлорида по качеству соответствует требованиям ТУ-6-05-2009-86, выпускается в виде жидкости Стерлитамакским ПО "Каустик". Он неограниченно растворим в воде, не горюч, невзрывоопасен, малотоксичен и не имеет неприятного запаха.

Экспериментальные исследования способа в лабораторных условиях показали хорошие результаты. В таблице отражены результаты лабораторных испытаний.

Исследованию подвергались две разновидности полисахаридов, предварительно сваренных, кукурузного и картофельного крахмалов, 3%-ные водные растворы.

Как видно из таблицы, 3%-ный водный раствор кукурузного крахмала без добавки бактерицида начал разлагаться уже на 5-й день, о чем свидетельствовало появление мелких пузырьков и запаха, тогда как при добавлении 0,2% бактерицида - водорастворимого полиэлектролита катионного (ВПК), по предлагаемому способу, пузырьков и запаха не было к концу второго месяца.

У водного раствора картофельного крахмала разложение началось на 8-й день, тогда как с добавлением 0,2% бактерицида (ВПК) разложение не происходило и в течение 50 суток.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

Использование способа позволит значительно удешевить обрабатываемый раствор за счет исключения дефицитных дорогостоящих и токсичных для здоровья реагентов, используемых в качестве бактерицида. К сведению, в настоящее время на буровых Татарстана используются для этих целей реагенты, завозимые из-за рубежа за валюту.

Добавляемый предлагаемым способом бактерицидный реагент малотоксичен и недефицитен, а выпуск ВПК в виде жидкости делает его технологичным при приготовлении бурового раствора, кроме того, его использование положительно сказывается дополнительно и на повышении показателей работы долота.