Для обработки буровых растворов

 

Химической обработкой называется процесс добавления в глинистый раствор веществ, обеспечивающих получение промывочной жидкости определенных параметров, соответствующих требованиям геолого-технического наряда. Химическая обработка производится химическими реагентами, которыми в бурении называются вещества, добавляемые к промывочным жидкостям для придания им определенных качеств. Химическая обработка промывочной жидкости делится на первичную и повторную.

Первичная обработка проводится с целью получения глинистого раствора, имеющего определенные заданные параметры. Повторные обработки проводятся в процессе бурения скважины для поддержания тех параметров раствора, которые были получены при первичной обработке.

При подборе рецептур для химической обработки промывочных жидкостей соблюдают три основных условия:

1. Цель химической обработки – достичь требуемых параметров при минимальном расходе химических реагентов и воды.

2. Заранее определенных рецептур для повторной химической обработки раствора не существует. Рецепт обработки и абсолютные количества реагентов зависят от большого количества факторов, не поддающихся учету, поэтому предварительная лабораторная проверка рецептуры обязательна. Накопленный опыт помогает выбрать реагенты, которые при бурении определенного интервала дают наибольший эффект.

3. Рецепт обработки подбирают при возможно более полном сохранении условий, присущих данной скважине (давление, температура). Химические реагенты, утяжелители и вода должны применяться те же, что и на бурящейся скважине.

При подборе рецептуры для снижения вязкости или СНС прежде всего следует оценить содержание в растворе твердой глинистой фазы. При высоком содержании (избытке) глины проба глинистого раствора перед добавкой реагентов разбавляется водой. Для получения правильных результатов при подборе рецептуры глинистый раствор после добавки химических реагентов необходимо подвергать тщательному размешиванию при помощи лабораторной высокооборотной механической мешалки.

Существуют многочисленные классификации химических реагентов (по химсоставу, назначению, растворимости, солестойкости, термостойкости и т.д.). В практике бурения химические реагенты подразделяются на следующие три группы:

· Понизители вязкости - на основе гуминовых кислот; на основе лигносульфонатов; на основе естественных и синтетических танинов; на основе лигнинов; неорганического вида.

· Понизители водоотдачи - из материалов растительного происхождения; на основе лигносульфонатов; на основе акриловых полимеров.

· Реагенты и добавки специального назначения - комбинированного (многоцелевого) действия; ингибиторы; смазывающие добавки; поверхностно-активные вещества (ПАВ); пеногасители; инертные наполнители; соли; кислоты.

 

 

Понизители вязкости

Реагенты на основе гуминовых кислот. В природе гуминовые вещества образуются из растительных материалов путем медленного обуглевоживания лигнина.

Углещелочной реагент (УЩР) является понизителем вязкости буровых растворов, но, в зависимости от содержания в нем гуминовых веществ, может также служить и в качестве понизителя водоотдачи. Основой УЩР являются натриевые соли гуминовых кислот, представляющих собой смесь органических веществ сложного строения.

Приготовление УЩР сводится к воздействию щелочи на бурый уголь, содержание гуминовых кислот в котором должно быть около 35 %. Качество готового реагента зависит от содержания гуминовых и желатинозных веществ. Желатинозные вещества являются носителями вязкости. Чтобы активизировать УЩР как понизитель вязкости, готовый реагент перед употреблением должен быть выдержан в емкости в течение 24 ч, в результате чего желатинозные вещества осаждаются на дно емкости. Если УЩР применяют с целью снижения водоотдачи бурового раствора, то желатинозные вещества не отделяются.

При многократных добавках УЩР к промывочной жидкости она теряет восприимчивость к этому реагенту. Для восстановления восприимчивости необходимо временно перейти на обработку промывочной жидкости другим реагентом или произвести ее известкование, либо готовить реагент с добавкой извести (до 3-5 % к весу сухих материалов). Часто успех достигается снижением рН раствора до 9-9,5.

В настоящее время УЩР выпускается в порошкообразном виде. До освоения выпуска порошкообразного УЩР реагент готовился непосредственно на буровых из бурого угля и каустической соды (в соотношении сухих веществ 5 : 1) с концентрацией бурого угля от 10 % до пастообразного состояния реагента.

