способ получения реагента для бурового раствора

Формула изобретения

Способ получения реагента для бурового раствора, включающий обработку лигносульфоната серной кислотой и бихроматом щелочного металла до рН 1-1,5 с последующей частичной нейтрализацией гидроксидом натрия до рН 4-5, высушивание, отличающийся тем, что при указанной обработке в реакционную зону дополнительно вводят сульфидно-щелочной сток - отход нефтехимического производства, содержащий 6-8 г/л сульфидной серы, в количестве 25-30 мас.ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в производстве реагентов для буровых растворов.

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. Реагирующую смесь разбавляют водой и консервируют полученные продукты добавлением исходных лигносульфонатов. В качестве таких солей используют кислые соли неорганических многоосновных кислот, например фосфорной, или соли сильных кислот и слабых оснований, например сульфат железа (А.с. СССР. № 546642, кл. C09K 7/00, 1974). Состав обладает эффективным понижением водоотдачи глинистого раствора.

Недостатком способа является удорожание продукта из-за значительного расхода кислых солей, составляющего 10-25 вес.% от содержания сухих лигносульфонатов.

Известен способ приготовления лигносульфонатного реагента для обработки буровых растворов, включающий взаимодействие лигносульфоната с бихроматом щелочного металла при 80-90°С в водной среде, причем в качестве лигносульфоната используют конденсированную сульфит-спиртовую барду (КССБ), а бихромат щелочного металла используют в количестве 0,5-1,0 мас.% от массы КССБ (А.с. СССР № 1491878, кл. C09K 7/00, 1986). Реагент обеспечивает высокую термостойкость и низкую фильтрацию в пласт при разбуривании высокотемпературных горизонтов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения бурового реагента, включающий обработку лигносульфоната серной кислотой и бихроматом щелочного металла до рН 1-1,5 с последующей частичной нейтрализацией гидроксидом натрия до рН 4-5, высушивание, причем при окислении лигносульфоната бихроматом щелочного металла в реакционную зону вводят сточные воды, образующиеся при сушке целевого продукта. Сточные воды представляют собой водный раствор лигносульфоната, содержащий остаточное количество соединений невосстановленного хрома в пределах 0,50-0,65 мас.ч. (Патент RU 2375404, кл. C08L 97/02, 2008). Способ осуществляется следующим образом: в реактор загружается лигносульфонат - 100 мас.ч., сточные воды - 30 мас.ч. (от количества лигносульфоната), реакционная масса перемешивается, затем вводится бихромат натрия - 4-5 мас.ч., кислота серная 15-20 мас.ч., компоненты дополнительно перемешиваются. Технологический процесс проходит в течение 3 часов при рН 1-1,5. Полученная масса нейтрализуется гидроксидом натрия до рН 4-5 и высушивается до порошкообразного состояния. Способ позволяет использовать лигносульфонаты различных марок, повысить показатель разжижения бурового реагента и уменьшить потери бихромата натрия.

Недостатком способа является достаточно значительный расход дорогого реагента - бихромата щелочного металла, сложность поддержания процесса окисления компонентов в оптимальном режиме, что приводит к загрязнению сточных вод токсичными соединениями шестивалентного хрома.

Цель изобретения - удешевление и оптимизация способа получения реагента для бурового раствора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения реагента для бурового раствора, включающем обработку лигносульфоната серной кислотой и бихроматом щелочного металла до рН 1-1,5 с последующей частичной нейтрализацией гидроксидом натрия до рН 4-5, высушивание, при обработке лигносульфоната бихроматом щелочного металла в реакционную зону вводится сульфидно-щелочной сток в количестве 25-30 мас.ч., содержащий 6-8 г/л сульфидной серы (S^2-). Сульфидно-щелочной сток (СЩС) является отходом нефтехимического производства и образуется при эксплуатации установок первичной переработки нефти, каталитического крекинга, гидроочистки, газофракционирования. СЩС имеет следующий состав: сульфидная сера (S^2- - 6-8 г/л, нефтепродукты - 0,03-0,5 г/л, фенолы - 0,005-0,25 г/л, показатель рН 7,5-8,5.

Положительный эффект достигается за счет того, что в составе сульфидно-щелочного стока имеется значительное количество сульфидной серы, которая обладает большой восстановительной способностью и обеспечивает полное восстановление шестивалентного хрома до соединений трехвалентного хрома Cr⁺³. Соли трехвалентного хрома Cr⁺³ более эффективны для образования комплексного соединения с лигносульфонатом натрия - основного вещества реагента для бурового раствора. Это позволяет использовать сульфидно-щелочной сток в качестве дешевого реагента-восстановителя, исключить загрязнение сточных вод токсичными соединениями шестивалентного хрома.

Предложенный способ осуществляется следующим образом:

В реактор загружаются:

лигносульфонат натрия -100 мас.ч.

сульфидно-щелочной сток - 25-30 мас.ч.

бихромат щелочного металла - 1,30-1,35 мас.ч.

кислота серная - 15-20 мас.ч.

В качестве бихромата щелочного металла используют бихромат натрия или бихромат калия.

Технологический процесс проводят в течение 3 часов при перемешивании реакционной массы при рН 1-1,5. Далее полученная масса нейтрализуется гидроксидом натрия до рН 4-4,5 и высушивается до порошкообразного состояния. Получают реагент для бурового раствора, условно названный ХЛС-М.

Качественные характеристики целевого продукта определяли по показателям разжижения, растворимости реагента для бурового раствора в воде.

По данным таблицы видно, что при получении реагента для бурового раствора на основе лигносульфоната введение сульфидно-щелочного стока в пределах 25-30 мас.ч. обеспечивает высокий показатель разжижения (54,2-56,2%, у прототипа - 52-56%, при норме не менее 40%), хорошую растворимость реагента в воде (92,0-93,4% при норме не менее 90%). Использование сульфидно-щелочного стока в количестве менее 25 мас.ч. приводит к снижению качественных характеристик бурового реагента, имеет место уменьшение показателя разжижения и растворимости в воде (табл.1, опыт 2). Кроме этого при низком расходе СЩС сточные воды, образуемые при сушке продукта, содержат шестивалентные соединения хрома. Использование сульфидно-щелочного стока в количестве более 30 мас.ч. не целесообразно, поскольку ведет к перерасходу реагента при снижении качественных характеристик целевого продукта (табл.1, опыт 11). При уменьшении содержания в СЩС сульфидной серы менее 6 г/л в сточных водах появляются шестивалентные соединения хрома. При увеличении содержания в СЩС сульфидной серы более 8 г/л полученный продукт обладает более низкими показателями по разжижению и растворимости в воде (табл.1, опыты 6, 10).