Меню

Регулятор щелочности бурового раствора

Руководство для обучения инженеров по буровым растворам — часть 47

Рис.11. (А) Зависимость количества растворимого кальция от концентрации извести.

(В) Зависимость количества растворимого кальция в растворе, содержащем 4

фунт/барр извести от концентрации каустиком.

(1) Загущение бурового раствора в процессе ингибирования может привести к

(2) Перед проведением ингибирования содержание твёрдой фазы должно быть

низким. Это ограничивает ингибирование буровых растворов высокой плотности в том
случае, если ингибирование не проводится поэтапно.

(3 Повышение температуры свыше 300°F может вызвать сильное загущение или

даже цементацию раствора, вызванное высокой щёлочностью, растворённым кальцием и
большим содержанием твёрдой фазы, приводящим к образованию алюмино-силикатного
цемента.

Известковые буровые растворы.

Известковые буровые растворы — это обработанные кальцием буровые растворы,

использующие известь в качестве источника растворимого в фильтрате кальция. Они
состоят в основном из каустической соды, органических диспергаторов, извести и
регулятора-водоотдачи. Химический состав их может быть различным при щелочности
фильтрата от 1 до 15 см?, содержании извести от 1 до 15 фунт/барр. Концентрация
кальция фильтрата — от 75 до 200 частей на миллион.

Источник

Классификация реагентов для регулирования свойств буровых промывочных жидкостей

Химическая обработка БПЖ имеет важнейшее значение в технологии их приготовления и применения. От правильного выбора материалов и реагентов для приготовления бурового раствора в значительной степени зависит успех и качество строительства скважин.

Химические реагенты служат: для придания буровым растворам необходимых технологических свойств в процессе их приготовления, т.е. для получения буровых растворов, соответствующих геолого-техническим условиям бурения скважин; для защиты используемых буровых растворов от окружающих воздействий: шлама выбуренных пород, температур, давлений, агрессии пластовых флюидов и т.д.; для восстановления или поддержания в заданных пределах свойств буровых растворов в процессе бурения.

Первыми химическими реагентами, которые в мировой буровой практике начали применяться с 1929 года, были каустическая сода (едкий натр, гидроокись натрия) – NaOH и алюминат натрия (Na 2Al 2O 3). Они предназначались для повышения вязкости и статического напряжения сдвига буровых растворов с целью предупреждения осаждения в них частиц утяжелителя.

В России химические реагенты начали использовать в бурении в сороковых годах. Первыми отечественными реагентами являются УЩР и ТЩР, предложенные В.С. Барановым и З.П. Букс в 1934 году (по другим источникам – в 1938 г.).

В 1994 году 98 фирм США выпускали материалы и химические реагенты для буровых растворов свыше 1900 наименований .

В настоящее время для обработки БПЖ применяют более 1000 химических реагентов (характеристики некоторых из них представлены в разделе 7). Поэтому возникает необходимость в классификации химических реагентов. Их классифицируют по: составу, химической природе, назначению, солестойкости, термостойкости.

Характер действия реагента зависит от вида твердой фазы, от характера дисперсионной среды, от условий минерализации, температуры и давления. Наиболее целесообразно классифицировать реагенты по составу и назначению (по Ивачеву):

— органические (стабилизаторы и защитные коллоиды).

К.Ф. Паус классифицировал химические реагенты для БПЖ по химическому составу и строению молекул, по термостойкости, солестойкости, и назначению следующим образом:

Читайте также:  Генератор постоянного тока реле регулятор

1) По химическому составу и строению молекул:

а) низкомолекулярные неорганические соединения:

-кальцинированная сода Na 2CO 3, каустическая сода NaOH, поваренная соль NaCl, жидкое стекло (силикаты калия или натрия) K 2OSiO 2, известь Ca(OH) 2, цемент, углекислый барий BaCO 3, фосфаты (соли фосфатов, кислоты).