Порошкообразный УЩР получают путем смешивания бурого угля с концентрированной щелочью в соотношениях от 15 : 2 до 10 : 2,5. Предварительно бурый уголь подсушивается до влажности 10-15 % и измельчается в помольных агрегатах. Сухой порошок подается дозатором в смеситель непрерывного действия, где орошается концентрированной 40-45 %-ной каустической содой. Готовый УЩР (сухой на ощупь порошок от темно-корич­невого до черного цвета влажностью до 20-25 %) упаковывается в бумажные мешки.

Приготовление жидкого УЩР для обработки бурового раствора сводится к перемешиванию в глиномешалке порошка УЩР с водой, при этом концентрация порошка выбирается в зависимости от назначения реагента. При необходимости сохранения удельного веса обработка промывочной жидкости может быть проведена сухим УЩР путем введения порошка реагента непосредственно в циркуляционную систему.

УЩР хорошо совместим с большинством реагентов, применяемых в бурении, и предназначен для работы в неминерализованных и слабоминерализованных (содержание NaCl до 2 %) промывочных жидкостях. УЩР часто применяется для снижения вязкости и водоотдачи в составе растворов специального назначения, а также при использовании естественных растворов (глинистых, глинисто-карбонатных и др.). Для повышения эффективности действия УЩР его наиболее часто используют совместно с кальцинированной содой, если нет противопоказаний по ее применению.

С ростом температуры выше 140 °С эффективность УЩР значительно снижается даже при обработке пресных промывочных жидкостей. Этот недостаток устраняется путем добавления к буровому раствору небольших количеств (1-2 кг на 1 м³ раствора) хроматов или бихроматов натрия или калия. При этом показатели промывочной жидкости, в частности вязкость и водоотдача, легко регулируются в широком диапазоне температуры (до 200 °С). Значение предельного СНС остается близким к нулю, и для его повышения требуются различные добавки, например, бентонитовая глина.

При слабой минерализации промывочной жидкости (содержание NaCl свыше 1 %, но не более 3 %) совместно с УЩР следует вводить небольшие добавки гипана и нитролигнина (соответственно 3-5 л и 1,0-1,5 кг на 1 м³ циркулирующего раствора). При необходимости повышения вязкости и СНС в глинистые растворы, обработанных УЩР, добавляется каменная соль (1-3 %).

Гуматный реагент также можно получить, используя местное сырье – торф. Торфощелочной реагент (ТЩР) приготавливают по аналогии с УЩР (примерно при тех же соотношениях торфа и щелочи – на 1 м³ ТЩР необходимо 100 кг торфа, считая на сухой продукт и 20 кг каустической соды). Торф должен содержать не менее 35 % гуминовых кислот. По своему действию на свойства промывочных жидкостей ТЩР практически не отличается от УЩР, а иногда и превосходит его. ТЩР может быть приготовлен в сухом виде и упакован в мешки, однако централизованно в настоящее время не выпускается. При необходимости (отсутствие УЩР) для приготовления ТЩР в условиях буровой может быть рекомендован следующий порядок.

1. Четырехкубовая глиномешалка наполовину (2 м³) заполняется водой, в которой растворяется 70-90 кг каустической соды.

2. После размешивания щелочи в глиномешалку выгружают 400 кг торфа (в пересчете на сухое вещество).

3. После часового перемешивания глиномешалку доливают водой до полного объема и продолжают перемешивание еще в течение часа.

4. Готовый реагент сливают в емкость и дают ему отстоятся в течение 24 ч.

При снижении водоотдачи ТЩР применяют вместе с осадком, при необходимости снижения вязкости следует использовать отстоявшийся реагент без осадка. Для ускорения приготовления ТЩР и улучшения его качества воду, используемую для затворения реагента, рекомендуется подогревать.

Сульфированный нитрогуматный реагент (СНГР) является продуктом окисления бурого угля 8 %-ной азотной кислотой при температуре 50-60 °C. Далее продукт реакции подвергается сульфированию бисульфатом натрия в присутствии щелочи.

СНГР по сравнению с УЩР более эффективно снижает вязкость и СНС, сочетается с известковой обработкой и имеет повышенную термостойкость.

Реагенты на основе лигносульфонатов. К лигносульфонатам относятся сульфит-спиртовая барда (ССБ) и ее модификация. Лигносульфонаты, в большей или меньшей степени, способны к вспениванию промывочной жидкости, поэтому при их применении следует использовать пеногасители.

