Способ получения бурового реагента
Владельцы патента RU 2375404:
Башкирский государственный университет (RU)
Открытое акционерное общество "Дубитель" (RU)
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в производстве реагентов для обработки буровых растворов. На стадии окисления лигносульфоната солями шестивалентного хрома при рН 1-1,5 в реакционную зону дополнительно вводят отход производства, который образуется на стадии сушки жидкого целевого продукта. Отход производства представляет собой водный раствор лигносульфоната, в составе которого находится остаточное количество соединений хрома, в различных степенях окисления. Введение сточного потока в реакционную зону позволяет использовать лигносульфонат различных марок и поддерживать процесс на стадии активного взаимодействия компонентов, а также повысить показатель разжижения бурового реагента и уменьшить потери бихромата натрия. 4 табл.
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в производстве реагентов для обработки буровых растворов.
Известен способ приготовления лигносульфонатного реагента для обработки буровых растворов, включающий взаимодействие лигносульфоната с бихроматом щелочного металла при 80-90°С в водной среде (А.С. №1491878). Недостатком способа является опасность гелеобразования при повышенной температуре.
Известен способ приготовления реагента-стабилизатора для обработки глинистых растворов путем взаимодействия лигносульфонатов с бихроматом щелочных металлов в кислой среде, где для ускорения реакции окисления, осуществляемой на холоду, в реагирующую смесь вводят в порошкообразном виде соли, обладающие способностью в водном растворе повышать кислотность. В качестве таких солей используют неполностью замещенные соли неорганических многоосновных кислот, например фосфорной, или соли сильных кислот и слабых оснований, например сульфат железа (А.С. №546642).
Недостатком способа является усложнение и удорожание процесса, где ускоряющие соли составляют 10-25% от содержания сухих лигносульфонатов.
В качестве прототипа выбран способ получения хромлигносульфоната (окзила), который получается обработкой 30-35%-ной сульфат-спиртовой барды (ССБ) серной кислотой и хромпиком до рН 1-1,5. Смесь перемешивается, отстаивается,
производится частичная нейтрализация до рН 4-5 и высушивание. (Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. - М.: "Недра", 1972, с.147-148).
Недостатком прототипа является сложность удержания процесса взаимодействия компонентов на стадии оптимального окисления и конденсации. Невосстановленный шестивалентный хром переходит в промышленные стоки в процессе сушки, что приводит к потерям основного компонента - хромпика, т.е. удорожанию процесса, а также загрязняет сточный поток соединениями хрома.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является оптимизация процесса, а именно:
- повышение основной качественной характеристики бурового реагента - показателя разжижения;
- уменьшение потерь основного компонента процесса - бихромата щелочного металла (бихромата калия или бихромата натрия).
Для достижения названного технического результата при производстве хромлигносульфоната (окзила) предлагается на стадии окисления лигносульфоната солями шестивалентного хрома (бихроматом калия или бихроматом натрия) при рН 1-1,5 в реакционную зону дополнительно вводить отход производства, который образуется на стадии сушки жидкого целевого продукта до порошкообразного состояния. Названный отход производства представляет собой водный раствор лигносульфоната, в составе которого находится остаточное количество соединений хрома, в различных степенях окисления. Этот отход формирует сточный поток производства. Введение названного сточного потока в реакционную зону позволяет использовать лигносульфонат различных марок и поддерживать процесс на стадии активного взаимодействия компонентов. Возвращенный в реакционную зону сточный поток повышает качество целевого продукта - показатель разжижения. Появляется возможность при разгрузке корректировать содержание основного компонента бурового реагента - бихромата щелочного металла (бихромата калия или бихромата натрия), в зависимости от качества лигносульфоната.
Способ осуществляется следующим образом.
В реактор загружается:
лигносульфонат - 100 мас.ч.
Вода техническая - 30 мас.ч.
Бихромат натрия - 4-5 мас.ч.
Кислоты серной - 15-20 мас.ч.
Натрия гидроксда - 4-5 мас.ч.
По предложенному способу:
лигносульфонат - 100 мас.ч.
Техническая вода: расчетный объем заменяется на отход производства, представляющий собой хромсодержащий водный раствор сточной воды с содержанием невосстановленного хрома в пределах 0,50-0,65 мас.ч.
