Способ активации оксида двух-и трехвалентного железа
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( Опубликовано 230282. Бюллетень № 7 Дата опубликования описания 2302Я2 (51)М. Кл. С 01 G 49/08 Гасударстесииый комитет (53) УДК 546. 723 722- 31 "- 54-1.88 (088. 8) по делам изобретений и открытий О.Н. Обозин, В.И. Чотий, В,А. Мосин, Ф П, 1 йфиттвк---— и В.А. Романенко к(),:т ())(; ум, . (72) Авторы изобретения <>+1 ИТНО" те ничнскдю (3 Всесоюзный научно-исследовательский инстищц я,-„.. по креплению скважин и буровым растверам— I (71) Заявитель (54) СПОСОБ АКТИВАЦИИ ОКСИДА ДВУХ- И ТРЕХВАЛЕНТНОГО ЯЕЛЕЗА Изобретение относится к техноло гии активации оксидов железа и может быть использовано для нейтрализации водорастворимых сульфидов, например при бурении нефтяных и газовых скважин. Известен способ обработки оксида двух- и трехвалентного железа, применяемого для нейтрализации водорастворимых сульфидов, путем его активации измельчением 11) . Известен также способ активации оксида двух- и трехвалентного железа путем придания ему пористости кислотной обработкой и щелочной 15 обработкой его раствором едкого натра для нейтрализации избыточной кислотности до рН / 21 . Недостатком этих способов является слабая активация исходного материала — оксида двух- и трехвалентного железа для нейтрализации водорастворимых сульфидов, особенно в щелочной среде. Целью изобретения является повь1шение нейтрализующей способности оксида двух- и трехвалентного железа водорастворимых сульфидов в щелочных и кислых средах. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу активации оксида двух- и трехвалентного железа путем его обработки раствором едкого натра процесс осуществляют при рН 10- 14 и 100- 150 C. При рН менее укаэанного предела щелочных значений активация оксида железа в условиях предлагаемого способа не происходит. Оптимальность температурных условий определяется тем, что ниже 100 С активация не наблюдается даже при предлагаемых высоких щелочных значений рН, а свыше 150 С активизирующая способность обработанного оксида железа не применяется. Это следует из нижеследующих в описании экспериментальных данных. 906<4 0 4 5 7 Продувают азотом полученный раствор для удаления из него газообразного сероводорода и фиксируют количество последнего: Таким образом оценивают количественно содержание непрореагировавших сульфидов натрия в растворе в мг/л. Пробы отбирают многократно через каждые 10 мин перемешивания реакционной смеси. В качестве критерия нейтрализующей способности материала принимают время, в течение которого концентрация остаточных водорастворимых сульфидов в пробе в пересчете на газообразный сероводород уменьшается от исходной до 5 мг/il. Кроме того, готовят кислый (при рН = 5) водный раствор сероводорода с концентрацией 500 мг/л. К раствору сероводорода добавляют 10 r оксида железа, активированного согласно описанному выше, в том же соотношении с раствором 1:50. Раствор перемешивают, отбирают пробы и определяют в них содержание остаточного сероводорода. Результаты сравнительных испытаний сероводороднейтрализующей активности оксидов двух- и трехвалентного железа, приготовленных по предлагаемому и известному способам, приведены в табл.2. Табл.2 показывает, что продукт, полученный согласно известному способу проявляет сероводороднейтрализуюцую активность при рН среды менее 7. Однако в щелочной среде рН ) 7, которая более характерна для условий нефтяных и газовых скважин, признаков нейтрализации продукт практически не проявляет. Предлагаемый способ обеспечивает высокую нейтрализуюцую способность оксида железа (ll, ill) как в щелочной так и в кислой среде. Добавка активированного по изобретению оксида железа (Il, Ш ) в буровой раствор, даже в значительных количествах (до 235 кг на 1 м раствора} для нейтрализации очень больших поступлений сероводорода из пластов горных пород в скважину, не приводит к существенному изменению техраствора, например