Буровой раствор

 

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<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">5</SP> усл.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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 09 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4027462/23-03 (22) 12.05.86 (31) 8507189 (32) 13.05.85 (33) FR (46) 15.12.89. Бюл. Р 46 (71) Рон-Пуленк Спесьялитэ (FR) (72) Жак Оранж (FR) (53) 622.243. 144.4 (088.8) i56) Патент США Р 3764530, кл. 252.5, опублик., 1979.

Патент США Р 3730900, кл. 252.85, опублик. 1980. (54) БУРОВОЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти и м.б. использовано в качестве диспергатора для водных буровых растворов. Цель—

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 r на 1 л раствора. В качестве диспергатора используют водорастворимый сополимер с молекулярной мас сой ниже 1 10 усл.ед., получаемых

5 сополимеризацией от 75 до 98,4 мол.Е

° акриловой и метакриловой кислоты и

2 улучшение реологических свойств раствора. Он содержит воду и диспергатор, в качестве которого используют водорастворимый сополимер с мол.м. ниже

1 10 усл.ед. Сополимер получают со5 полимериэацией 7,5,0-98,4 мол.Ж смеси акриловой и метакриловой кислот и

1,6-25,0 мол.Х 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 r. на

1 л. Данные сополимеры получают путем радикальной полимеризации в водном растворе акриловой и метакриловой кислот вместе с аллил- и/или металлилсульфонатом натрия или аммония.

5 табл. от 1,6 до 25,0 мол.Х растворимого в воде аллил- и/или металлилсульфоната щелочного металла или аммония. Причем акриловую и метакриловую кислоты берут в соотношении 0,35-3,95 мас.ч. акриповой кислоты к 1 мас.ч. метакриловой кислоты.

Данные сополимеры могут быть получены путем радикальной полимеризации в водном растворе акриловой и метакриловой кислоты вместе с аллилH/Hëè металлилсульфонатом натрия или аммония. В качестве катализатора образования свободных радикалов можно испольэовать перекись водорода в

1530098

35 смеси с изопропиловым спиртом в присутствии малых количеств соли меди, причем последнюю можно заменить на некоторое количество сульфата гидро5 ксиламина или перекиси водорода с солью железа (серно-кислое железо) и сульфатом гидроксиламина, или персульфатом натрия или аммония в присутствии уксусной кислоты. !О

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 r.

Предпочтительные количества заключены между 0,1 и 0,4 г/л.

Изобретения иллюстрируются следующими примерами.

Пример 1. Получение диспергатора. Получили раствор А, r:

Обессоленная вода 350

Ацетат меди 0 5

Металлилсульфонат натрия 5

Изопропанол 50 а также раствор Б, г:Обессоленная вода 450

Акриловая кислота 230

Метакриловая кислота 230

Метиллилсульфон 1Т натрия 50

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 деэаэрации, затем вводят 100 г раствора В и 12 мл перекиси водорода в 110 объемов. Выдерживают раствор беэ перемешивания, затем без перерыва одновременно вводят постепенно оставшиеся

860 г раствора В и 68 мл перекиси во- 55 дорода-в течение 1 ч 30 мин. Добавля1 ют 10 мл перекиси водорода, нагревают раствор с реАлюксом в течение

30 мин, затем снова добавляют 10 мл перекиси водорода и выдерживают при рефлюксе 1 ч 30 мин.

Раствор концентрируют путем вакуумной дистилляции, затем охлаждают.

Концентрат содержит 49,57 сухого экстракта и имеет плотность 1, 185.

Вязкость по Брукфильду равна

1,300 мПа с (модель RV — игла Р 2) .

Средневесовой мол. вес полимера

MW 4000.

Гидродинамический диаметр частиц при рассеянии света в растворе с

5,1 г/л 8=45 ангстрем.

Получение бурового раствора.

Буровой раствор получают из умягченной воды и бентонитовой глины, вводят в 8,9 л воды 410 г бентонита

РВ5 и 600 r бентонита FP2 (коммерческие продукты фирмы CECA) 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 РА!!И модель 35А при 25 С.

Измеряют кажущуюся вязкость V пластическую вязкость V, порог текучести или показатель йроизводительности YV, гельное число Gel в начале и через 10 мин гель О/10.

Для сравнения измеряют свойства лигносульфоната феррохрома, используемого согласно известного способа .(марка Бриксел фирмы CECA)., Результаты испытаний представлены в табл.1.

Из табл.1 видно, что реологические свойства диспергатора по предлагаемому изобретению улучшены по сравнению с раствором, содержащим лигносульфонат феррохрома, так как величина вязкости и гельное число, служащие для измерения загущения бурового раствора, значительно меньше.

Пример 2. На растворе, полученном по примеру 1, исследуют дис5 153 персионные свойства диспергатора привысокой 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 эффективньи при высокой температуре и значительно более действенным, чем лигносульфонат феррохрома.

