способ приготовления полидисперсного торфяного реагента для буровых растворов и жидкостей глушения

Формула изобретения

1. Способ приготовления полидисперсного торфяного реагента для буровых растворов и жидкостей глушения, включающий просеивание торфа, его сушку до остаточной влажности 18-25% и последующую обработку щелочным и водорастворимым полимерным реагентами, отличающийся тем, что просеивают торф до фракции 0,1-10,0 мм, при этом перед обработкой щелочным реагентом, обеспечивая постоянство указанной влажности, торф дополнительно нагревают со скоростью 2°С/мин до 75-85°С, термостатируют при этих температурах в течение 1 ч и охлаждают до 50°С, а в качестве щелочного реагента используют кальцинированную соду, при этом соотношение торф:кальцинированная сода составляет (мас.ч.) 1:0,15-0,20 соответственно, а в качестве водорастворимого полимерного реагента используют полимер акриламида с молярной долей карбоксилатных групп 10-30, при этом соотношение торфощелочная смесь:указанный полимер составляет (мас.ч.) 1:0,03-0,04 соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве торфа используют фрезерный торф верхового или переходного типов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимера акриламида с молярной долей карбоксилатных групп 10-30 используют полиакриламид АК 631 марок А-1510 или А-930.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к химической обработке буровых растворов, применяемых для вскрытия проницаемых пластов в условиях поглощений, и жидкостей глушения, используемых при ремонте скважин в условиях аномально низких пластовых давлений (АНПД).

Анализ существующего уровня техники показал следующее:

- известен способ приготовления порошкообразного торфяного реагента путем обработки торфа 30-40%-ной влажности (кускового, топливного, фрезерного и т.д.) твердой измельченной каустической содой (см. а.с. №153461 от 28.11.1962 г., кл. С09К 7/00 (5а, 3/20), Е21В, опубл. в ОБ №5, 1966 г.).

К недостаткам способа относятся пониженные показатели качества получаемого реагента: водопоглощение менее 300% и недостаточная структурообразующая способность.

Пониженное водопоглощение обусловлено высокой исходной влажностью (30-40%) обрабатываемого каустической содой торфа, при которой полости и капилляры растительных тканей частиц торфа заполнены осмотической и капиллярной водой, а также продуктами взаимодействия каустической соды с гуминовыми кислотами. Это в значительной степени снижает объем впитываемой торфом воды при введении реагента в буровой раствор или жидкость глушения и является показателем качества торфяного реагента как наполнителя указанных жидкостей, поскольку пониженное водопоглощение реагента ухудшает их технологические показатели (например, антифильтрационные свойства и стабильность).

Недостаточная структурообразующая способность торфяного реагента понижена вследствие образования неустойчивых распадающихся и диссоциирующих комплексов натриевых солей гуминовых кислот при рассматриваемом способе приготовления торфяного реагента. Несмотря на достаточно высокие значения водородного показателя (рН), применение торфяного реагента с пониженной структурообразующей способностью не оказывает положительного влияния на свойства буровых растворов и жидкостей глушения: не происходит улучшения антифильтрационных, реологических показателей и коркообразующей способности первых, а также физико-химических (кратность, устойчивость) и блокирующих свойств вторых из указанных жидкостей. Это не позволяет применять буровые растворы для вскрытия проницаемых пластов в условиях поглощений, а использование жидкостей глушения при ремонте скважин в условиях АНПД не эффективно из-за их неспособности выдерживать репрессию без разрушения;

- известен способ приготовления порошкообразного реагента, по которому осуществляют предварительную сушку торфа до остаточной влажности 15-30% и затем смешивают с каустической содой в соотношении мас.ч. 14,5:1 (см. Паус К.Ф. Буровые промывочные жидкости. - М.: Недра, 1967, с.102).

Этот способ аналогичен описанному выше, вследствие чего характеризуется такими же недостатками. При этом следует отметить, что пересушивание торфа до влажности менее 18% также снижает водопоглощение торфяным реагентом, но по несколько другой причине, чем при его избыточной влажности (более 25%). Более низкое водопоглощение при пересушивании торфа до влажности менее 18% объясняется необратимыми превращениями в его коллоидно-высокомолекулярных составляющих, в результате чего впитывание воды волокнами торфа заметно ухудшается;

- известен способ приготовления порошкообразного реагента для обработки промывочных жидкостей путем перемешивания в сухом виде полиакриламида с гидроксидом натрия и кальцинированной содой в дезинтеграторе с вращающимися роторами при частоте вращения последних 6000-12000 мин^-1 (см. а.с. №1263702 от 03.12.1984 г., кл. С09К 7/02, опубл. в ОБ №38, 1986 г.).