б) высокомолекулярные органические соединения с глобулярной формой молекул: гуматные (УЩР, ТУЩР, ПУЩР), лигносульфонаты (ССБ, КССБ, окзил, ПФЛХ).

в) высокомолекулярные органические соединения с волокнистой или цепочкообразной структурой молекул: реагенты на основе КМЦ (CЭЦ, ОЭЦ, КМОЭЦ, SinFix), реагенты полиакрилаты (ПАА, МЕТАС, гипан, K-4, K-9), крахмальные реагенты (C 6H 10O 5)n, биополимеры (XC, XCD, Kem-X, Kel-zan).

г) низкомолекулярные органические соединения с гидрофильной или органофильной частями (ОП-10, УФ7).

2) По солестойкости реагентов:

а) не солестойкие до 3% NaCl (фосфаты, гуматы, лигнины и т.д.),

б) ограниченно солестойкие 3 – 10 % NaCl,

в) солестойкие по NaCl более 10 % (лигносульфонаты, КМЦ, его производные, крахмал, полиакрилаты и т.д.),

г) не солестойкие к действию поливалентных катионов (некоторые лигносульфонаты, сульфатоэтилцеллюлоза, сульфированные полиакрилаты).

3) По термостойкости реагентов:

а) не термостойкие (фосфаты до 100 °С, природные аминовые продукты до 120 °С, крахмал, КМЦ-300 и менее),

б) ограниченно термостойкие (лигнин, ССБ, КМЦ-500, КМЦ-600, сунил и т.д. до 160 °С),

в) термостойкие (гуматы, КССБ, КМЦ-600 и более до 130 °С, некоторые полиакрилаты, ФХЛС, окзил до 200 °С).

4) По назначению:

а) регулирующие ионный состав раствора и РН- среды,

б) реагенты бактерициды,

в) связывающие (удаляющие) ионы Ca 2+ из б.р.,

г) ингибиторы глин и глинистых сланцев,

д) коагулянты (в том числе и избирательного действия),

е) понизители вязкости (разжижители),

ж) понизители водоотдачи и фильтрации,

й) предупреждающие кавернообразование,

к) сохраняющие проницаемость продуктивного горизонта,

л) понизители твердости горной породы,

м) улучшающие смазывающие и противоизносные свойства.

Большинство существующих классификаций регентов можно упростить: разбив их на 3 группы:

1) Реагенты структурообразователи (без существенного изменения плотности бурового раствора),

2) Реагенты — стабилизаторы направленного действия (изменяют требуемые технологические параметры или свойства без изменения других свойств),

3) Реагенты специального назначения.

Некоторые ученые объединяют все химические реагенты в восемь групп:

1. Полисахариды – естественные (природные) полимеры, имеющие общую химическую формулу – (C 6H 10O 5)n. Важнейшими полисахаридами являются крахмал и целлюлоза. Сырьем для производства крахмала служат картофель, кукуруза, рис, пшеница, а целлюлозы (Ц) – древесина (40 — 55 % Ц) и волокна хлопковых семян (95 — 98 % Ц).

Основные реагенты этой группы: крахмал; модифицированный крахмал (МК); карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ — 500, 600, 700) и ее зарубежные аналоги FINOGELL, FIN-FIX и др.; КМЦ марки «Торос-2» — буровая.

2. Акриловые полимеры – синтетические полимеры, являющиеся продуктами нефтехимии.

Основные реагенты этой группы: гидролизованный полиакрилонитрил (гипан), а также его аналоги: отечественные (гивпан-Н, порошкообразный акриловый полимер – ПАП, полимер «Унифлок») и зарубежные (CYPAN); НР-5 (нитронный реагент); полиакриламид (ПАА) и его зарубежные аналоги: DK-DRIL, Cydril – 5110, 400, 5300; метас, метасол; сополимер М-14ВВ; лакрис 20.