Сульфит-спиртовая барда (ССБ) или литейный концентрат (литейный крепитель) – многотоннажный отход целлюлозно-бумаж­ной промышленности, представляет собой смесь различных лигносульфоновых кислот или их солей, а также содержит примеси других веществ. Поставляется в жидком или порошкообразном виде.

Высокий разжижающий эффект ССБ обеспечивает в высокоминерализованных растворах, а также при совместных добавках с поливалентными веществами, например, при известковании промывочных жидкостей и в хлоркальциевых растворах. Разжижающая способность ССБ возрастает с ростом щелочности (рН) бурового раствора, поэтому ССБ, как правило, используют в виде щелочных растворов при соотношении с каустической содой от 15 : 1 до 3 : 1. При использовании ССБ в соленых растворах количество щелочи уменьшается. В соленых растворах ССБ является хорошим стабилизатором, наряду с вязкостью активно снижая водоотдачу. Целесообразно применение ССБ в качестве добавки к УЩР (5-10 % к весу сухого вещества) с целью улучшения разжижающей способности и повышения солестойкости последнего. При обработке пресных промывочных жидкостей ССБ малоэффективна, а способность реагента образовывать устойчивую пену в глинистом растворе делает ССБ малопригодной для практического использования. В настоящее время, превалирующее значение имеет не ССБ, а продукты ее модификации конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ), ФХЛС и т.д.

Окзил – окисленно-замещенный лигносульфонат (хромлигносульфонат), получаемый методом обработки 20-30 %-ных сульфитных щелоков (ССБ и другие отходы целлюлозно-бумажного производства) водными растворами солей шестивалентного хрома в кислой среде (рН = 1-2). Может поставляться в виде темно-коричневой слабокислой жидкости (рН = 4) 25 %-ной концентрации с удельным весом 1,15 г/см³ или в виде порошка. Порошок окзила имеет коричневый цвет, влажность 3-6 %, насыпной вес 0,35-0,40 кг/л, не гигроскопичен, не слеживается, хорошо растворим в пресной и соленой воде.

Окзил – высокоактивный понизитель вязкости глинистых суспензий, хорошо проявляет разжижающее действие при обычных и повышенных температурах, в пресной и минерализованной среде. Успешно применяется при бурении в различных геологических условиях: в аргиллитах и глинистых сланцах, склонных к осыпанию, высококоллоидных глинах, загущающих промывочные жидкости, гипсосодержащих породах, для обработки промывочных жидкостей с удельным весом выше 2,0 г/см³, приготовленных на морской воде.

Оптимальные добавки окзила, обусловливающие эффективное снижение вязкости и предельного СНС, колеблются от десятых долей до 1 % (в пересчете на сухое вещество) в зависимости от минерализации промывочной жидкости, содержания в ней твердой фазы, забойной температуры и т.д. В связи с тем, что окзил обладает слабокислой реакцией, необходимо при его применении вводить щелочь. Наилучшие результаты достигаются при раздельном введении окзила и каустика в промывочную жидкость. Наиболее эффективную разжижающую способность окзил показывает при увеличении щелочности бурового раствора до рН ≥ 9-10. При термическом воздействии разжижающая способность окзила усиливается. Термостойкость пресных промывочных жидкостей при обработке окзилом возрастает до 200 °С, а минерализованных и гипсовых до 160-170 °С.

При обработке минерализованных буровых растворов добавки окзила повышают эффективность действия других реагентов (КССБ, КМЦ, гипана и т.д.). Кроме того, окзил при содержании его в промывочной жидкости от 0,5 до 1,0 % проявляет стабилизирующие свойства н снижает водоотдачу. Реагент обладает достаточно высокой эмульгирующей способностью. Обладая интенсивной разжижающей способностью, окзил значительно повышает глиноемкость растворов, что позволяет регулировать удельный вес промывочных жидкостей путем увеличения в них содержания твердой фазы. При обработке промывочной жидкости окзил можно вводить в том виде, в котором он поставляется от промышленности, а также разбавленным с водой в соотношении 1 : 6. При этом введение щелочи лучше, как было указано выше, производить раздельно. Выбор оптимальной добавки окзила и способ его введения определяется опытным путем.