Данный способ не обеспечивает получение реагента необходимого качества для обработки буровых растворов, применяемых для вскрытия проницаемых пластов в условиях поглощений, так как в способе приготовления реагента не предусмотрено использование основного компонента-торфа, физико-механические свойства которого определяют возможность применения последнего по цели изобретения. По этой же причине реагент, получаемый по рассматриваемому способу приготовления, не может быть использован и для обработки жидкостей глушения, так как в этих системах блокирующие свойства жидкостей с реагентом проявляются только при наличии волокнистого наполнителя, которым является торф.

Получаемый данным способом реагент при высоком значении рН, оказывающем положительное воздействие на стабилизацию буровых растворов и повышение кратности жидкостей глушения, не имеет необходимого водопоглощения и структурообразующей способности также из-за отсутствия торфа в составе реагента. Последнее не позволяет использовать реагент, получаемый рассматриваемым способом, для обработки буровых растворов и жидкостей глушения из-за низких показателей их технологических свойств (структурно-реологических, антифильтрационных, блокирующих, способности к восстановлению проницаемости пласта) не обеспечивающих возможности применения по заявляемой цели, поскольку основным компонентом реагента в плане стабилизации указанных технологических жидкостей и придания им необходимой структуры для реализации коллоидно-физических свойств является торф;

- в качестве прототипа нами взят способ приготовления порошкообразного торфяного реагента для промывочных жидкостей, применяемых преимущественно в процессе бурения скважин при вскрытии проницаемых песчаников (см. патент РФ №2209226 от 24.09.2001 г., кл. С09К 7/00, опубл. в ОБ №21, 2003 г.). Способ включает сушку фрезерного торфа в естественных условиях до остаточной влажности 15-30%, просеивание последнего через сито с размером ячеек 2 мм и последующую обработку щелочным реагентом - водной суспензией тринатрийфосфата и водорастворимым полимерным реагентом - модифицированной алюминием натрийкарбоксиметилцеллюлозой со степенью замещения 45,5-59,0.

Недостатком этого способа приготовления торфяного реагента является его невысокое качество, обусловленное пониженными значениями водородного показателя (рН) и водопоглощения, а также низкой структурообразующей способностью, показателем которой является повышенная электропроводность водной дисперсии торфяного реагента. Недостаточно высокое качество реагента обусловлено как технологическими операциями данного способа приготовления реагента, так и его ингредиентным составом.

Пониженные значения рН торфяного реагента обусловлены, в основном типом реагента, используемого для щелочной обработки торфа - тринатрийфосфата (ТНФ). Имея невысокую водорастворимость (14,5 г/л при 25°С), ТНФ при используемом способе обработки торфа 50%-ной суспензией (ТИФ:вода = 1:1) не обеспечивает достаточной диссоциации этого электролита ни в порах и каналах торфяных волокон и частиц, ни в водной фазе буровых растворов и жидкостей глушения. Это объясняется тем, что 50%-ная суспензия ТНФ представляет собой не раствор с высокой степенью диссоциации молекул этого вещества, а густую массу нерастворившихся конгломератов натриевой соли фосфорной кислоты. В этой связи пониженное значение рН собственно торфяного реагента как реагента низкого качества предопределяет его недостаточно активное воздействие на улучшение параметров технологических жидкостей: буровых растворов и жидкостей глушения. Недостаточно влияние такого реагента на устойчивость указанных жидкостей, водоотдачу и коэффициент фильтрации, поскольку образующаяся структура торфосуспензии при обработке ТНФ характеризуется низкими адгезионными и сорбционными свойствами, низкой ионообменной емкостью.

Пониженное водопоглощение обусловлено следующим. Пересушивание торфа до остаточной влажности менее 18% приводит к необратимым процессам в его структуре и коллоидно-высокомолекулярных составляющих (гуминовых веществах), при высушивании которых до влажности 15% у торфа с высокой степенью разложения (например, низинного) происходит их свертывание, и вновь принимать в себя влагу такой торф уже не способен.

Повышенная остаточная влажность торфа (более 25%) также снижает водопоглощение, так как полости и капилляры растительных тканей частиц недосушенного торфа заполнены осмотической и капиллярной водой, а также продуктами взаимодействия используемого для щелочной обработки торфа тринатрийфосфата (ТНФ) с гуминовыми кислотами. При этом впитывание воды волокнами торфа резко ухудшается, что приводит к снижению его способности равномерно распределяться в гидрофильной среде буровых растворов и жидкостей глушения и нарушению их стабильности, увеличению водоотдачи и коэффициента фильтрации.

