Посмотрите также другие разделы нашего сайта!!!

Литература
много книг по нефти и газу

Программы нефтегазового комплекса

Медиафайлы про нефть

Анекдоты про нефтяников

Знакомства для буровиков

Всё про нефть и газ / Литература(каталог книг)

ВНИМАНИЕ

В текстах книг представленных на сайте в интернет формате очень много ошибок, не читаются рисунки, графики разбиты, это связанно с некачественной перекодировкой конвекторов из PDF формата и HTML.

Если Вам необходимы качественный текст с рисунками и графиками - то скачиваите книги с нашего сайта в формате PDF.

ссылка для скачивания книги или главы в формате PDF находится внизу страницы.

анекдоты

программы

истории

3

паеауЦлдаЦ кЦAЙЦзнх Сгь йЕкAЕйнда ЙгазалнйЙй кAлнЗйкA

Химические реагенты делятся на стабилизаторы (понизители водоотдачи); понизители вязкости; вспомогательные; профилактические добавки.

3.1. кЦAЙЦзнх-лнAЕагабAнйкх

1. Углещелочной реагент (УЩР) - представляет собой щелочную вытяжку из бурого угля, т.е. гуматы натрия, которые создают вокруг глинистых частиц защитную оболочку. Наиболее эффективный УЩР получается при 13 %-ной концентрации сухого бурого угля и 2 % щелочи при работе на пресной воде. УЩР готовят на заводе и поставляют в сухом виде.

В условиях буровой или глиноцеха УЩР молено приготовить в глиномешалке следующим образом. В глиномешалку объемом 4 м3 наливают 2 м3 воды, затем загружают расчетное количество каустической соды. После того как каустическая сода растворится, при перемешивании загружают расчетное количество бурого угля. Перемешивание ведут в течение 2-х ч. Затем мешалку доливают водой до верха, перемешивают еще 20 мин и оставляют на отстой. В табл. 3.1 приведены данные о количестве угля и щелочи, необходимых для приготовления УЩР различной концентрации. УЩР применяют для стабилизации пресных и слабоминерализованных глинистых растворов.

2. Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - представляет собой волокнистое вещество белого цвета. Хорошо растворима в горячей воде (70н-80 °С) и плохо - в холодной.

35

Таблица 3.1

Расход бурого угля и жидкой или твердой каустической соды для приготовления 1 м3 углещелочного реагента

Концентрация УЩР, %
Содержание влаги в угле,
%
Плотность жидкой каустической соды
Расход твердой каустической
соды, кг

15
20
30
40
50
1,45
1,48
1,5
1,53

Расход бурого угля, кг
Расход жидкой каустической соды, л

5 (1 : 0,2) 10 (1 : 0,2) 13 (1 : 0,2) 15 (1 : 0,2) 20 (1 : 0,2)
59 117 153 176 235
62 125 162 190 230
71
143
186
215
285
83 166 217 250 335
100 200 260 300 400
16 32 43 49 65
15 30 39 45 60
14 28 37 43 57
13 26 34 39 52
10 20 26 30 40

Получают КМЦ воздействием щелочной целлюлозы на мо-нохлорацетат натрия. Промышленность выпускает высокомолекулярную, высоковязкую КМЦ (степень полимеризации 500+600) и низковязкую (степень полимеризации 300). Высоковязкая КМЦ хорошо снижает водоотдачу глинистых растворов, насыщенных хлористым натрием. При этом готовят 8+10 %-ный раствор КМЦ: на 4 м3 водного раствора ее расход составляет 300+400 кг.

3. Серогель EN-55 является аналогом КМЦ. Применяется для снижения водоотдачи буровых растворов. При обработке пресных и соленасыщенных растворов эффективность действия серогеля в 2 — 4 раза ниже, чем при использовании КМЦ-600.

Для химической обработки готовят 10-8-5 %-ные водные растворы серогеля. Выпускался этот реагент в б. ГДР.

