способ получения бурового раствора

Формула изобретения

Способ получения бурового реагента, включающий обработку лигносульфоната серной кислотой и бихроматом щелочного металла до pH 1-1,5 с последующей частичной нейтрализацией гидроксидом натрия до pH 4-5, высушивание, отличающийся тем, что в реакционную зону вводится сера элементарная в количестве 0,8-1,2 мас.% от массы лигносульфоната.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к 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. 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). Сульфат железа является также восстановителем. Состав обладает эффективным понижением водоотдачи глинистого раствора.

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

Известен способ приготовления лигносульфонатного реагента для обработки буровых растворов, включающий взаимодействие лигносульфоната с бихроматом щелочного металла при 80-90°C 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.

Недостатком способа является низкая восстановительная способность лигносульфоната натрия, отсутствие дополнительного реагента, обладающего восстановительными свойствами по отношению к соединениям анионного хрома, загрязнение сточных вод соединениями шестивалентного хрома.

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 разбавленный 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 и температуре 30-40°С. 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 - оптимизация способа получения бурового реагента, исключение загрязнения сточных вод соединениями шестивалентного хрома.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения бурового реагента, включающего 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 обработке лигносульфоната бихроматом щелочного металла в реакционную зону вводится сера элементарная в количестве 0,8-1,2 мас.% от массы лигносульфоната натрия.

Положительный эффект достигается за счет того, что вводимая в процесс сера элементарная обладает высокой восстановительной способностью, обеспечивает полное восстановление шестивалентного хрома до соединений трехвалентного хрома Cr⁺³, который образуется именно в момент восстановления. Использование элементарной серы в качестве дешевого реагента-восстановителя позволяет исключить загрязнение сточных вод токсичными соединениями шестивалентного хрома. Сера элементарная является побочным продуктом процессов нефте- и газопереработки и по качественным показателям соответствует требованиям ГОСТ 127-76. Кроме того, при восстановлении соли трехвалентного хрома Cr⁺³ более эффективны для образования комплексного соединения с лигносульфонатом натрия - основного вещества бурового реагента.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

В реактор загружаются:

лигносульфонат натрия - 100 мас.ч.

вода техническая - 30 мас.ч.

сера элементарная - 0,8-1,2 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 температуре 30-40°C и перемешивании реакционной массы, pH которой составляет 1-1,5. Далее полученная масса нейтрализуется гидроксидом натрия до pH 4-4,5 и высушивается до порошкообразного состояния с получением целевого продукта.

Качественный состав целевого продукта определяли по показателям разжижения, растворимости бурового реагента в воде и по содержанию влаги.

По данным таблицы видно, что при получении бурового реагента исключено использование сульфата железа, уменьшен расход бихромата щелочного металла. Использование серы в количестве меньше 0,8 мас.% от массы лигносульфоната нецелесообразно, так как приводит к снижению показателя разжижения бурового реагента, а использование серы в количестве больше 1,2 мас.% от массы лигносульфоната ведет к снижению качественных характеристик бурового реагента, а также не способствует улучшению качества добываемой нефти.

Количество загружаемых компонентов и качественная характеристика целевого продукта
№ опыта	Количество загружаемых компонентов, мас.ч.	Показатели бурового реагента
Лигносульфонат натрия	Серная кислота	Бихромат щелочного металла	Сточные воды	Сера элементарная	Вода техническая	pH	Растворимость в воде, %	Показатель разжижения, %
Прототип
1	100	15-20	4-5	30	-	-	4-4,5	92,6-93,5	52,0-56,0
Предлагаемый
2	100	15	1,33	-	0,7	30	4,1	93,8-97,2	54,6-55,1
3	100	15	1,33	-	0,8	30	4,3	94,2-95,0	57,3-58,3
4	100	15	1,33	-	1.2	30	4,4	97,0-97,9	58,1-59,2
5	100	15	1,33	-	1,4	30	4,2	98.0-98J	54,5-55,0