Пониженная структурообразующая способность данного реагента обусловлена способом его приготовления, при котором реагент получается путем простого механического смешивания ингредиентов, без применения какой-либо предварительной активации торфа с целью наиболее полного его взаимодействия с реагентами, применяемыми для обработки (ТНФ и модифицированными КМЦ или крахмалом). Изменения, происходящие с торфом при взаимодействии его частиц с указанными реагентами носят поверхностный характер, т.е. продукты реакций адсорбированы на поверхности частиц торфа и при попадании в гидрофильную среду (буровой раствор или жидкость глушения) легко вымываются, оставляя агрегаты торфяных частиц не адаптированными к водной фазе технологических жидкостей и не способными в результате этого к образованию устойчивых сложных комплексов. Поверхностная обработка торфа является результатом низкой растворимости ТИФ в капиллярной влаге и поровой среде торфяных частиц, поскольку применяемая 50%-ная водная суспензия ТИФ (ТНФ: вода = 1:1) представляет собой не водный раствор, а очень густую суспензию нерастворившейся натриевой соли фосфорной кислоты.

Легко распадающиеся и диссоциирующие в водных средах неустойчивые комплексы агрегатов частиц обработанного ТНФ и КМЦ торфа обусловливают повышенную электропроводность 10%-ной суспензии торфяного реагента, которая и является показателем его структурообразующей способности.

Пониженная структурообразующая способность торфяного реагента оказывает отрицательное влияние на структурно-механические и реологические параметры, водоотдачу и коэффициент фильтрации (см. табл.2) буровых растворов и жидкостей глушения, содержащих торфяной реагент. Обусловлено это тем, что неустойчивые комплексы агрегатов торфяных частиц при взаимодействии с коллоидно-дисперсной фазой указанных технологических жидкостей не обеспечивают образования внутренних структур многокомпонентных полуколлоидно-высокомолекулярных соединений, улучшающих технологические свойства буровых растворов и жидкостей глушения. Это ограничивает область их применения для вскрытия скважин в условиях поглощений и ремонте скважин соответственно.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого способа, сводится к следующему:

- получен полидисперсный торфяной реагент улучшенного качества, обладающий повышенными значениями водородного показателя (рН), водопоглощения, а также высокой структурообразующей способностью;

- улучшены технологические показатели буровых растворов для вскрытия пластов в условиях поглощений, содержащих полученный реагент, а также жидкостей глушения, используемых при ремонте скважин в условиях АНПД.

Технический результат достигается тем, что в способе приготовления полидисперсного торфяного реагента для буровых растворов и жидкостей глушения, включающем просеивание и сушку торфа до остаточной влажности 18-25% (диапазон сушки удовлетворяет заявляемому техническому решению и входит составной частью в заявляемый диапазон сушки прототипа), а также последующую обработку щелочным и водорастворимым полимерным реагентом, проводят ряд новых операций:

- просеивают торф до фракции 0,1-10,0 мм;

- перед обработкой щелочным реагентом, обеспечивая постоянство указанной влажности, торф нагревают со скоростью 2°С в минуту до 75-85°С, термостатируют при этих температурах в течение 1 часа и охлаждают до 50°С;

- в качестве щелочного реагента используют кальцинированную соду, при этом соотношение торф - кальцинированная сода составляет (мас.ч.) 1:0,15-0,20 соответственно;

- в качестве водорастворимого полимерного реагента используют полимер акриламида с молярной долей карбоксилатных групп 10-30, при этом соотношение торфощелочная смесь - указанный полимер составляет (мас.ч.) 1:0,03-0,04 соответственно.

Таким образом, заявляемый способ соответствует условию новизны.

Используют полимер акриламида АК-631 марок А-1510 или А-930 по ТУ 6-0200209-912-41-94; карбонат натрия по ТУ 5100-85; торф фрезерного способа добычи переходного или верхового типов по ГОСТ 21123-85.

Торф представляет собой органогенную породу, образованную скоплением остатков растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот при затрудненном доступе воздуха и большой влажности. Сухое вещество торфа состоит из не полностью разложившихся растительных остатков, продуктов разложения растительных тканей в виде частиц или агрегатов перегноя (гумуса), минеральных веществ. Содержание органического компонента в торфе составляет 80-99% на сухое вещество, гуминовых соединений в органическом компоненте - в пределах 16-86%. Торф содержит (кроме гуминовых) комплекс различных органических соединений: гемицеллюлозу, смесь высокомолекулярных полимеров целлюлозы, органоминеральные вещества с гидрофильными и гидрофобными компонентами, крахмал и пектиновые вещества, битумы, лигнин, а также низкомолекулярные соединения. Гидрофильные компоненты торфа содержат активные функциональные группы: карбоксильную (СООН), гидроксильную (ОН), карбонильную (С=O), фенольную (С₆Н₆ ОН), аминную (NH₂) и другие. Эти группы могут взаимодействовать друг с другом через водородные связи, а также через одну или несколько молекул воды, через поливалентные катионы. Гидрофобная составляющая торфа представлена, в основном, битумами.