4. Гидролизный полиакрилнитрил (ГИПАН) - продукт гидролиза полиакрилнитрила. Выпускается в виде 10+15 %-ного раствора плотностью 1100+1110 кг/м3. Это вязкая жидкость желтого цвета с аммиачным запахом. Имеет щелочную реакцию - рН 12+12,4. Количество ГИПАНа для химической обработки зависит от минерализации бурового раствора и забойной температуры. Для пресных и слабоминерализованных растворов при забойных температурах 100+120 °С достаточны добавки ГИПАНа 0,5+0,75 %, при температурах 180+200 °С - 2+3 %. ГИПАН сочетается с крахмалом, КМЦ, УЩР, модифицированными лигносульфонатами и др.

Готовят водный раствор ГИПАНа следующим образом: в глиномешалку объемом 4 м3 заливают 1100 л этого реагента,

36

остальной объем доливают водой. После перемешивания в течение 10 мин реагент готов к использованию.

5. Метакриловый сополимер (МЕТАС) является сополимером метакриловой кислоты и метакриламида. Выпускается в виде порошка или гранул белого цвета. МЕТАС применяется для снижения водоотдачи пресных и соленасыщенных (по NaCl) растворов при обычных и высоких (до 200 °С) температурах. Он не выдерживает хлоркальциевой агрессии. При наличии в буровом растворе более 300 мг/л ионов кальция перед вводом МЕТАСа производят предварительную обработку кальцинированной содой или сульфатом натрия в пределах 1*2 %.

Используют МЕТАС в виде 5*8 %-ного водно-щелочного раствора при соотношении со щелочью 10:3,5 (из расчета на сухое вещество).

Готовят МЕТАС следующим образом. Глиномешалку вместимостью 4 м3 заполняют водой на 2/3 объема. В нее загружают 200*320 кг МЕТАСа (в расчете на сухое вещество) и перемешивают 30 мин. Затем вводят 70*112 кг твердой каустической соды или соответствующий объем ее раствора, доливают водой до полного объема глиномешалки и смесь перемешивают 1,5 часа до полного растворения МЕТАСа. В буровой раствор, имеющий рН = 8+9,5, рекомендуется вводить МЕТАС в виде 8 %-ного водно-щелочного раствора (соотношение МЕТАСа и щелочи 10:2,5 в расчете на сухие вещества).

Если рН бурового раствора находится в пределах 9,5*10,5, то его вводят без предварительного гидролиза каустической содой. Обработка порошковым МЕТАСом буровых растворов, имеющих плотность более 1800 кг/м3, в которых содержание водной фазы невелико, может вызвать загущение раствора. В этом случае целесообразно использовать водно-щелочные растворы реагента.

На первичную обработку пресных растворов расходуется 0,2*1 % МЕТАСа, соленасыщенных - 2*2,5 % (в расчете на сухое вещество к объему бурового раствора). При повторных обработках расходуется 0,1*0,2 %.

6. Крахмал-полисахарид, формула (С6Н10О5); тонкий белый порошок без запаха и вкуса. Плохо растворим в холодной воде, частично растворим и частично набухает в нагретой до 60 °С воде.

Модифицированный крахмал (МК) представляет собой светлый порошок 8*12 %-ной влажности, медленно растворяющийся в холодной воде. Выпускается Александровским крахмальным заводом (Кабардино-Балкария). Модифициро-

37

ванный крахмал является защитным реагентом, стабилизирующим пресные и минерализованные растворы, в том числе хлоркальциевые. Обычные добавки его к пресному и маломинерализованному раствору составляют 1 + 1,5 %, к насыщенному солью — 1,5+3 %, но в каждом отдельном случае они уточняются в лаборатории.

Вводят порошок модифицированного крахмала в циркулирующий раствор через гидросмеситель небольшими дозами в течение нескольких циклов, так как наблюдается интенсивное первоначальное загущение. В процессе циркуляции раствор разжижается, поэтому осуществляется строгий контроль за его реологическими характеристиками и в случае резкого понижения статического напряжения сдвига предусматриваются добавки различных структурообразователей. Модифицированный крахмал может применяться в комплексе с другими защитными реагентами и понизителями вязкости. Наибольший эффект обработок проявляется при сочетании крахмала с КМЦ. При хлоркальциевой агрессии перед вводом крахмала рекомендуется обрабатывать растворы кальцинированной содой. В отличие от обычного крахмала применение модифицированного упрощает обработку, устраняет необходимость использования щелочи и уменьшает расход в l,2-s-l,5 раза.