Феррохромлигносульфонат (ФХЛС) получают путем обработки сульфит-спиртовой барды серно-кислыми солями трехвалентных хрома и железа. Изменяя соотношение между количествами катионов хрома и железа, можно изменять свойства реагента. При увеличении количества катионов хрома ФХЛС приобретает в основном свойства понизителя вязкости, а при увеличении катионов железа – понизителя водоотдачи. ФХЛС рекомендуется применять для обработки пресных и слабоминерализованных промывочных жидкостей с целью повышения их термостойкости, снижения вязкости, СНС (или водоотдачи), а также для регулирования свойств гипсовых и хлоркальциевых глинистых растворов. ФХЛС пока единственный реагент, способный снижать вязкость гипсовых растворов, что способствует их широкому использованию.

Реагенты на основе естественных и синтетических танинов. Танины – сложные органические соединения, входящие в состав большинства растений и относящиеся к классу полифенолов. Извлечение танинов из растительного сырья производится с помощью воды при высоких температуре и давлении с последующим упариванием и высушиванием продукта. Кроме получения естественных танинов налажено производство синтетических танинов или синтанов. В результате синтеза танинов получаются различные продукты, применяемые в бурении в качестве понизителей вязкости промывочных жидкостей. Все танины вызывают пенообразование буровых растворов, поэтому при их применении всегда необходимо иметь реагенты-пеногасители.

Полифенол лесохимический (ПФЛХ) получают путем формальдегидной конденсации экстракта кислой воды, являющейся отходом при газификации древесины, с последующей обработкой продукта формалином и сульфитом. По внешнему виду ПФЛХ представляет собой твердую, пенообразную массу от темно-коричневого до черного цвета, с влажностью не более 15 %. Поставляется в деревянных барабанах или бумажных мешках. При температуре 25-30 °C ПФЛХ размягчается и приобретает вид сильновязкого битума. ПФЛХ хорошо растворяется в воде. Для обработки промывочных жидкостей ПФЛХ применяют в виде водного щелочного раствора обычно 5-10 %-ной концентрации. При необходимости можно использовать реагенты и с более высокой концентрацией ПФЛХ. Соотношение ПФЛХ и щелочи изменяется от 1 : 0,1 до 1 : 0,5 (воздушно-сухие вещества). Оптимальное количество щелочи определяется опытным путем. ПФЛХ совместим со всеми применяемыми реагентами и добавками к буровым растворам.

ПФЛХ является несолестойким реагентом, поэтому рекомендуется к применению при обработке пресных, слабоминерализованных и известковых растворов, утяжеленных и неутяжеленных, в качестве понизителя вязкости. Недостаток ПФЛХ – способность вспенивать буровые растворы, поэтому его добавки необходимо осуществлять совместно с пеногасителем.

Реагенты на основе лигнинов. Лигнин входит в состав древесины и различных веществ растительного происхождения. Содержание лигнина в древесине колеблется от 35 до 90 %. Он является химически инертным материалом, но в настоящее время найдены способы его активизации, что делает возможным его применение в народном хозяйстве. В частности, окисленные лигнины применяют при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве понизителей вязкости при обработке промывочных жидкостей. В зависимости от способа переработки древесины и применяемого окислителя получают различные формы лигнина. Его применение для обработки не вызывает вспенивания промывочных жидкостей.

Нитролигнин приготавливают путем обработки гидролизного лигнина разбавленной или концентрированной азотной кислотой. Реагент представляет собой порошкообразный продукт тонкого помола светло-коричневого цвета, не растворимый в воде. Поставляется в бумажных мешках с влажностью не более 60 %. Для обработки глинистых растворов нитролигнин применяют в виде водно-щелочных растворов с концентрацией 5-10 %. Соотношение лигнина и щелочи – от 1 : 0,1 до 1 : 0,5 в зависимости от состава глинистого раствора, его щелочности и требуемой вязкости.

