Буровой раствор - SU1530098A3
Код документа: SU1530098A3
Описание
Изобретение относится к буровым растворам, а именно к использованию акрилового сополимера в качестве диспергатора для водных буровых растворов .
Цель изобретения - улучшение реологических свойств бурового раствора.
Буровой раствор содержит воду и диспергатор в количестве от 0,01 до 10,00 г на 1 л раствора. В качестве диспергатора используют водорастворимый сополимер с молекулярной массой ниже 1-10 усл.ед., получаемых сополимеризацией от 75 до 98,4 мол.% акриловой и метакриловой кислоты и
от 1,6 до 25,0 мол.% растворимого в воде аллил- и/или металлилсульфоната щелочного металла или аммония. Причем акриловую и метакриловую кислоты берут в соотношении 0,35-3,95 мае.ч. акриловой кислоты к 1 мае.ч. метакриловой кислоты.
Данные сополимеры могут быть получены путем радикальной полимеризации в водном растворе акриловой и метакриловой кислоты вместе с аллил- и/или металлилсульфонатом натрия или аммония. В качестве катализатора образования свободных радикалов можно использовать перекись водорода в
СП
со
;о
00
см
смеси с изопропиловым спиртом в присутствии малых количеств соли меди, причем последнюю можно заменить на некоторое количество сульфата гидро- ксиламина или перекиси водорода с солью железа (серно-кислое железо) и сульфатом гидроксиламина, или персульфатом натрия или аммония в присутствии уксусной кислоты.
Полученный раствор полимера можно использовать в этом виде в качестве диспергатора буровых растворов, однако его можно сконцентрировать любым известным способом или же выделить сополимер в виде порошка.
Полученный сополимер имеет молекулярную массу от 500 до 10000 и наиболее часто от 2000 до 6000.
Диспергатор эффективен в малых количествах (0,01 г) сухой экстракт (на 1 л раствора). Обычно используют Диспергатор в количествах от 0,05 до 1 г на литр бурового раствора , хотя возможно использование и больших количеств, например до 10 г. Предпочтительные количества заключены между 0,1 и 0,4 г/л.
Изобретения иллюстрируются следующими примерами.
Пример 1. Получение диспергатора . Получили раствор А, г: Обессоленная вода 350 Ацетат меди 0,5 Металлилсульфо- нат натрия 5 Изопропанолi 50 а также раствор Б, г:- Обессоленная вода 450 Акриловая кислота 230 Метакриловая кислота230
Метиллилсульфонат натрия50
В реактор объемом 2 л, снабженный мешалкой и тремя трубками для подачи соответственно азота, мономеров и катализатора, помещают под азотом раствор А. Раствор нагревают с рефлексом при перемешивании и дезаэрации , затем вводят 100 г раствора В и 12 мл перекиси водорода в 110 объемов . Выдерживают раствор без перемешивания , затем без перерьша одновременно вводят постепенно оставшиеся 860 г раствора В и 68 мл перекиси во дорода-в течение 1 ч 30 мин. Добавляют 10 мл перекиси водорода, нагревают раствор с рефлюксо.м в течение
0
5
0
5
5
0
5
0
5
0
30 мин, затем снова добавляют 10 мл перекиси водорода и выдерживают при рефлюксе 1 ч 30 мин.
Раствор концентрируют путем вакуумной дистилляции, Зс1тем охлаждают.
Концентрат содержит 49,5% сухого экстракта и имеет плотность 1,185. Вязкость по Брукфильду равна 1,300 мПа с (модель RV - игла К 2).
Средневесовой мол. вес полимера Ш 4000.
Гидродинамический диаметр частиц при рассеянии света в растворе с 5,1 г/л ангстрем.
Получение бурового раствора.
Буровой раствор получают из умягченной воды и бентонитовой глины,. вводят в 8,9 л воды 410 г бентонита FB5 и 600 г бентонита FP2 (коммерческие продукты фирмы СЕСА) с выходом соответственно 35 м и 15 м раствора на тонну глины, определение выхода осуществлялось известным способом .
Доводят рН до 9,5 путем добавления едкого натра. Перемешивают 3 мин посредством турбины ULTRATURRAX, вращающейся с 15000 об/мин, и охлаждают до 25 С.
Буровой раствор разделяют на несколько аликвотных частей. К каждой части добавляют диспергатор в разных количествах (табл.1). Вновь на 30 с подают в турбину. Отстаивают 30 мин, после чего определяют реологические характеристики с помощью вискозиметра FAMN модель 35А при 25 С.