по вязкости, статическому напряжению сдвига, стабильности и водоотдаче. Предла гаемый способ обе с пе чи вает повышение нейтрализующей способности оксида двух- и трехвалентного железа водорастворимых сульфидов путем сокращения времени их нейтрализации на 20-40 мин. Такой эффект достигается за счет того, что в результате обработки образуются гидрокси-. ды железа, гидроксоферраты и ферраты натрия, которые при взаимодей- >0 ствии в щелочной среде с водорастворимыми сульфидами осаждают их путем образования водонерастворимых соединений. Пример 1. Магнетит плотнос- 15 тью 4,7 г/см, со средним размером частиц 6 мкм и диапазоном изменения размера частиц от 2 до 70 мкм подвергают щелочной обработке в раствор едкого натра разной концентра- 20 ции. Концентрацию при этом определяют, контролируют и регулируют в процессе активации по водородному показателю рН. Обработку проводят при отношении масс оксида железа и 25 жидкой фазы 2:1 в различных барометрических условиях, Затем к полученным суспензиям добавляют сульфид натрия в количестве, необходимом для получения концентОации H>S 30 500 мг/л, перемешивают и определяют по изменению окраски (появление или отсутствие темно-зеленого цвета) ход реакции. Результаты влияния предлагаемых условий активации на ее эффективность / а также влияния активированного оксида железа на реологические свойства буровых растворов приведены в табл.1. Табл.1 показывает, что активация оксида железа происхбдит только при высоком рН (более 10) и повышенной температуре (100- 150 С), Пример 2.Образец магнетита, 4> активированного в условиях опыта 6(по таблице 1), в количестве 10 г помещают в водный раствор сульфида натрия с концентрацией, в пересчете на газообразный сероводород, 500 мг/л. Соот- 50 ношение масс оксида железа и раствора сульфида натрия при этом составляет 1:50. Раствор перемешивают 10 мин в герметичной реакционной колбе, затем отстаивают 1 мин 55 нологических показателей бурового 1 и отбирают пробу жидкой фазы. Последнюю помещают в герметичную колбу, снижают серной кислотой ее рН до да в буровых растворах и без изменения последних значительно расширяет возможности применения его в буровой технике. Таблица 1 Условия активации оксида железа (11, I II) ° ° Температу- Давление, Время рера, С МПа акции, ч Отсутствие или наличие реакции Опыт рн среды 13,5 Есть 150 12,0 10,0 Очень слабая 150 9,0 Нет 150 7,0 14,0 Есть 100 100 12,0 Нет 100 10,0 100 9,0 100 7,0 13 5 12,0 12 н 9,0 13 13,5 12,0 Таблица 2 t Время нейтрализации до остаточной концентрации i водорастворимых сульфидов (5 мг/л Н S), мин Средний диаметр частиц оксида железа, мкм рН среды Способ обработки оксида железа (II, 111) Известный (отношение масс оксида железа и раствора 1:50) 4,85 105 7,0 11,5 7,0 То же Предлагаемый (отношение масс оксида железа и раствора 1:50, оксид обработан NaOH по опыту 6 табл. 1) 83 12,0 4,80 6,0 То же 5 906940 Повышенная нейтрализующая способность оксида железа (II, III) по изобретению и возможность его применения для нейтрализации сероводоро5 5 5 5 5 5 5 Слабые признаки нейтрализации через 24 ч (концентрация 490 мг/л) 906940 формула изобретения Составитель Л. Романцева Редактор Л. Лукач Техред Э.Вереш Корректор О. Билак Заказ 00/27 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, N-35, Раушская наб., д,4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Способ активации оксида двух- и трехвалентного железа, включающий обработку его раствором едкого натра, 5 отличающийся тем,что,с целью повышения нейтрализующей способности целевого продукта водорастворимых сульфидов в щелочных и кислых средах, процесс осуществляют 10 при рН 10- 14 и 100- 150 Ñ . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Рябоконь С.А., Обозин О.Н. Утяжеляющая добавка к буровому раствору для нейтрализации и удаления сероводорода при бурении скважин. "Нефтяное хозяйство", 1979, Р 2, с. 19-22. 2. Патент США N 4008775) кл. 175-64, опублик. 1977.