Рецептуру реагента и его количество в каждом отдельном случае уточняют на пробах растворов, отобранных из скважины, в которых предполагают проводить обработку раствора. Наиболее часто применяют реагент концентрацией 5 % при соотношении лигнина и щелочи 1 : 0,3. Нитролигнин совместим со всеми известными реагентами и добавками, используемыми для глинистых растворов, и применяется для обработки неминерализованных и известковых промывочных жидкостей. Добавки его в количестве 0,2-0,5 % эффективно снижают вязкость и предельное CHС. Нитролигнин эффективен и при обработке минерализованных буровых растворов, но расход реагента в этом случае возрастает.

Хлорлигнин является одним из видов окисленного лигнина и получается путем хлорирования гидролизного лигнина хлорной водой (1 : 10). Готовый продукт хлорлигнин представляет собой сыпучую, желтовато-коричневую массу (типа опилок), легко растворимую в щелочной среде. Для обработки глинистого раствора хлорлигнин применяется в виде 5 %-ного водного раствора при соотношении со щелочью от 1 : 0,3 до 1 : 0,5. Добавляется в количестве от 0,1 до 0,5 % (из расчета на сухое вещество) к объему промывочной жидкости.

От других реагентов-разжижителей хлорлигнин отличается простотой приготовления водных растворов: удобством загрузки в глиномешалку; быстротой растворения (15-20 мин); отсутствием вспениваемости раствора; высокой разжижающей способностью превосходящей ССБ и ПФЛХ.

Игетан получается окислением нитролигнина кислородом воздуха в слабощелочной среде. Игетан – водорастворимая (на 80-90 %), дешевая, легко изготавливаемая модификация гидролизного лигнина. Выпускается в виде темно-коричневого, даже черного порошка, с содержанием сухих веществ не менее 80 %, рН 10-20 %-ного водного раствора в пределах 8 ± 0,4.

Игетан является активным понизителем вязкости, особенно в условиях кальциевой агрессии – в этом случае он более эффективен, чем сунил и нитролигнин. К достоинствам игетана относится возможность ввода его в промывочную жидкость в порошкообразном виде. Это важно при обработке утяжеленных глинистых растворов, когда необходимо стремиться к сохранению плотности буровой жидкости. Кроме того, игетан проявляет стабилизирующие свойства и снижает водоотдачу промывочных растворов даже в условиях солевой агрессии (при содержании соли в фильтрате до 3,5-4,0 %). При этом расход реагента повышается.

Обычно игетан применяется для химической обработки в виде 10 или 20 %-ного водного раствора. Реагент способен эффективно работать при рН = 8-10. Активность игетана снижается при рH промывочной жидкости 6-7, а при рН = 10 происходит иногда даже загустевание глинистого раствора. Рекомендуемая добавка для эффективного разжижения промывочных жидкостей составляет 0,2-0,5 % игетана.

 

 

Понизители водоотдачи

Реагенты из материалов растительного происхождения. К реагентам этого типа, применяемым в бурении для снижения водоотдачи промывочных жидкостей, относятся карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), сульфоэфирцеллюлоза (СЭЦ), этансульфонатцеллюлоза (ЭСЦ), крахмальный и водорослевый реагенты.

Карбоксиметилцеллюлоза – простой эфир целлюлозы гликолиевой кислоты - является продуктом взаимодействия щелочной целлюлозы и монохлорацетата натрия. Это порошкообразный препарат белого цвета с влажностью не более 10 %. С химической точки зрения КМЦ характеризуется степенью этерификации (СЭ) и степенью полимеризации (СП). Степень этерификации влияет на растворимость КМЦ в воде. При СЭ-50 КМЦ хорошо растворима в воде и щелочных растворах и нерастворима в кислотах и спиртах. Степень полимеризации (СП) характеризует эффективность КМЦ как реагента-понизителя водоотдачи, и чем выше СП, тем более эффективен препарат. КМЦ маркируют по величинам СЭ и СП: КМЦ-85/250; 85/350; 65/500; 85/600. Для бурения применяется маркировка по СП при СЭ = 80-90: КМЦ-250; 350; 500; 600.

Наибольшая эффективность снижения водоотдачи проявляется при рН промывочной жидкости 8-10. При рН < 8 расход КМЦ значительно увеличивается. При температуре около 130 °С наступает деструкция (термическое разложение) КМЦ и реагент теряет свою стабилизирующую способность. При обработке КМЦ минерализованных жидкостей происходит не только снижение водоотдачи, но и вязкости, а также предельного СНС, что не всегда желательно. В этом случае в раствор вводят другие добавки, например, окисленный петролатум, силикат натрия, палыгорскит и т.д. Интенсивность повышения вязкости неминерализованных растворов увеличивается с ростом СП препарата.