В случае отсутствия модифицированного крахмала используют технический крахмал, для перевода которого в растворимое состояние требуется предварительная клейстеризация с каустической содой.

Для приготовления 5+8 %-ного крахмального клейстера в глиномешалку вместимостью 4 м3 заливают (на 3/4 объема) воду и при перемешивании добавляют 200+300 кг обычного крахмала. Перемешивают до удаления комков, после чего вводят каустическую соду из расчета 1+2 % массы крахмала, т.е. 2+4 кг. Через 15+20 мин реагент готов к употреблению. При использовании морской воды или полном насыщении солью бурового раствора концентрацию каустика в крахмальном клейстере увеличивают до 2+4 % и крахмал вводят после растворения щелочи.

7. Оксиэтилированная целлюлоза (ОЭЦ) - защитный коллоид для буровых растворов в условиях полиминеральной солевой агрессии при температуре до 150 "С. Является аналогом КМЦ.

8. Tylose VHR — понизитель водоотдачи; содержание Na КМЦ 60+70 % со степенью полимеризации 600. Выпускает фирма Hoechst (ФРГ).

38

3.2. РЕАГЕНТЫ - ПОНИЗИТЕЛИ ВЯЗКОСТИ

1. Феррохромлитосульфонат (ФХЛС) - пылевидный, сыпучий водорастворимый порошок коричневого цвета.

ФХЛС получается при взаимодействии лигносульфонатов (сульфитно-дрожжевой бражки - СДБ) с сернокислым железом и бихроматом натрия. Однопроцентный водный раствор ФХЛС имеет рН = 4+4,5.

ФХЛС является понизителем вязкости пресных и минерализованных растворов, растворов известковых, гипсовых, высококальциевых и др. По своему действию на глинистые минералы ФХЛС относится к ингибиторам гидратации. Затормаживая процесс набухания глинистых пород, ФХЛС способствует увеличению периода устойчивого состояния стенок скважины, предотвращает переход выбуренной породы в глинистый раствор и улучшает его очистку. Растворы, обработанные ФХЛС, не коагулируют при попадании в них умеренных масс гипса и солей и стабильно сохраняют свои свойства при температурах до 200 "С.

Готовят ФХЛС в глиномешалке в щелочной водной среде обычно в соотношении реагента со щелочью 1 : 0,2, т.е. одна часть ФХЛС к 0,2 частям каустической соды. В глиномешалку вместимостью 4 м3 заливают 2 м3 воды и загружают 40 кг твердой каустической соды. После ее растворения загружают 200 кг ФХЛС. После перемешивания полученный 5 %-ный раствор ФХЛС готов к употреблению.

2. Нитролитин - представляет собой желто-коричневый порошок, растворимый в водном растворе щелочи. Получают нитролигнин из гидролизного лигнина окислением его азотной кислотой без последующего омыления. Используют в основном 5+10 %-ные водно-щелочные растворы при соотношении нитролигнин : щелочь = 1 : 0,1+0,5, в зависимости от значения рН бурового раствора.

Готовят нитролигнин в глиномешалке, для чего заполняют ее водой на 1/3 объема, загружают 60 кг твердой щелочи, после ее растворения загружают 200+400 кг нитролигнина и перемешивают смесь 1 + 1,5 ч. После этого глиномешалку доливают до 4 м3 водой, смесь перемешивают 15+20 мин, и реагент готов к употреблению. Обработку нитролигнином ведут путем добавления его в циркулирующий раствор.

3. Полифенольный лесохимический реагент (ПФЛХ) представляет собой темно-коричневое вещество, растворимое в слабощелочной среде. ПФЛХ получается при формальдегид-ной конденсации полифенолов растворимых смол термолита

39

древесины с последующим сульфометилированием. Применяется в виде 5 %-ного водно-щелочного раствора. В глиномешалку вместимостью 4 м3 заливают воду, загружают 200 кг ПФЛХ и 50 кг каустической соды. Перемешивание ведут в течение 1 + 1,5 ч, доливают глиномешалку водой до верха, перемешивают еще 10+15 мин, после чего реагент готов к использованию.