Используется переходный и верховой типы торфа фрезерного способа добычи, которые характеризуются определенными физико-химическими свойствами, оказывающими влияние на качество получаемого торфяного реагента: кислотностью от 2,3 до 5,3 у.е., степенью разложения от 5 до 50%, зольностью от 2 до 10% и плотностью от 40 до 160 кг/м³.

Предлагаемый способ получения полидисперсного торфяного реагента (ПТР) основан на химической обработке торфа карбонатом натрия (Na ₂CO₃), а затем полимером акриламида АК-631 марок А-1510 и А-930 с молярной долей кабоксилатных групп 10-30 (в дальнейшем ПАА) при определенной технологии обработки, учитывающей приведенные выше физико-химические свойства торфа.

Фрезерный способ добычи торфа - это послойное измельчение разрабатываемого слоя торфяной залежи с образованием расстила торфяной крошки (ГОСТ 21123-85). Максимальная длина волокон при этом способе добычи торфа достигает 25 мм.

Полидисперсность предлагаемого торфяного реагента (получение фракции 0,1 - 10 мм) обеспечивается просеиванием торфа фрезерного способа добычи на сите с размером ячейки 10 мм. При большей длине волокон получаемый по предлагаемому способу приготовления ПТР имеет менее высокое качество, т.к. снижается эффективность обработки торфа Na ₂СО₃ и ПАА, ухудшаются технологические показатели буровых растворов и жидкостей глушения, в которых применяется ПТР в качестве наполнителя.

Невысокая первоначальная кислотность переходного и верхового торфов (рН 3,2÷5,3) при обработке щелочным реагентом (Na₂CO ₃) предопределяет высокую реакционную способность такого торфа к взаимодействию со щелочью с образованием устойчивых соединений получаемого торфяного реагента, гидролизующихся с повышенным рН. Кроме того, соотношение торфа и Na₂ CO₃, предлагаемое в способе приготовления ПТР, обеспечивает достаточное количество «свободной» щелочи в водной суспензии ПТР, что является показателем достаточно высокого качества готового реагента (ПТР), имеющего рН не менее 10.

Степень разложения указанных типов торфа определяет его структуру, от которой в свою очередь зависит еще ряд свойств. Так от структуры торфа зависят соотношение и связь между основными его компонентами: волокном, гумусом и минеральными включениями, а также размер структурных остатков, частиц и агрегатов гумуса. Указанные особенности структуры торфов верхового и переходного типов обусловливают максимально благоприятные условия для его химической обработки Na₂СО₃ и ПАА по предлагаемому способу приготовления ПТР.

Минимальная зольность торфов верхового и переходного типов по сравнению с зольностью низинного торфа, определяемая содержанием в них минеральных веществ, предопределяет использование этих типов торфа для получения ПТР повышенного качества, поскольку зола является балластом, и ее повышенное содержание в торфе уменьшает его реакционную способность или возможность активного взаимодействия с Na₂ CO₃ и ПАА при химической обработке.

Минимальная плотность торфов верхового и переходного типов по сравнению с плотностью низинного торфа обусловливает повышенную пористость этих торфов, под которой понимают отношение объема пор, заполненных водой или воздухом, к общему объему торфа. Чем больше пористость торфа, тем полнее будет происходить его химическая обработка, поскольку высокая пористость является первоосновой увеличения реакционного объема торфа и одним из условий получения качественного ПТР по предлагаемому способу приготовления.

Получение ПТР улучшенного качества, имеющего повышенный водородный показатель (рН), высокие структурообразующую способность и водопоглощение, обеспечивающие эффективность применения ПТР для обработки буровых растворов и жидкостей глушения, обусловлено следующим.

При обработке торфа переходного или верхового типов, обладающего вышеописанными свойствами, щелочным реагентом в виде Na ₂СО₃ образуются соединения с высокой степенью гидролитической активности. Это связано с высокой скоростью взаимодействия гуминовых кислот торфа с Na₂ CO₃, хорошо растворимым в капиллярной воде его волокон, и образованием надмолекулярных структур, представленных ассоциатами разной компактности. При этом образуются гуминовые соединения с более высоким рН, чем при обработке торфа, например, тринатрийфосфатом, особенность взаимодействия которого с торфом приведена выше при описании прототипа. Повышению рН получаемого данным способом ПТР способствует также применение ПАА с молярной долей карбоксилатных групп 10-30, гидролизующегося при собственно высоких значениях рН из-за повышенного содержания в ПАА полиакрилата натрия, что, с другой стороны, улучшает химическое взаимодействие такого ПАА с гуминовыми кислотами торфа с образованием сложных устойчивых комплексных соединений.