КМЦ не подвержено ферментации (брожению) и не вспенивает буровых растворов. Она совместима с большинством реагентов (кроме хроматов, особенно при повышенных температурах), применяемых в практике бурения. Совместные добавки КМЦ с УЩР, гипаном, КССБ и др. увеличивают эффективность обработки.

Характеристика КМЦ различных степеней полимеризации следующая:

1. КМЦ-250 – низковязкий препарат, предназначенный для снижения водоотдачи пресных и слабоминерализованных (содержание NaCl 5-7 %) утяжеленных растворов. Расход реагента 20-30 кг сухого КМЦ на 1 м³ обрабатываемого раствора. Применение КМЦ-250 малоэффективно при наличии кальциевой и магниевой агрессии.

2. КМЦ-350 – средневязкий препарат, предназначенный для снижения водоотдачи среднеминерализованных (до 10-15 % NaCl) как утяжеленных, так и неутяжеленных промывочных жидкостей. Оптимальные добавки КМЦ-350 колеблются в пределах 15-25 кг на 1 м³ обрабатываемого раствора в зависимости от степени минерализации. При повторных обработках расход реагента не превышает 8-12 кг на 1 м³ раствора. Предельная температура применения КМЦ-350 приблизительно 130 °С. Эффективность действия КМЦ снижается с ростом содержания солей кальция или магния.

3.КМЦ-500 предназначается для снижения водоотдачи высокоминерализованных (вплоть до полного насыщения), высококальциевых (ВКР), гипсовых, малосиликатных и других промывочных жидкостей. Предельная температура применения КМЦ-500 до 150 °С. Расход КМЦ-500 в 1,8-2 раза меньше, чем КМЦ-350.

Вследствие высокой водорастворимости препарат КМЦ-500 может быть применен для обработки промывочной жидкости в сухом виде. Ввод КМЦ без предварительного растворения упрощает процесс обработки, уменьшает затраты времени и средств на обработку, способствует сохранению удельного веса промывочной жидкости.

4. Препарат КМЦ-600 прошел промышленные испытания. Результаты испытаний показывают, что при сопоставимых условиях бурения расход КМЦ-600, необходимый для снижения водоотдачи высокоминерализованных промывочных жидкостей, при температурах 130-150 °С примерно в 1,5-1,6 раза меньше расхода КМЦ-500. Предельная температура применения КМЦ-600 до 180-190 °С. Особенно эффективен препарат в высококальциевых, гипсовых и малосиликатных растворах. Оптимальные добавки КМЦ-600 в зависимости от минерализации промывочной жидкости и температуры: 7-15 кг при первичной, и 3-6 кг – при повторной обработках на 1 м³ циркулирующей промывочной жидкости.

Крахмал относится к числу естественных полисахаридов и применяется в бурении для снижения водоотдачи, главным образом минерализованных промывочных жидкостей. Реагент применяется в виде щелочного раствора – клейстера. Крахмал растворяется в щелочной среде при соотношении крахмала и щелочи от 1 : 0,1 до 1 : 0,4.

В среднем для клейстеризации крахмала требуется 10-15 % щелочи (из расчета на сухой крахмал). С увеличением минерализации раствора или воды, идущей на приготовление реагента, добавка щелочи повышается до 20-40 %. Оптимальная добавка каустика определяется лабораторным путем. Концентрация крахмала в крахмальном реагенте не должна превышать 6-10 % для сохранения текучести реагента.

Приготовление крахмального реагента производят следующим образом: в глиномешалку заливают воду и при перемешивании добавляют расчетное количество крахмала и лишь затем каустическую соду в виде раствора. При использовании минерализованной воды крахмал засыпают в глиномешалку после добавки каустика.