4. Окисленный хромзамещенный лигносулъфонат (ОКЗИЛ) представляет собой продукт окисления сульфит-спиртовой барды хромпиком в кислой среде. Буровым предприятиям поставляется в жидком виде с плотностью 1120+1140 кг/м3, рН = 6, т.е. слабокислая среда. ОКЗИЛ готовят в глиномешалке 2,5; 5; 10 %-ной концентрации. Соотношение ОКЗИЛа со щелочью в растворе 1 : 0,1; 1 : 0,2; 1 : 0,3 в расчете на сухое вещество.

Так, в глиномешалку заливают 2 м3 воды и загружают 25 кг твердой каустической соды. После ее растворения заливают 1 м3 товарного 25 %-ного ОКЗИЛа и, перемешивая, доливают до 4 м3 водой.

5. Serl-sol; serl-thin — реагенты — понизители вязкости (Финляндия) - являются аналогом ФХЛС. Индекс CR означает, что реагент содержит хром. Индекс PFCR — означает, что реагент содержит железо (феррум) и хром. Готовят эти реагенты в глиномешалке в виде водного раствора 5 %-ной концентрации в соотношении со щелочью: 20 % NaOH от массы сухого реагента.

3.3. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РЕАГЕНТЫ

1. Каустическая сода (NaOH) - белое твердое вещество плотностью 2130 кг/м3, растворимость в воде 52,2 % (при 25 °С). Сильное основание, на живую ткань действует разрушающе. Применяется для приготовления реагентов, а также для повышения рН до величины, обеспечивающей наибольший эффект разжижения. Избыток NaOH вызывает рост структурообразования.

2. Кальцинированная сода (карбонат натрия - Na2C03). Свое название получила от латинского слова кальцинация (прокаливание). Представляет собой мелкокристаллический порошок, в зависимости от чистоты имеет цвет от белого до до светло-серого. Выпускается в безводном виде или содержит кристаллическую воду до 60 %, готовят ее в виде 15 %-ного водного раствора. Обычно вводят в раствор после раз-

40

буривания цементных мостов с целью удаления в осадок в виде мела ионы кальция:

Са(ОН)2 + Na2C03 = СаСОэ + 2NaOH.

Кальцинированную соду применяют еще и для эффективного распускания кальциевой глины. Такая глина после ввода в раствор карбоната натрия переходит в хорошо набухаемую натриевую.

3. Хлористый натрий (NaCl) применяется для приготовления соленасыщенных глинистых растворов при разбурива-нии солевых отложений. Перед вводом соли глинистый раствор разбавляют водой. Коллоидная фаза в глинистом растворе должна быть в пределах 2+3 %. Соль вводят через гидросмеситель до насыщения. После стабилизации раствора КМЦ до водоотдачи 5+6 см3/30 мин вводят утяжелитель. Надо отметить, что баритовый утяжелитель может находиться во взвешенном состоянии в соленасыщенном глинистом растворе и без стабилизации, т.е. при высокой водоотдаче.

4. Хромовые соли Na2Cr207 и К2Сг20„ т.е. бихромат натрия и бихромат калия (хромпик), представляют собой желто-оранжевый порошок, хорошо растворимый в воде, и применяются для придания растворам термостойкости выше 100 "С.

Используются они в виде 10 %-ных водных растворов и предохраняют глинистые растворы, обработанные УЩР, ПФЛХ, ГИПАНом от температурного застудневания и роста водоотдачи.

5. Известь (СаО - окись кальция) - продукт обжига известняка, мела и других карбонатных пород. При взаимодействии с водой получается гашеная известь Са(ОН)2. В бурении используется при известковании глинистых растворов совместно с NaOH и лигносульфонатами. При этом происходит ионный обмен Na X CaO++. Ориентировочные расходы реагентов: извести 0,3+0,9 % по весу от объема раствора, лигно-сульфонатного реагента - 0,5+2 % и каустической соды 0,2+0,5 %.