В целях обеспечения условий для протекания вышеописанного механизма обработки торфа Na₂СО₃ и ПАА с получением ПТР, имеющего высокий рН, предлагаемый способ приготовления ПТР предусматривает предварительное термостатирование торфа в течение 1 ч при 75-85°С с сохранением его остаточной влажности в пределах 18-25%. Такой физический метод активации торфа способствует интенсификации процессов его химической обработки: изменяется групповой состав торфа - увеличивается выход негидролизуемого остатка, а также гуминовых кислот с улучшением их свойств в сторону повышения активности; происходит расширение заполненных водой пор и капилляров тканей и волокон торфа, частичный выход влаги на поверхность, что улучшает кинетику химических реакций компонентов торфа со щелочным и полимерным реагентами и обеспечивает получение реагента с высокой структурообразующей способностью. При этом термостатирование торфа должно осуществляться с сохранением его остаточной влажности в пределах 18-25% в целях предотвращения необратимых изменений структуры торфа при снижении влажности менее 18% и не превышать 25%, чтобы не ухудшились такое свойство качественной характеристики ПТР, как водопоглощение. Это условие может быть обеспечено при термостатировании торфа в герметичной емкости или сосуде, например автоклаве.

Температура термостатирования торфа 75-85°С обеспечивает получение качественного ПТР с высоким рН (не менее 10), повышенными структурообразующей способностью и водопоглощением. Термостатирование при температуре менее 75°С неэффективно, так как при этом не происходит достаточной активации торфа, необходимой для полноты протекания физико-химических процессов, а при температуре более 85°С начинается деструкция некоторых коллоидно-высокомолекулярных составляющих торфа и получить ПТР высокого качества не представляется возможным.

Предварительная активация торфа термостатированием перед его обработкой Na ₂CO₃, а затем ПАА способствует получению ПТР с высокой структурообразующей способностью, определяемой по электропроводности 10%-ной суспензии ПТР (чем выше структурообразующая способность реагента, тем ниже электропроводность). Надмолекулярные структуры гуминовых веществ торфа по своей физико-химической природе неоднородны и представлены ассоциатами разной компактности. Для этого класса соединений характерны динамические сдвиги в структуре при изменении температуры и воздействии добавок химических реагентов, поэтому термостатирование в предлагаемом способе приготовления ПТР является определяющим фактором регулирования свойств торфа в нужном направлении.

При термостатировании гуминовые кислоты торфа, имеющие рыхлое строение с хорошо развитой пористой структурой, характеризуются высокими сорбционными свойствами. Гидрофильные свойства гуминовых кислот определяются соотношением в конденсированных ароматических системах углерода, придающего гидрофобность веществу, и боковых цепей, несущих гидрофильные группы (-СООН, -ОН). Обработка термостатированного торфа Na₂CO ₃ приводит к образованию водорастворимых гуматов натрия - продуктов полного замещения водорода функциональных групп гуминовых кислот натрием. Происходящая при этом глубокая физико-химическая модификация торфа увеличивает выход наиболее подвижных фракций гуминовых кислот и степень дисперсности органического вещества. При этом возрастает гидрофильность продукта и его способность к взаимодействию с ПАА с образованием устойчивых коллоидно-дисперсных систем с высокой структурообразующей способностью. Происходящие различные конформационные превращения макромолекул гуминовых кислот при взаимодействии с Na₂CO ₃ и ПАА определяют структуру возникающих агрегатов. При низких значениях рН на этапе взаимодействия торфа с Na ₂СО₃ проходят реакции с карбоксильными группами его коллоидно-высокомолекулярных составляющих, а при рН>7 - с фенольными гидроксилами. При этом понижается отрицательный заряд отдельных звеньев, что уменьшает энергию их отталкивания и обусловливает наряду с непосредственным взаимодействием активных групп через ионы образование компактных ассоциатных комплексов, обеспечивающих повышение структурообразующей способности ПТР.

Предлагаемая в способе скорость нагрева торфа до температуры термостатирования, равная 2°С в мин, способствует сохранению естественной структуры тканей и волокон торфа. При более быстром нагревании торфа вследствие изменения состояния осмотической и капиллярной воды в порах и каналах торфяных волокон могут произойти необратимые процессы, обусловленные разрушением первоначальной структуры с потерей торфом такого свойства, как водопоглощение. При превышении скорости нагрева торфа более чем 2°С в мин его тонкозернистая, пластичная и связная структура, благодаря которой получаемый ПТР имеет высокое водопоглощение, может трансформироваться в зернисто-комковатую и слабосвязную со значительным снижением водопоглощения.

Охлаждение торфа после термостатирования до температуры 50°С обусловлено технологической необходимостью его перегрузки в смеситель, а также созданием наиболее благоприятных условий для взаимодействия с ПАА, так как экспериментальным путем установлено, что при более высокой температуре взаимодействия торфа с ПАА происходит ухудшение качества получаемого ПТР по показателям водопоглощения и структурообразующей способности. Это, вероятно, связано с изменением свойств собственно ПАА при более высоких температурах и потерей им реакционной активности.