Крахмальный реагент подвержен ферментации (загниванию), в связи с этим создавать запасы готового реагента не рекомендуется из-за возможной порчи. По этой же причине свойства промывочных жидкостей, через некоторое время после обработки их крахмалом, могут ухудшиться, что проявляется во вспенивании раствора. Это сопровождается появлением устойчивого неприятного запаха. Улучшить свойства промывочной жидкости, в которой начался процесс ферментации крахмала, практически невозможно. Обычно такая жидкость подлежит полной замене. Предотвратить ферментативное разложение крахмала в промывочных жидкостях можно путем увеличения щелочности раствора (до рН = 11,5-12) или солености (до 20 %). Лучшие результаты достигаются при применении антиферментаторов (хлорная известь, формальдегид, формалин, фенол, катапин А и др.).

При обработке высокоминерализованных промывочных жидкостей расход крахмального реагента колеблется от 12 до 30 кг (в пересчете на сухое вещество) на 1 м³. При повторных обработках расход снижается в 2-3 раза. С повышением температуры раствора более 100 °С применение крахмального реагента не рекомендуется из-за его полного гидролиза и потери стабилизирующих свойств.

Модифицированный крахмал представляет собой хорошо растворимый в холодной воде и глинистом растворе порошок. Может вводиться непосредственно в циркулирующую промывочную жидкость без добавки щелочи. Обладает высокой ферментативной устойчивостью. Модифицированный крахмал является высокоэффективным защитным реагентом, обеспечивающим низкую водоотдачу промывочных растворов любой минерализации, но при pН ≤ 7 происходит гидролиз модифицированного крахмала и он теряет свои стабилизирующие свойства.

Оптимальные добавки модифицированного крахмала при первичной обработке не превышают 25 кг на 1 м³ обрабатываемого раствора, а при повторных обработках расход реагента – 3-7 кг. Модифицированный крахмал хорошо совместим с другими химическими реагентами, применяемыми в бурении.

Реагенты на основе лигносульфонатов. Конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ) - продукт взаимодействия сульфит-спиртовой барды (ССБ) или сульфит-целлюлозного экстракта (СЦЭ) с формалином или фурфуролом при рh среды ≤ 7 и температуре 90-95 °С с последующей нейтрализацией щелочью. КССБ – жидкость темно-коричневого цвета плотностью 1,11-1,18 г/см³, с содержанием сухих веществ 23-25 % и величиной рН = 8-9. Чаще поставляется в сухом виде. Основное назначение – снижение водоотдачи пресных, известковых, гипсовых, слабоминерализованных и хлоркальциевых промывочных жидкостей. Кроме того, КССБ – активный понизитель вязкости.

В случае пенообразования необходимо применять пеногасители.

Порошкообразный реагент применяется в виде водного раствора 20-25 %-ной концентрации или непосредственно вводится в циркулирующую жидкость без предварительного растворения. КССБ совместима со всеми, кроме УЩР, реагентами и добавками, которые применяются для обработки глинистых растворов. Растворы, содержащие УШР, плохо поддаются обработке КССБ.

В настоящее время промышленностью выпускается КССБ трех марок:

КССБ-1 – содержит небольшое количество фенолов и рекомендуется для обработки пресных, слабоминерализованных и известковых промывочных жидкостей в условиях невысокой забойной температуры. Оптимальные добавки КССБ-1 изменяются в пределах 1-3 % сухого реагента от объема бурового раствора;

КССБ-2 – содержит повышенное количество фенолов, что повышает термо- и солеустойчивость реагента, делает возможным его применение для стабилизации хлоркальциевых и гипсовых растворов при забойных температурах до 120-130 °С. Оптимальные добавки КССБ-2 – 1-3 % сухого вещества на 1 м³. Для разжижения промывочных жидкостей – 1-5 % сухого реагента на 1 м³ раствора;

КССБ-3 – содержит соли хроматов и изополихроматов, что способствует повышению термостойкости реагента до 200 °С. Основное назначение реагента КССБ-З – снижение водоотдачи пресных и слабоминерализованных растворов при бурении скважин с высокими забойными температурами. Расход реагентов при температурах до 150 °С – 1-2 %, при более высоких – 3-3,5 % на 1 м³. Для разжижения промывочных жидкостей расход КССБ-З в пять раз меньше расхода, необходимого для снижения водоотдачи.

Реагенты на основе акриловых полимеров. Акриловые полимеры (полиакрилонитрил, полиакриламид) отличаются высокой стойкостью к термическому разложению. В бурении используются в основном различные продукты их гидролиза – понизители водоотдачи, удобные для применения.