Из сравнения величин порога текучести до вращения и после при различных температурах при концентрации

2 r на 1 л раствора видно, что средний порог текучести равен 3,5 для предлагаемого продукта с 49,5Х сухого экстракта и равен 30 для лигносульфоната со 100Х сухого экстракта

Пример ы 3-10. В соответствии с примером 1, но меняя количество сульфоната и поддерживая постоянньи молярное соотношение между акриловой кислотой и метакриловой, получают соответствующие сополимеры.

Каждый полимер вводят в буровой раствор, полученный согласно примеру 1, в количестве 0,1 г (сухой экстракт) на 1 л раствора. Начальные реологические свойства измеряют после перемешивания и отстоя в течение

30 мин.

В табл.3 сведены количества использованных мономеров, выраженные в молях, состав терполимера (молярное соотношение акриловой кислоты к ме0098 6

40 такриловой — число молярных процентов сульфоната), а также результаты измерения.

Пример ы 11-16. Получают сополимеры по примеру 1, варьируя молярное соотношение между акриловой кислотой и метакриловой.

Состав терполимера и результаты исходных реологических измерений бурового раствора (О, 1 r диспергатора на 1 л) представлены в табл.4.

Пример ы 17-23. Согласно этим примерам диспергатор получают с использованием либо акриловой, либо метакриловой кислоты. Оценка свойств полученного сополимера проиэводиласть так ке, как и в предыдущих примерах.

Составы и результаты измерений представлены в табл.5.

Формула изобретения

Буровой раствор, включающий воду и диспергатор, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью улучшения его реологических свойств, он в качестве диспергатора содержит водорастворимый сополимвр с мол.м. ниже

1 ° 10 усл.ед., получаемый сополимеризацией 75,0-98,4 мол.Ж смеси акриловой и метакриловой кислот и

1,6-25,0 мол.X водорастворимого аллил- и/или металлилсульфоната щелочного металла или аммония, причем смесь акриловой и метакриловой кислот содержит 0,35...3,95 мас.ч. акриловой кислоты к 1 мас.ч. метакриловой кислоты, а содержание диспергатора в буровом растворе составляет

0,01-10,00 г/л.

1530098 о

CO о- СЧ (Ч о- о » Ч) сЧ т е! о ж и

О)

)»

)ч о и а

) о

И о (Э л (1) р ):

Е о о сч л о — С 4 О

СЧ ! и л Д) а )

Е! ! о о

o - o

m ui

-- о

).c a.аа!! и ж л

О1

E Ш о (0 ) а

E Э

U хо с> о

)g о )!

Й о в

N X

К ж о

) и

44

Ц

Ф

1 а

Р3

)44

6)

U о

1 — )

I ! ! ! !! ! ! ф о).

) ! ! !

1 . 3 ! ! и ! л (! %

e -- с ч o o

ОлЛ Л Ол л л

О О О О О Л! ! с>ЮСОСЧ Л

iО Ю Р1» СЧ

- л. л Ю CO Ch cn

С"1 Р1

1.Г л

ln СЧ Ю СП Со

СЧ СЧ < 4 л л

О-СЧ ОСО о о и

О1 ф ° (cd ):! о и m о л î о е

Ю

-o ь и

gg e

О

1О о

1530098

I

1 Ю

» сч 1

М 1

Ц сЧ

ЮЮ

ЮЬЬ

Ф 1

1-ю! 3!(3 р о

1 л Щ

РЯ со 0 сО о а (ф

ЮВ сЧ! Ю ь

Ю м сч с ъ счев оь

e < сч сч сч

Ю оwвсо с") сч

00 CV 00 с Ъ сЧ л w co

A CV

00 ссЪ сч оьсО ч3 с Ъ сЧ "сч сч с4

O Yl CV а Э Я

w ao а ь а

° »- C4 СЧ

uI y

-а

C0 l ß

I а

1 cv

I

Э Р

+ o

Э р

И IC p

Х л

Э ф о х а

О ф

И 8

1 а ц э э х х и х х

td Э о э

И X ф

1 1

5I Э ф Р

Х Нэ 0 о э оь ф» Я \ ак э х

Э Х Х C4 I ххххх и о

»Я !

0 о

О с4

Р ф о с о Ю л

О

I ——

1 а о а

О O I Ca

I» 4 ф U а. моео

f !»ааф сч Ю ь

N- с Ъ сЧ О сч c4»- cv сч оо лло о е сч сч сЧ % rl % < < чае

A a a

1 Ь Ю а сО л с с») сЧ % ° »

Ллeeсч <счь с ) с с ъ сч сч ) с ъ с1 с) л

° \ ю сч осо а ° а Щ

О

1т о ф ф

ЮЮ

ЮЮ

Q eQ ф в (» ю Я

1- Ю

vo

6 w

)х ф о

,о1,1 4ã.