Охлаждение торфа до температуры <50°С после термостатирования нецелесообразно из-за снижения скорости реакций взаимодействия его коллоидно-высокомолекулярных составляющих с Na ₂СО₃ и ПАА и ухудшением качественных показателей готового ПТР.

Таким образом, предлагаемый способ приготовления ПТР с описанной последовательностью технологических операций позволяет получить ПТР повышенного качества для обработки буровых растворов и жидкостей глушения с обеспечением их высоких технологических показателей (см. табл.2 акта испытаний).

Обработка ПТР буровых растворов, применяемых для проводки скважин в условиях поглощений промывочной жидкости, обусловливает как высокий закупоривающий эффект за счет волокнистого строения торфа, так и улучшение структурно-реологических и технологических параметров обрабатываемого бурового раствора. При этом определенный вклад в фиксацию частиц ПТР на глинистых частицах бурового раствора вносит структурообразующая способность ПТР, а именно коллоидно-высокомолекулярная гуматная составляющая модифицированного обработкой Na ₂CO₃ и ПАА торфа, образующая глиногумусовые комплексы посредством мостиков из обменных поливалентных катионов глинистых частиц, что при высоких рН, обеспечиваемых ПТР, стабилизирует буровой раствор и улучшает его технологические показатели (понижает водоотдачу и фильтрацию через песчаный фильтр, а также статическое напряжение сдвига). Кроме того, образуются фильтрационные корки с сопряженными торфополимерглинистыми структурами, которые предотвращают поглощение бурового раствора в проницаемых породах за счет закупоривающего действия ПТР.

Обработка ПТР жидкостей глушения, применяемых при ремонте скважин для временного блокирования продуктивных пластов с последующим восстановлением их коллекторских свойств, способствует не только улучшению физико-химических показателей жидкостей глушения-пеноэмульсий (повышению кратности, устойчивости и снижению коэффициента фильтрации), но и обеспечивает существенное повышение их технологических свойств (повышение давления сдвига пеноэмульсионного экрана и коэффициент восстановления проницаемости керна, снижение давления деблокирования).

Органоминеральный состав ПТР с активными функциональными группами при высоких значениях рН предопределяет возможность его физико-химического взаимодействия с образующими пеноэмульсию (жидкость глушения) компонентами, в результате которого повышаются ее блокирующие свойства и устойчивость внешнему воздействию. При этом волокна ПТР с высоким водопоглощением выполняют роль компонента, армирующего гелеобразные соединения-продукты взаимодействия ингредиентов жидкости глушения, создавая в пеноэмульсии своеобразный сетчатый каркас, в ячейках которого находится пена, волокна и более мелкие частицы ПТР, равномерно распределенные в дисперсионной среде. При этом в результате взаимодействия активных функциональных групп модифицированного обработкой Na ₂CO₃ и ПАА торфа с коллоидными частицами гелеобразных веществ пеноэмульсии частицы ПТР с высокой структурообразующей способностью несут одноименные заряды, что препятствует их слипанию и способствует сохранению устойчивости и повышению блокирующих свойств пеноэмульсионной системы как жидкости глушения.

Деблокирование продуктивного пласта при низких значениях депрессии (обратного давления) обусловлено тем, что адсорбционные слои дисперсной фазы-ПТР с повышенным водопоглощением представлены соединениями со значительно более слабой адгезионной способностью. При этом не происходит склеивания отдельных волокон и частиц торфа. В результате жидкость глушения, содержащая предлагаемый ПТР, легко удаляется из пласта при минимальных значениях давлений деблокирования. Кроме того, деблокирование пласта при низкой депрессии исключает возможность дилатансии, в результате которой может быть снижена естественная проницаемость продуктивного пласта. Жидкость глушения с ПТР отличается тем, что не проникает в пласт на большую глубину даже при условии высокой проницаемости последнего. Это в значительной степени облегчает ее удаление из пласта при деблокировании в процессе завершения ремонтных работ и является одним из основных условий восстановления фильтрационно-емкостных свойств продуктивного пласта. При этом сокращаются сроки освоения скважин и время их выхода на доремонтный режим эксплуатации, увеличивается объем добываемого газа.

Таким образом, достижение технического результата от применения ПТР, получаемого по предлагаемому способу приготовления, для обработки глиносодержащих буровых растворов и жидкостей глушения (пеноэмульсий) обусловлено высоким качеством ПТР, реализация коллоидно-физических свойств которого в указанных технологических жидкостях обеспечивается благодаря компонентному составу и количественному соотношению ингредиентов.

Обработка 1 мас.ч. торфа верхового или переходного типов кальцинированной содой в количестве мас.ч., меньшем 0,15 не позволяет получить реагент с высокими значениями рН и водопоглощения, что ухудшает технологические свойства обработанных таким реагентом буровых растворов и жидкостей глушения, а большем 0,20 - является экономически нецелесообразным, так как дальнейшего повышения качества ПТР при этом не происходит.