Гидролизованный полиакрилонитрил (гипан) предназначен для снижения водоотдачи пресных, минерализованных хлористым натрием или сульфатом натрия, а также известковых промывочных жидкостей. По внешнему виду представляет собой вязкую жидкость от желтого до темно-коричневого цвета с содержанием твердых веществ 8-10 %. Не подвержен ферментативному разложению, хорошо защищает буровые растворы от агрессивного воздействия минерализации (сульфата натрия, хлористого натрия), повышает термостойкость промывочной жидкости до 200 °С.

Добавки гипана вызывают загустевание пресных промывочных жидкостей, поэтому применять реагент следует совместно с разжижителями (лучшие результаты дают лигнинные реагенты). В минерализованных жидкостях гипан, наряду со снижением водоотдачи, является реагентом-понизителем вязкости и предельного СНС. Отмеченные свойства проявляются гипаном в промывочных жидкостях с нормальным или пониженным содержанием твердой фазы. При перенасыщении раствора твердой фазой, особенно глинистой, вязкость повышается как в пресных, так и в минерализованных промывочных растворах.

Промышленностью выпускаются две модификации гипана: гипан-1 и гипан-0,7. Большей стабилизирующей способностью обладает гипан-0,7, но при его использовании происходит большее загустевание промывочной жидкости. Содержание твердого вещества в гипане-1 не менее 10 %, в гипане-0,7 – не менее 8 %.

Гипан рекомендуется применять для стабилизации пресных и минерализованных промывочных жидкостей в условиях высоких забойных температур (100-120 °С и более). Оптимальные добавки гипана при этом от 0,5 до 2 кг (в пересчете на сухое вещество) на 1 м³ обрабатываемого раствора. При обработке пресных промывочных жидкостей гипан полезно применять в сочетания с хроматами, но с ростом минерализации эффективность хроматов снижается.

При совместной обработке промывочных жидкостей гипаном и такими реагентами-понизителями водоотдачи, как КМЦ, модифицированный крахмал, УЩР и другими достигается лучший эффект стабилизации, чем при использовании каждого из этих реагентов в отдельности. При нормальной температуре применение гипана зачастую оказывается более целесообразным, чем КМЦ.

Недостаток гипана – трудность транспортировки и хранения в условиях низких температур из-за возможности замерзания.

Гидролизованный полиакриламид (PC-2) получают путем гидролиза полиакриламида водными растворами щелочи в присутствии полифосфатов. Гидролиз можно проводить непосредственно на буровой. Для этого в глиномешалку загружают 600 л 8 %-ного раствора – полиакриламида, 60 кг щелочи, 60 кг триполифосфата натрия, доливают воды до 4 м³ и перемешивают смесь до получения однородного реагента.

Реагент PC-2 гораздо эффективнее, чем крахмал, КМЦ и КССБ понижает водоотдачу пресных глинистых растворов, причем эффективность действия его увеличивается с уменьшением содержания в них глинистой фазы. Поэтому РС-2 рекомендуется использовать в малоглинистых промывочных жидкостях.

Недостаток PC-2 – высокая вязкость, позволяющая работать только с очень разбавленными растворами реагента (до 1,5-2,0 %), и снижение эффективности при увеличении концентрации глины в глинистом растворе (более 22-24 %), поэтому его нецелесообразно использовать для обработки утяжеленных глинистых растворов. Реагент РС-2, кроме того, неустойчив к хлоркальциевой агрессии.

Для снижения водоотдачи минерализованных (вплоть до полного насыщения солью) промывочных жидкостей рекомендуется использовать реагент РС-4, представляющий собой гидролизованный полиакриламид с добавкой кальцинированной соды. Оптимальные добавки препаратов РС колеблются в пределах от 2 до 10 кг сухого вещества на 1 м³ обрабатываемого раствора.

Реагент К-4 - одна из модификаций гипана. По своим стабилизирующим свойствам близок к гипану-0,7. Отличительной чертой реагента К-4 является его действие на предельное СНС: при добавках К-4 менее 3 кг на 1 м³ обрабатываемого раствора (в пересчете на сухое вещество) СНС промывочной жидкости интенсивно снижается, при добавках более 3 кг – СНС остается достаточно высоким даже в случае высокой минерализации промывочной жидкости, вплоть до насыщения.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: