Автореферат (Совершенствование технологии промывки скважин путем применения полифункциональных реагентов на основе таллового пека), страница 3

Таким образом, ОТП, улучшая смазочные свойства, слабо влияет нафильтрационные свойства и негативно влияет на реологические параметры буровогораствора. Оптимальной концентрацией является добавка от 1 до 2 масс. %.№Количество добавки,масс. %Плотность,г/см3Показательстатическойфильтрации, см3Толщина корки, ммрНЭффективнаявязкость, мПа·сОтносительныйкоэффициент трения,отн. ед.Пенообразующаяспособность, г/см3Таблица 1. Зависимость свойств глинистой суспензии от количества добавки ОТП123456отс.0,250,501,001,502,001,051,051,051,051,051,0513,513,513,011,59,08,04,54,02,61,71,50,99,09,29,69,910,310,61112151921231,00,920,830,700,610,5700,010,020,040,050,11Из обзора литературы следует, что наиболее распространенным на основеталлового пека является комплексный реагент-стабилизатор глинистых буровыхрастворов КЛСП – карболигносульфонат пековый (Патент РФ № 2001091),получаемый при расплавлении и смешении лигносульфонатов, каустической соды,неомыленного таллового пека, карбоксиметилцеллюлозы и глинопорошка.Основными недостатками указанного реагента являются:1) низкая эффективность снижения показателя фильтрации бурового раствора вусловиях высокой температуры и в динамических условиях;2) сложность и трудозатратность производства реагента;93) сильное загущение бурового раствора;4) низкие смазочные свойства.В работе предложена модификация ОТП, отличительной особенностью которойявляется применение современных химически реагентов и материалов, а такжезначительное упрощение процесса производства.

Модификация ОТП проведенанизковязкой полианионной целлюлозой для снижения показателя фильтрации;лигносульфонатом – для снижения вязкостных характеристик и показателяфильтрации при высокой температуре; тальком – в качестве мелкодисперсногокольматирующего наполнителя и упрочнения фильтрационной корки. Содержаниеталька должно быть в диапазоне от 5 до 10 масс. %. Оптимальное содержание тальканаходится в диапазоне от 5 до 10 масс. %, а лигносульфонатов от 20 до 40 масс. %.В лабораторных условиях (таблица 2) также проведено сравнениеразработанных составов с известным и наиболее часто применяемым продуктом –КЛСП.

По результатам лабораторных испытаний, подтверждена эффективностьразработанного состава, а также можно отметить, что продукт на основе ОТП лишеннедостатков продукта КЛСП, используемого в промысловых условиях для систембуровых растворов на водной основе.Результаты лабораторных испытаний (таблица 2) свидетельствуют о том, чторазработанный комплексный реагент обладает высокими смазочными свойствами,оказывает минимальное воздействие на реологические параметры, эффективноснижает фильтрацию.Предлагаемые рецептура и метод изготовления полифункционального реагентабурового раствора позволяют:– применять добавку в удобной форме для транспортировки в виде порошка, чтоисключает перевозку балластной воды или разогревание смолоподобных веществ;– улучшить смазочные свойства и уменьшить опасность прихвата буровогоинструмента и его износ;– снизить вероятность возникновения аварийных ситуаций при разбуриваниипластов и пропластков, представленных неустойчивыми пластичными глинами;– понизить показатель фильтрации и предотвратить загрязнение фильтратомбурового раствора продуктивных пластов;– уменьшить расход реагентов на обработку буровых растворов на воднойоснове и их ассортимент за счет полифункциональности реагентаНа данный момент завершены стадии лабораторных испытаний, опытнопромысловой наработки и испытания продукции в условиях широкого бурения.Налажено регулярное и крупнотоннажное производство продукта на мощностяхАО «НПО «Полицелл» под зарегистрированной торговой маркой «Смолополимер».10Таблица 2.

Влияние добавки с различными количественными соотношениями компонентов на технологические свойства базовогораствора на водной основеотс.12345671,031,051,041,041,031,031,011,04222123232026281515,04,54,04,55,07,05,54,51,20,60,80,60,92,11,71,59,09,810,29,99,38,610,68,85734484848485054725960605964657042191620233122187123172331402520относительныйкоэффициенттрения1,000,590,610,630,610,820,710,678----------91,05335,01,69,5536924360,6010----------11КЛСП1,03196,51,97,9131928350,570,98398,01,411,1829533580,82плотпоказатель толщина№условнаяность,фильтрации, корки,состава3 вязкость, сг/смсм3ммСНС, дПарНдинамическаяфильтрация1 мин10 мин90°С180°Сфизикомеханическиесвойства продукта11Порошок. Растворимый.Порошок. Растворимый.Порошок.

РастворимыйПорошок. РастворимыйПорошок. РастворимыйПорошок. РастворимыйПорошок. РастворимыйОднородный порошок.Растворимый, ноприсутствуют нерастворившиеся вкрапленияПорошок. РастворимыйПорошок не однороднойструктуры, присутствуютукрупненные частицы.Плохо растворимыйПорошок. РастворимыйТвердый продукт. Растворимв горячей воде.Для оценки возможности направленного синтеза реагентов для буровыхрастворов на водной основе с применением НТП рассмотрен химический состависходного таллового пека. Анализ химической структуры НТП сделан на примереолеиновой кислоты, поскольку смоляные и жирные кислоты НТП представленыбольшим числом гомологов и изомеров. В смоляных кислотах преобладает объемнаяуглеводородная составляющая, а единственная карбоксильная группа сильноэкранирована.