Способ обработки следующий. В циркулирующий глинистый раствор, стабилизированный УЩР, в начале желобной системы подается гашеная известь, затем каустическая сода и лигносульфонатный реагент. Кроме этого, известь применяют при приготовлении высококальциевых глинистых растворов. Здесь основным поставщиком ионов Са++ является хлористый кальций. Применение известковой обработки дало в

41

Таблица 3.2

Плотность водных растворов солей и щелочей при 20 °С

Количество сухого вещества в 100 г
NaOH
КОН
СаС12

Плотность, кг/м3
Содержание, г/л
Плотность, кг/м3
Содержание, г/л
Плотность, кг/м3
Содержание, г/л

1 2 4 6 8 10 20 30 40 50
1010 1021 1043 1065 1087 1109 1219 1328 1430 1525
10,10 20,41 41,71 63,89 86,95 110,9 243,8 398,4 572,0 762,7
1007 1011 1033 1049 1065 1082 1176 1287 1411 1538
10
20
41
62
84
108
235
387
564
666
1007 1014 1031 1048 1065 1083 1177 1281 1395
10 20,2 41 62 85 108 235 384 558

Продолжение табл. 3.2

Количество сухого вещества в 100 г
КС1
NaCl
Na2C03

Плотность, кг/м3
Содержание, г/л
Плотность, кг/м3
Содержание, г/л
Плотность, кг/м3
Содержание, г/л

1 2 4 6 8 10 20
1004 1011 1023 1036 1050 1063 1132
10 20,2 40,9 62~1 84 106 226,4
1005 1012 1026 1041 1055 1070 1147
10 20 41
62,5 84 107
229
1008 1019 1039 1060 1081 1102
10 20 41,5 63,6 86,5 ПО

Таблица 3.3

Содержание хлорида кальция в растворах и их плотность

Концентра-
Плотность
Содержание безводного
Температура

ция раствора, % (по
при 20 °С, кг/м3
СаС12, кг
замерзания раствора, °С

в 1 л раст-
в 1 кг раст-

массе)

вора
вора

1
1010
0,010
0,01
-1

2
1015
0,020
0,02
-1

3
1023
0,030
0,03
-1

4
1032
0,041
0,04
-2

5
1040
0,052
0,05
-2

6
1049
0,063
0,06
-зд

7
1058
0,074
0,07
-3,1

8
1066
0,085
0,08
-4,2

9
1075
0,087
0,09
-4,2

10
1084
0,108
0,10
-5,7

15
ИЗО
0,170
0,15
-10

20
1178
0,236
0,20
-17,6

25
1228
0,307
0,25
-39

30
1282
0,385
0,30
-50,2

35
1362
0,468
0,35
(-10)

П ри меч
а ни е. В скоб
ках указана температура вы:
<ристаллизовыва-

ния избытка е
зли.

42

свое время хороший результат при проводке скважин, разрез которых был представлен хорошо растворимой натриевой глиной, и где снижение вязкости глинистого раствора считалось большой проблемой.

Известно, что в результате реакции взаимодействия гашеной извести с кальцинированной содой полученный мел выпадает в осадок, а полученная щелочь остается в растворе. Этой реакцией можно воспользоваться при приготовлении реагентов - понизителей вязкости в условиях, когда нет глиномешалки и каустическую соду приходится готовить в мернике агрегата, что недопустимо с точки зрения техники безопасности. Кроме того, этот метод позволяет заменить дорогостоящую и дефицитную каустическую соду более дешевыми и доступными материалами, известью и кальцинированной содой. Расчетным путем находим соотношение: для получения 10 кг NaOH надо иметь 9,25 кг Са(ОН)2 и 13,25 кг Na2C03.

В промысловой практике расчет необходимого количества вещества для получения заданной концентрации раствора осуществляют следующим образом. Допустим, необходимо приготовить 50 л 6 %-ного раствора кальцинированной соды Na2C03, считая на безводную соль. Для этого:

определим массу 50 л раствора(pNCO = 1,061 г/см3)

т = pV = 1,061-50 000 = 53 050 г = 53,05 кг; определим количество соды из соотношения

100 г раствора — 6 г соды 53 050 г - X г

6 • 53 050

X = ------------- = 3183 г;

100

определим количество воды

53 050 - 3183 = 49 867 г.

Количество сухого реагента, необходимое для получения требуемой концентрации, можно установить по данным табл. 3.2 и 3.3.

Скачать эту главу в формате PDF

Всё про нефть и газ / Литература(каталог книг)