Последующая обработка 1 мас.ч. торфощелочной смеси ПАА с молярной долей карбоксилатных групп 10-30 в количестве мас.ч., меньшем 0,03 не обеспечивает получение реагента с повышенной структурообразующей способностью, что приводит к ухудшению физико-химических свойств вышеуказанных технологических жидкостей, а большем 0,04 - повышает водопоглощение до значений, отрицательно влияющих на технологические свойства жидкостей глушения.

Таким образом, согласно вышесказанному предлагаемая совокупность существенных признаков обеспечивает достижение заявляемого технического результата.

Анализ изобретательского уровня показал следующее:

- известен водный реагент для бурового раствора, состоящий из торфа, щелочного агента (в т.ч. кальцинированной соды) и воды (см. а.с. №1397469 от 29.08.1985 г., кл. С09К 7/00, опубл. в ОБ №19, 1988 г.). Реагент обеспечивает снижение показателя водоотдачи бурового раствора в условиях минеральной агрессии при одновременном повышении его структурных параметров и термостойкости до 180°С;

- известен способ получения прессованного реагента из торфа и водного раствора щелочного реагента (в т.ч. карбоната калия) (см. патент СССР №1801114 от 24.12.1990 г., кл. С09К 7/02, опубл. в ОБ №9, 1993 г.);

- известны порошкообразные реагенты и способы их получения: глинопорошок для бурового раствора, состоящий из глины, окиси магния, метаса и карбоната натрия (см. а.с. №1331879 от 06.05.1985 г., кл. С09К 7/00, опубл. в ОБ №31, 1987 г.); способ приготовления порошкообразного реагента, в котором нитролигнин смешивают с кальцинированной содой (см. а.с. №251507 от 13.07.1966 г., кл. Е21В 21/04 (5а, 21/04), опубл. в ОБ №28, 1969 г.).

Таким образом, выявлена известность отдельных компонентов: торфа, кальцинированной соды, операция сушки торфа при температурах до 80°С до остаточной влажности 18-25%; известность использования в буровых растворах порошкообразных реагентов, но не выявлены такие операции, как:

- обеспечивая постоянство влажности (18-25%), нагревание торфа со скоростью 2°С в минуту до 75-85°С и термостатирование при этих температурах в течение 1 часа с последующим охлаждением до 50°С;

- использование полимера акриламида с молярной долей карбоксилатных групп 10-30;

- использование в жидкостях глушения полидисперсного торфяного реагента, полученного по заявляемому способу.

Доказано, что вышеуказанные, не известные третьим лицам, операции способа в совокупности известных компонентов, используемых в заявляемых пределах, обеспечивают заявляемый результат, т.е. техническое решение обладает изобретательским уровнем.

Более подробно сущность заявляемого способа описывается следующими примерами.

Пример №1 (по акту лабораторных испытаний №1)

Просеивают торф верхового типа на сите с размером ячейки 10 мм, получая фракцию 0,1-10,0 мм. Затем в сушильном шкафу сушат просеянный торф до остаточной влажности 18%, после чего в герметичной емкости торф нагревают со скоростью 2°С в минуту до 75°С, термостатируют при этой температуре в течение 1 часа и охлаждают до 50°С.

Смешивают 100 г торфа (1 мас.ч.) с 15 г (0,15 мас.ч.) кальцинированной соды. Полученную торфощелочную смесь в количестве 115 г (1 мас.ч.) обрабатывают 3,45 г (0,03 мас.ч.) ПАА АК-631 марки А-1510.

Проводят испытания полученного полидисперсного торфяного реагента (ПТР): водородный показатель (рН) составляет 10,1, электропроводность ( ) - 18,56·10⁶ (Ом·м) ^-1, водопоглощение - 559%.

Готовят буровой раствор следующего состава, мас.%:

Глина	9,90
ПТР	0,9
Вода	89,11

Проводят испытания полученного бурового раствора: пластическая вязкость ( ) составляет 15 мПа·с, динамическое напряжение сдвига ( ₀) - 56 дПа, статическое напряжение сдвига (CHC_1/10) - 60/85 дПа, объем фильтрата промывочной жидкости (V_ф) через песчаный фильтр - 5,3 см³ / 30 мин, водоотдача (В) - 3,8 см³ / 30 мин.

Готовят жидкость глушения следующего состава, об.%:

Раствор CaCl2( =1200 кг/м 3)	60
25%-ный раствор КССБ	20
Дизельное топливо	20

В приготовленную жидкость глушения вводят ПТР в количестве 50 г/л и перемешивают на миксере типа «Воронеж». Проводят испытания полученной пеноэмульсии с наполнителем: кратность (К) составляет 1,42, устойчивость (V _ж.ф) - 9,1%, коэффициент фильтрации (К_ф ) - 3,2%, давление прорыва пеноэмульсионного экрана (Р _сдв) - 5,2 МПа, давление деблокирования (Р _обр) - 0,10 МПа; коэффициент восстановления проницаемости (К_в.пр) - 97,7%.