Величина возвратного хромсодержащего отхода составляет 30 мас.ч. (от количества лигносульфоната).
Используемая масса перемешивается, затем вводится
бихромат натрия - 4-5 мас.ч.
Кислоты серной - 15-20 мас.ч.
Компоненты дополнительно перемешиваются. Технологический процесс проходит в течение 3 часов рН 1,5-2.
Полученная масса нейтрализуется гидроксидом натрия до рН 4-5, высушивается до порошкообразного состояния.
Характеристики целевого продукта, полученного по предложенному способу, приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Сравнение качественных характеристик бурового реагента по предложенному и существующему способам | |||||
| Наименов. показателей по ТУ | Требования ТУ на окзил | Характеристики опытных партий | |||
| По предложенному способу | По существ. технологич. регламенту | ||||
| Партия 1 | Партия 2 | Партия 1 | Партия 2 | ||
| Сод. влаги, % | Не более 10% | 7,22 | 7,32 | 6,48 | 6,97 |
| Раств-сть, % | н/м 90% | 92,77 | 92,64 | 93,51 | 93,02 |
| РН | 4-5 | 4,2 | 4,5 | 4,5 | 4,3 |
| Показатель разжижен. | Не менее 40 | 54,50 | 54,80 | 52,30 | 52,00 |
В таблице 1 представлены характеристики бурового реагента, полученного на основе лигносульфоната с содержанием редуцирующих веществ не более 7%.
Характеристики целевого продукта по показателю разжижения при введении хромсодержащего сточного потока в зависимости от рН реакционной зоны приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Величина рН | Значение показателя разжижения | ||
| рН 1,5 | 55,8 | 55,8 | 56,0 |
| рН 4-4,5 | 52,6 | 52,4 | 53,0 |
Из таблицы 2 видно, что введение хромсодержащего сточного протока в реакционную зону в начале процесса позволяет получить продукт с большим показателем разжижения, нежели после нейтрализации реакционной массы до рН 4-5.
Характеристики целевого продукта по показателю разжижения в зависимости от добавления хромсодержащего стока в лигносульфонат с различным содержанием редуцирующих веществ приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | ||
| Содержание редуцирующих веществ, % | Показатель разжижения при добавлении хромсодержащего стока, % | Величина показателя разжижения без добавления хромсодержащего стока, % |
| 6-7 | 55,8 | 54,0 |
| 9-12 | 55,4 | 52,0 |
| 12-16 и выше | 51,3 | 49,0 |
| 12-16 и выше | 55,2 | 50,1 |
| * Загрузка бихромата натрия составляет 4 мас.ч. |
Как видно из данных таблицы 3, при низком качестве лигносульфоната (высоком содержании редуцирующих веществ), достаточная величина показателя разжижения обеспечивается за счет повышенного введения бихромата натрия, что удорожает процесс получения бурового реагента.
В таблице 4 приведено сравнение разжижающей способности бурового реагента, полученного с введением расчетного дополнительного количества бихромата натрия и дополнительного количества бихромата натрия, введенного с отходом производства.
| Таблица 4 | |||
| Количество | Показатель разжижения | ||
| бихромата | Опыт 1 | Опыт 2 | Опыт 3 |
| 4 мас.ч. | 54,0 | 52,0 | 49,0 |
| 4 мас.ч. + добавка 0,5 мас.ч. | 54,3 | 53,2 | 49,8 |
| 4 мас.ч. + 0,5 мас.ч. в составе возвратного хромсодержащего сточного потока | 55,8 | 55,4 | 51,3 |
Таким образом, введение хромсодержащего стока в реакционную смесь позволяет получить достаточно высокий показатель разжижения, не увеличивая затрат на дополнительное введение бихромата натрия, кроме того, введение хромсодержащего стока уменьшит объем технической воды, подаваемой в реакционную зону, а также уменьшит объем общего стока.
Способ получения бурового реагента, включающий обработку лигносульфоната серной кислотой и бихроматом щелочного металла до pH 1-1,5 с последующей частичной нейтрализацией до pH 4-5, высушивание, отличающийся тем, что при окислении лигносульфоната бихроматом щелочного металла в реакционную зону вводится отход производства, являющийся сточным потоком, образующимся при сушке целевого продукта.