1! 530098

1 I

I

I ! и :г

ДО

1 ф W

1 CO

1 с 1

cd 1 с ю I

Д м

Ю

У сЧ О

Ch O

3 сл) сЧ ф сс с Х oO O O лагоа

Ю О О с ) л О-л с 1 е- сЧ ф Д

Х е о

О -ф Х О

> u 1

- е! Я

1 о

Ж

1 М -.1 сл Д 1

I I c

Йо

1л

В": л

O!! се

° 8 3.О Э о !

° л» ф

Р IФ

dIyÎ

Зебр

1 о о

1 4 лО фа» ф ф ф ф !

Ж 8 ф Д а со

О1 О

О с л в л

OOO

5 ф о

v с 1 сЧ л л

1 сЧ

О Д сА 1: о

X л Д

l 4x

) В

Э в б о л оО О

I cJ л в Я ОсОсОл л аа а а л а а ОООО

СЧ e - л- СЧ л- СЧ OQ сО - О- л

n W Cn O

V Л Осчсчлx аа (:Л Ch СЬ О Ch О О1 а л а c c л л л сЧ сО O О

° с1 р а л а

1О 1-1сЧ

r r C C В О О О

О О О ОЛЛЛ л л л л а в а л сч cv сч сч - - O O

О О О О1 с 1 с 1 л е» л е ° сО QQ а в л л а л в а с 1 сл) с 1 с ) сЧ СЧ O O

1 ! с и О

I с) д

& Ц

dl a и

1 Ф к о

« 3 о

I м

g в о х

О 1

cd л

Х >Х ! ф gO ,3

I c

1«

1 cd 5 к g о ф о

63 о х

1„cd

Я

m o ф о а о

)4

)530098

1

1 ф

I й5 I

1 О

»

1 О

О

ООИ ОИО лаоиаоаооь» ао О сч сч О со сч сЪИСЪИИИ О

Зф

О е-Ч °

1 а!&

° Ю са к

ctI I

О ао ао л о iо съ съ сч < < и и

О!

РЯ

I

v л

1 Я

1 и л и с ъ с ъ сч сч

-v !

Рь!

О ови ооо сч СЧ»- с»4 с»4 с Ъ с1Ъ с6 у» о сл

1 Вс са и о I счсч л С4Ъ СЧ сп л

««! ! а!

I Й

1 ю о

I M д I

1 1 о

I+1

1 Х

1« о д

I.M !

»C 3 1

1 1 са

Р о

f са о а4 х х

t( ф ф

О о и

«И И«

1О О С> С»4 С»4 с Ъ R

«ч ф о

Е»

Я

СО CO СО сО с1Ъ с Ъ с1Ъ с"Ъ

«« л

О I О О 1 О

О о

f х !

> съ л с Ъ

1О !

1 ! э«д

1 1

1 1

«Д

1Ф ,;3 о

° л а4

p, «

ЭО

Н о о

Д f», ь ф 6 ф Ю

Е Ю х

Д д

»

«

1 ! Х1 л осо о иаоилсо

Л «««a e с»1 с»\»» о

С4 ОЪ сч

« « с1ъ 1

И счисо» чИСЧ л л «а

СЧ И

ОЪ CO л с

«Ф

О»»

1 о а4

Ф

« ь-сч с ъ сч сч сч сч йФ 1

1(Ф

ИоаО-СЪИ аоии оиr

И сО О О с.>

СЧ С»4 »Ъ

И

« оооо--и с Ъ СЧ СЧ сЧ сч с»Ъ

Ои осОло

ИИИ

Ю ««»

О И ОСОЛСЪ с4»- »»- » сч

И о ол лоь

««««A «

ИИИИИИ л л И Оъ В И

И п С4Ъ

«««««

Ооосчс О сч лл

РЪ с»Ъ л « !

О! !О!

If

1 а4

1 3 Х!! щ е

1 К

« 1Х! .

I аЕ са

I Х Ы р, <« о

1 о

1 & ф д о

v a, ! g ec

1 о

« О о х

I M Еа

«ф а о

1 f. х х а х о а у о

1 Р Е»

1 ЕС О е о х х

I B

» Я о

О ес ф х ф о о

Е3ю

1 О х

)с

1 «1 ! Фд

1,1, 1

I I ! "

1 1

Х I

1 I о 1

1 а4

О -О

>-

I о!к

Е- 1 е4

1 О

С» I M Д е! о! и й2 л !

Ф ф I Х ю о д

О о ! о

1и1<Х

1 !

1 аО И л с ЪсЪ с1Ъ» » л »О

«« ««««

ОО с1 л сч сч с1 О

« « « «

И 1 И с"Ъ 1

3 а

Щ х ф

1":

j5

° ° ф ф к сь Id о сл еа

1 х

< о

«Д

Ц

f > о v

Ц

О о °

XX«I

Х В» ц ао

OI О cv

ЕС g ф о

Е» ° ° Е а4 >

X са &

cd dC 9

Е» g ol

ОО,-Е5са -Й ххesю

ЕС 444 O

f- O «4 ф Cd Е» Х о. -- 5 хv a !. -- Сс1