Измеряют кажущуюся вязкость V,, пластическую вязкость Vp, порог текучести или показатель производительности YV, гельНое число Gel в начале и через 10 мин гель 0/10.
Для сравнения измеряют с войства лигносульфоната феррохрома, используемого согласно известного способа (марка Бриксел фирмы СЕСА) ..
Результаты испытаний представлены в табл.1.
- Из табл.1 видно, что реологические свойства дисперга.тора по предлагаемому изобретению улучшены по сравнению с раствором, содержащим лигно- сульфонат феррохрома, так как величина вязкости и гельное число, служащие для измерения загущения бурового раствора, значительно меньше.
Пример2. На растворе, полученном по примеру 1, исследуют дисперсионные свойства диспергатора при высокой температуре.
Каждую партию бурового раствора после добавления к нему диспергато- ,ра в заданной концентрации (табл.2) вводят в камеру и подвергают перемешиванию во вращающейся печи на протяжении 16 ч при 90 , 120 или 150 С.
Результаты реологических измерений , проведенных после тепловых испытаний , представлены в табл.2.
Из табл.2 видно, что предлагаемый диспергатор остается эффектив- ньм при высокой температуре и значительно более действенным, чем лигно- сульфонат феррохрома.
Из сравнения величин порога текучести до вращения и после при различных температурах при концентрации 2 г на 1 л раствора видно, что средний порог текучести равен 3,5 для предлагаемого продукта с 49,5% сухого экстракта и равен 30 для лигно- сульфрната со 100% сухого экстракта
Примеры 3-10.В соответствии с примером 1, но меняя количество сульфоната и поддерживая постоян- ньм йолярное соотношение между акриловой кислотой и метакриловой, получают соответствующие сополимеры.
Каждый полимер вводят в буровой раствор, полученный согласно примеру 1 , в количестве О,1 г (сухой экстракт) на 1 л раствора. Начальные реологические свойства измеряют посл перемешивания и отстоя в течение 30 мин.
В табл.3 сведены количества использованных мономеров, вьфаженные в молях, состав терполимера (молярно соотношение акриловой кислоты к ме0
5
0
5
0
такриловой - число молярных процентов сульфоната), а также результаты измерения .
Примеры 11-16. Получают сополимеры по примеру 1, варьируя молярное соотношение между акриловой кислотой и метакриловой.
Состав терполимера и результаты исходных реологических измерений бурового раствора (0,1 г диспергатора на 1 л) представлены в табл.4.
Примеры 17-23. Согласно этим примерам диспергатор получают с использованием либо акриловой, либо метакриловой кислоты. Оценка свойств полученного сополимера произ- Еодиласть так же, как и в предыдущих примерах.
Составы и результаты измерений представлены в табл.5.
Формула изобретения
Буровой раствор, включающий воду и диспергатор, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения его реологических свойств, он в качестве диспергатора содержит водорастворимый сополимер с мол.м. ниже
1-10 усл.ед., получаемый сополиме- ризацией 75,0-98,4 мол.% смеси акриловой и метакриловой кислот и , 1,6-25,0 мол.% водорастворимого ал- лил- и/или металлилсульфоната ще- 5 лочного металла или аммония, причем смесь акриловой и метакриловой кислот содержит О,35...3,95 нас.ч. акриловой кислоты к 1 мае.ч. метакри-, ловой кислоты, а содержание диспергатора в буровом растворе составляет 0,01-10,00 г/л.
0
о 00 - см
Реферат
Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти и может быть использовано в качестве диспергатора для водных буровых растворов. Цель - улучшение реологических свойств раствора. Он содержит воду и диспергатор, в качестве которого используют водорастворимый сополимер с мол.м. ниже 1.105усл.ед. Сополимер получают сополимеризацией 7,5,0 - 98,4 мол.% смеси акриловой и метакриловой кислот и 1,6 - 25,0 мол.% водорастворимого аллил-и/или металлилсульфоната щелочного металла или аммония. Смесь кислот содержит 0,35 - 3,95 мас. ч. акриловой кислоты и 1 мас. ч. метакриловой кислоты. Содержание диспергатора в растворе составляет 0,01 - 10,00 г на 1 л. Данные сополимеры получают путем радикальной полимеризации в водном растворе акриловой и метакриловой кислот вместе с аллил-и/или металлилсуфонатом натрия или аммония. 5 табл.
Формула