Пример №2 (по акту лабораторных испытаний №10)

Просеивают торф переходного типа так, как указано в примере №1, и сушат до остаточной влажности 25%. Далее проводят операции так, как указано в примере №1, но нагревая до 80°С.

Смешивают 100 г торфа (1 мас.ч.) с 17 г (0,17 мас.ч.) кальцинированной соды. Полученную торфощелочную смесь в количестве 117 г (1 мас.ч.) обрабатывают 4,68 г (0,04 мас.ч.) ПАА АК-631 марки 930.

Проводят испытания полученного ПТР: рН составляет 10,1; - 21,38·10⁶ (Ом·м) ^-1; водопоглощение - 568%.

Готовят буровой раствор, как указано в примере №1. Проводят его испытания: - 18 мПа·с, ₀ - 74 дПа, СНС_1/10 - 76/106 дПа, V_ф - 4,2 см ³ / 30 мин, В-3,8 см³ / 30 мин.

Готовят жидкость глушения и добавляют ПТР, как указано в примере №1. Проводят испытания полученной пеноэмульсии: К составляет 1,43, V_ж.ф - 7,6%, К_ф - 2,6%, Р_сдв - 6,6 МПа, Р _обр - 0,28 МПа; К_в.пр - 93,9%.

Пример №3 (по акту лабораторных испытаний №18)

Просеивают торф верхового типа так, как указано в примере №1, и сушат до остаточной влажности 20%. Далее проводят операции, как указано в примере №1, но нагревают до 85°С.

Смешивают 100 г торфа (1 мас.ч.) с 20 г (0,20 мас.ч.) кальцинированной соды. Полученную торфощелочную смесь в количестве 120 г (1 мас.ч.) обрабатывают 4,8 г (0,04 мас.ч.) ПАА АК-631 марки 930.

Проводят испытания полученного ПТР: рН составляет 10,4; - 22,06·10⁶ (Ом·м) ^-1; водопоглощение - 692%.

Готовят буровой раствор, как указано в примере №1. Проводят его испытания: - 17 мПа·с, ₀ - 67 дПа, CHC_1/10 - 70/102 дПа, V_ф - 3,2 см ³ / 30 мин, В-2,1 см³ / 30 мин.

Готовят жидкость глушения и добавляют ПТР, как указано в примере №1. Проводят испытания полученной пеноэмульсии: К составляет - 1,52, V_ж.ф - 4,8%, К_ф - 1,7%, Р_сдв - 7,8 МПа, Р _обр - 0,35 МПа; К_в.пр - 93,0%.

В промышленных условиях ПТР готовят следующим образом:

Торф верхового типа, получаемый фрезерным способом добычи, с использованием грохота наклонного ГИЛ-32 подвергают просеиванию через сито (размер ячейки 10 мм) с целью отделения древесных остатков и посторонних включений, получая фракцию 0,1-10 мм. Просеянный торф с помощью погрузчика подают на питатель сушилки АВМ-1,5, где осуществляют сушку до остаточной влажности 20%.

Затем 250 кг (1 мас.ч.) просеянного и высушенного торфа, используя скребковый транспортер ТС-40М, подают в автоклав, в котором нагревают до 85°С со скоростью 2°С в мин и термостатируют в течение 1 часа, после чего скребковым транспортером при охлаждении торфа до 50 С его отправляют в смеситель ДСГ-0,5, куда при постоянном перемешивании добавляют 50 кг кальцинированной соды (0,2 мас.ч на 1 мас.ч. торфа). Торфощелочную смесь (ТЩС) перемешивают в течение 0,5 часа. После этого, при перемешивании, добавив к 300 кг этой смеси 12 кг ПАА АК-631 марки 930 (0,04 мас.ч. на 1 мас.ч. ТЩС), перемешивание продолжают еще 0,5 часа.

По окончании перемешивания готовый ПТР скребковым транспортером подают на упаковку в полиэтиленовые мешки.

Качество ПТР и его физико-химические свойства, с высокой эффективностью проявляемые в гидрофильных дисперсных системах благодаря предлагаемому способу приготовления реагента, позволяют расширить область его промышленного применения: ПТР может быть использован не только для обработки содержащих глину буровых растворов и жидкостей глушения на пеноэмульсионной основе, но и для обработки безглинистых промывочных жидкостей, а также жидкостей для перфорации и освоения скважин в условиях проницаемых пластов с целью улучшения их технологических свойств.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условиям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости, т.е. патентоспособно.