Это приводит к тому, что молекула с трудом омыляется и является, восновном, гидрофобной. Аналогичная ситуация с молекулой олеиновой кислоты.Поэтому для придания им гидрофильности необходимо ввести в их структурысильно полярные группы, например, сульфатную –OSO3H, используя двойные связи.После нейтрализации образовавшихся сульфатов этаноламинами (соединениячетвертичного аммония и далее сульфамидов) можно было ожидать появления умодифицированных молекул бактерицидных свойств.

Таким образом,осуществлялся направленный синтез соединений, несущих ответственность загидрофобизацию поверхности глинистых пород, повышение смазочных свойств(экранированиезасчетобъемнойуглеводороднойсоставляющей),антикоррозионные и биоцидные свойства (эффект четвертичных аммониевых солейи сульфамидов).OSO3HOSO3H- +OSO3NH3CH2CH2OH- +OSO3NH3CH2CH2OHРисунок 1. Схема превращений абиетиновой кислоты при сульфировании ипоследующей нейтрализации этаноламинами12Химическая модификации НТП, реализована следующим образом:а) сульфирование соединений НТП серной кислотой (смоляные и жирныекислоты, углеводороды – по двойной связи и спирты – по гидроксильной группе) собразованием моносульфатов;б) нейтрализация полученной сульфомассы соединениями, содержащихаминогруппу (этаноламины и полиэтиленполиамин) с образованием солейчетверичного аммония.Синтез можно представить следующим характерными реакциями:R1СН=СНR2 + H2SO4 = R1СН (OSO3H)CH2R2R1СН (OSO3H)CH2R2 + R3NH2 = R1СН (OSO3-NR3H3+)CH2R2В качестве побочных протекают реакции:– образования сульфамидов (под влиянием повышенной температуры)– сульфатов с участием сульфокислот кислого гудрона.Получение потенциального полифункционального компонента буровыхрастворов, совмещающего свойства ингибитора набухания глинистых пород вбуровых растворах на водной основе и бактерицида, осуществляли направленнымсинтезом, т.е.

построением сложной молекулы, содержащей в своей структурехимические функции, ответственные за указанные свойства. Предполагалось, чтотакая структура будет водорастворима.Синтезированы образцы с использованием различных соединений,содержащих аминогруппу, для нейтрализации полученной сульфомассы(моноэтаноламин – ПСМ, диэтаноламин – ПСД, триэтаноламин – ПСТ,полиэтиленполиамин – ПСП).Проведены исследования влияния полученных продуктов на свойствабазового раствора на водной основе. Для этого проверена растворимость продуктовв дистиллированной воде, керосине, этиловом спирте (таблица 3).Таблица 3.

Растворимость и температура каплепадения, содержание ПАВ исульфатамина в синтезированных образцахобразецПСМПСДПСТПСПрастворимость, масс. %водакеросин С2Н5ОН20 °С/20 °С/20 °С/80 °С80 °С80 °С100н/р5,8100н/р9,1100н/р4,5100н/р6,2100н/р3,0100н/р4,4н/рн/рн/ртемпературакаплепадения,°СПАВ,масс. %Аммонийные солисульфированногопекамасс. %50,042,69,931,539,016,124,034,719,053,529,910,7Отобраны продукты, растворимые в дистиллированной воде. Результатыисследования влияния образцов на основе НТП на технологические свойства13раствора на водной основе (таблица 4). Эти данные свидетельствуют о том, чторазработанные продукты на основе НТП обладают высокими смазочнымисвойствами, оказывают минимальное воздействие на реологические параметры,снижают фильтрацию.

Оптимальной является добавка в концентрации от 1 до 3масс. %. Необходимо отметить, что ввод образцов в базовый раствор на воднойоснове приводит к незначительному пенообразованию и повышению кислотностираствора.Таблица 4. Влияние добавок, синтезированных образцов на технологическиесвойства раствора на водной основеКонцентрация добавки,масс.

%1. Базовый раствор (БР)2.1 БР + 0,5 % ПСМ2.2 БР + 0,5 % ПСД2.3 БР + 0,5 % ПСТ3.1 БР + 1 % ПСМ3.2 БР + 1 % ПСД3.3 БР + 1 % ПСТ5.1 БР + 3 % ПСМ5.2 БР + 3 % ПСД5.3 БР + 3 % ПСТρ,кг/м31030102810281028103110331029102110251019СНС1/10,дПа58/7258/7258/7258/7259/7260/7260/7265/7766/8067/81Ф,см315,013,814,013,712,011,812,28,88,08,6φ.ск,отн. ед1,000,910,880,930,430,450,460,300,290,36φ.тр,отн.

ед1,000,880,910,870,630,610,640,510,440,50ПНФ,мН/мФД,см336,529,130,029,921,421,922,516,116,917,042302629201821В ИК-спектрах продуктов взаимодействия сульфата неомыленного талловогопека и этаноламинов обнаруживаются частоты аммонийных солей; смоноэтаноламином – 3380 cм, 1600 cм (NH3+); диэтаноламином – в области 16201560 cм и 2600-2270 cм (NH2+); триэтаноламином – в области 2700-2250 cм (NH+).Частоты в области 1680-1630 cм характерны для замещенных амидов. ИК-спектрысинтезированных продуктов содержат также частоты в области 1440-1350 cм и 12301150 cм (сульфатов -OSO3R-); 3280-1600 cм (сульфамиды – SO2NH-); в области 31003070 cм (связанные группы NH). Имеются колебания небольшой интенсивности вобласти 1750-1735 cм, которые можно отнести к сложноэфирным функциям.Для оценки степени загрязнения пластов при использовании разработанныхпродуктов в составах буровых растворов проведено исследование поверхностногонатяжения водных растворов с добавками ПСМ, ПСД, ПСТ различныхконцентраций (рисунок 2).