Читайте также:  Коврик тепловичок с регулятором

3. Гуматные реагенты – натриевые или калиевые соли гуминовых кислот, получаемые экстракцией из бурого угля или торфа в присутствии щелочи (NaOH, KOH): углещелочной реагент (УЩР); торфощелочной реагент (ТЩР); гуматнокалиевый реагент (ГКР).

4. Лигносульфонаты (сырьем для их получения служат многотоннажные отходы производства целлюлозы сульфитной варкой древесины): сульфитно-спиртовая барда (ССБ); конденсированная сульфитно-спиртовая барда (КССБ); феррохромлигносульфонат (ФХЛС); хромлигносульфонат (окзил).

5. Реагенты на основе гидролизного лигнина (сырьем для их получения служит гидролизный лигнин, который является отходом при производстве спирта из древесины, подсолнечной лузги, кукурузных кочерыжек, хлопковой шелухи и др.): нитролигнин (НЛГ); игетан.

6. Электролиты — кислоты, соли и основания (щелочи): NaOH – гидроокись натрия (едкий натр, каустическая сода); Na 2CO 3 – карбонат натрия (кальцинированная сода); КОН – гидроокись калия (едкий калий); Ca(OH) 2 – гидроксид кальция (гашеная известь); CaCl 2 – хлористый кальций; KCl – хлористый калий; жидкое стекло натриевое Na 2O·nSiO 2 и калиевое К 2O·nSiO 2; KАl(SO 4) 2 – алюмокалиевые квасцы; нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) и др.

7. Кремнийорганические жидкости – синтетические полимеры, содержащие в макромолекуле атомы кремния и углерода: ГКЖ-10 (11); Петросил – 2М.

8. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз (воздух – жидкость, жидкость – жидкость, жидкость — твердое тело) и снижать вследствие этого межфазное поверхностное натяжение: сульфонат; сульфонол; азолят А; ДС-РАС; ОП-7, ОП-10; превоцел.

По назначению (действию на свойства буровых растворов) все химические реагенты принято условно делить на следующие 11 групп: понизители фильтрации; понизители вязкости (разжижители); структурообразователи; регуляторы щелочности (рН); ингибиторы глинистых пород; регуляторы термостойкости (+ и -); пенообразователи; пеногасители; эмульгаторы (вещества, предохраняющие капельки дисперсной фазы эмульсий от коалесценции, т.е. слияния); смазочные добавки; понизители твердости горных пород.

Группа реагентов – понизителей фильтрации включает в себя полисахариды, акриловые полимеры, гуматные реагенты и лигносульфонаты (КССБ).

К реагентам понизителям вязкости относятся реагенты на основе гидролизного лигнина, модифицированные лигносульфонаты (ФХЛС, окзил) и НТФ.

Роль структурообразователей, регуляторов щелочности, ингибиторов глинистых пород и регуляторов термостойкости в основном выполняют электролиты и кремнийорганические жидкости.

Функции пеногасителей, пенообразователей, эмульгаторов, смазочных добавок и понизителей твердости горных пород чаще всего выполняют ПАВ.

Кроме этого, в качестве смазочных добавок и пеногасителей используют и кремнийорганические жидкости.

В США компоненты для буровых растворов принять делить на 16 групп. Дополнительно к приведенным выше группам выделяют: утяжелители; закупоривающие материалы (наполнители); бактерициды (вещества, подавляющие микробиологическую деятельность, т.е. предупреждающие микробиологическую деструкцию химических реагентов и, в частности, полимеров); реагенты, связывающие ионы кальция; ингибиторы коррозии и нейтрализаторы; флокулянты; ПАВ (наряду с пенообразователями, пеногасителями, эмульгаторами); загустители (реагенты, повышающие вязкость).

Источник



Метод разработки бурение, страница 65

Жидкое стекло (Na 2Si0 3) добавляют для создания структуры в малоглинистых растворах, реже в быстросхватывающихся сме­сях, применяемых для борьбы с потерей циркуляции. В первом случае расход жидкого стекла примерно 0,5—1 % Жидкое стекло служит основой для приготовления промывочных жидкостей типа силикатных и силикатно-солевых, является средством, ослабляю­щим способность выбуренных глин диспергироваться в буровой жидкости. Оно поставляется в растворенном виде.

Читайте также:  Регулятор печки пассат б3 артикул

Едкий натр (NaOH — каустическая сода) — беловатое твердое вещество, применяется для повышения щелочности глинистых ра­створов до величины, обеспечивающей наибольший эффект раз­жижения. Избыточное количество его вызывает рост структуро-образования. Основное применение едкого натра — образование натриевых солей ряда веществ (гуматов, карбоксиметилцеллю-лозы, нитролигнина и т. д.), добавляемых в качестве реагентов для стабилизации глинистых растворов. Он поставляется в твер­дом виде, затаренный в барабаны, или в виде водных растворов. При попадании на кожу вызывает ожоги; во избежание серьез­ных поражений требуется немедленная промывка места попадания водой с последующей нейтрализацией слабой кислотой.

Бурый уголь используют для уменьшения избыточной щелоч­ности глинистых растворов, приготовленных из натриевых глин и обработанных углещелочным реагентом. Его добавляют или не­посредственно в сухом виде в глинистый раствор, или предвари­тельно смешивают с водой и вводят в раствор в виде 20—30 %-ной взвеси. Избыток бурого угля повышает вязкость глинистого раствора.

Сульфит-спиртовая барда (ССБ) применяется для уменьшения избыточной щелочности глинистых растворов из кальциевых глин или подвергнутых известковой обработке.

В связи с тем, что основные реагенты-стабилизаторы глинистых растворов одновременно являются и эмульгаторами, специальные эмульгирующие реагенты в отечественной практике широко не ис­пользуются, хотя известно несколько эмульгаторов, таких, как нейтрализованный черный контакт (НЧК), детергент советский (ДС), газойлевый или керосиновый контакты и т. д.

Некоторые реагенты для химической обработки глинистых растворов являются сильными пенообразователями. К ним отно­сятся лигносульфонаты кальция (ССБ) и их модификации КССБ, хромлигносульфонаты и т. д. В ряде случаев их можно применять только при условии, если пена будет погашена. В промышленности применяются: соапсток, являющийся отходом переработки расти­тельных масел, синтетические высшие жирные спирты (СВЖС), окисленный парафин, кальциевый мылонафт, костный жир, стеа­риновая кислота, резиновая, каучуковая и полиэтиленовая крошки. Перечисленные вещества добавляют в виде растворов или взвесей в дизельном топливе или других нефтепродуктах. Во всех случаях целесообразно не вводить их в вспененный буровой раствор, а пред­варительно добавлять к реагенту, вызывающему пенообразование.

Реагенты, придающие термостойкость растворам

Такими реагентами являются хроматные реагенты, представ­ляющие собой анионные соединения хрома — хроматы калия и натрия и бихроматы (хромпик). Они представляют собой оранже­вые или лимонно-желтые порошки, хорошо растворимые в воде, и применяются для придания термостойкости раствору при темпе­ратуре выше 80—100 °С. Эти реагенты вводят в виде 10 %-ных водных растворов. При этом глинистые растворы, обработанные УЩР, ССБ и КССБ и полиакрилатами, предохраняются от темпе­ратурного застудневания и сильного повышения водоотдачи.

Для предохранения от влияния высокой температуры к буро­вому раствору, обработанному КМЦ, добавляют раствор жидкого стекла. Другими реагентами, придающими термостойкость раст­ворам, обработанным КМЦ, являются фенолы эстонских сланцев (ФЭС), представляющие собой окрашенную маслянистую жид­кость с характерным запахом.

Источник