7.2. Химические реагенты и их приготовление

ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА

7.2.1. Duo-Vis – высокоочищенный разветвленный биополимер (ксантановая смола) с высокой молекулярной массой. Представляет собой порошкообразный продукт кремового цвета плотностью 1,5 г/см³ (насыпная плотность 0,8г/см³). Основное назначение реагента – обеспечение высоких реологических свойств раствора, удерживающей способности раствора. Особенностью Duo-Vis является способность значительно увеличивать вязкость раствора при низких скоростях течения, но обеспечивать раствору низкую вязкость при высоких скоростях течения. Используется для обработки различных типов буровых растворов, в том числе различной минерализации (до соленасыщения) и утяжеленных растворов. Реагент биоразлагаем, поэтому при использовании или хранении растворов рекомендуется использовать бактерицид. Термостойкость в пресных растворах (безглинистых) – до 120С, добавление соли, антиоксиданта, специальных стабилизаторов позволяет повышать термостойкость (есть данные об использовании его вплоть до 204С).

Эффективность применения Duo-Vis снижается при высокой жесткости и щелочности раствора, трехвалентные ионы могут вызвать коагуляцию биополимера, а также следует соблюдать осторожность при добавлении реагентов, имеющих катионную природу.

Рекомендуемая концентрация в растворе – от 0,7 до 6 кг/м³ в зависимости от тербуемой вязкости, при приготовлении специальных жидкостей концентрация полимера может быть увеличена до 11 кг/м³.

При обработке раствора рекомендуется медленно вводить Duo-Vis в рабочую емкость через смесительную воронку для предотвращения образования комков и сгустков, рекомендуемая скорость ввода – один мешок за 10-15 минут.

7.2.2. M-I-Cide - бактерицид, предназначен для предупреждения бактериального разложения биополимерных и крахмальных реагентов, представляет собой сложную смесь органических соединений, включающую карбомиды и амины. Представляет собой жидкость от желтого до зеленого цвета с сернистым запахом растворимую в воде, плотностью 1,176 г/см³, рН 1%-го раствора 10,5-12,5.

7.2.3. Карбонат кальция (СаСО₃) - поставляется под торговым названием “Lo-Wate” и используется в качестве утяжелителя безглинистых полимерных растворов. Представляет собой мелкодисперсный порошок белого цвета, без запаха, плотностью 2,70-2,80 г/см³, растворимость в воде при 20^оС - 0,2%. Разлагается соляной кислотой. “Lo-Wate” выпускается различных марок (F, М и др.), отличающихся степенью помола.

7.2.4. Drill-Frее – смазывающая добавка на основе модифицированных растительных масел (касторового и рапсового) для всех типов буровых растворов на водной основе. Не вызывает пенообразования в любой концентрации, способствует снижению водоотдачи раствора и повышает прочность фильтрационной корки. Представляет собой полупрозрачную жидкость плотностью 0,92 г/см³ при 20ºС, диспергируется в воде, температура вспышки > 100ºС, температура замерзания – 10ºС. Рекомендуемая концентрация в растворе 2-4% от объема раствора (в зависимости от типа и плотности раствора). Для эффективного диспергирования в буровом растворе рекомендуется добавлять Drill-Frее через гидроворонку вихревого или эжекторного типа в емкость с хорошими перемешивателями или непосредственно во всасывающую линию буровых насосов.

7.2.5. Poly Рac UL, Poly Pac LV, Poly Pac R - полимерные реагенты на основе полианионной целлюлозы со степенью замещения 0,9-1,0, содержащие активные вещества в продуктах 70-100%, рН 1%-го водного раствора 6,5-8,0. По внешнему виду представляют собой белый порошок плотностью 1,5-1,6 г/см³. Молекулярная масса Poly Рac UL, Poly Pac LV – не менее 10 000 а.е.м, Poly Pac R – не менее 15 000 а.е.м.

Предназначены для регулирования показателя фильтрации буровых растворов на водной основе: пресных, соленых, хлоркалиевых и соленасыщенных. Poly Рac UL являясь низковязкой модификацией ПАЦ, практически не увеличивает вязкость раствора, в отличии от Poly Pac R, который повышает вязкость растворов, особенно пресных.

Рекомендуемые концентрации реагентов в растворе – от 0,7 до 3 кг/м³ (в зависимости от минерализации раствора).

Реагенты устойчивы к бактериальной агрессии, не требуют использования бактерицидов.

Эффективность полимеров снижается при температуре выше 150ºС и жесткости воды 1000 мг/л по кальцию, особенно при высокой щелочности раствора (возможно выпадение в осадок).

7.2.6. Хлористый калий - KCl - белый зернистый порошок плотностью 1,99 г/см³, хорошо растворяется в воде, используется как источник ионов калия в буровом растворе. В нашей стране технический KCl выпускается в виде серовато-белого мелко-кристаллического порошка или спрессованных гранул различных оттенков красно-бурового цвета, массовая доля KCl в техническом продукте составляет 90-95% в зависимости от сортности (ГОСТ 4568-83).

Раствор, обработанный хлористым калием имеет более низкое значение рН, чем исходный, поэтому раствор дополнительно обрабатывается щелочью (КОН или NaОН).

В биополимерном растворе KCl выполняет функцию не только ингибитора набухания глинистых частиц, но препятствует бактериальному разложению биополимеров.

7.2.7. Каустическая сода (NaOH). Гранулированное или хлопьевидное вещество белого цвета, плотностью 2,13 г/см³. В нашей стране техническая каустическая сода выпускается также в соответствии с ГОСТ 2263-79 в виде бесцветной непрозрачной кристаллической массы, плотностью 2,02 г/см³, хорошо растворима в воде [25]. Может поставляться так же в виде водных растворов 40-47%-ой концентрации. Основное назначение - регулирование рН бурового раствора, кроме того может использоваться для снижения жесткости воды (обусловленной содержанием катионов кальция и магния), а также для приготовления некоторых щелочерастворимых реагентов (УЩР, нитролигнин и другие). При больших концентрациях в буровом растворе (0,5-0,8%) способна вызывать коагуляцию раствора, а за счет адсорбции на стенках скважины и выбуренной породе может привести к снижению устойчивости стенок скважины и ухудшению качества очистки бурового раствора. Обработку бурового раствора производят водным раствором NaOH 5-10%-ой концентрации. Растворение NaOH в воде происходит с выделением тепла.

Для приготовления водного раствора NaOH используется гидромешалка или специальная емкость для химреагентов, которые вводят в емкость через воронку.

Готовят раствор из расчета 50 кг на 1 м³ технической воды, причем первоначально набирается ²/₃ требуемого объема воды, затем постепенно вводится NaOH за время 15-20 минут, доливается вода до требуемого объема и дополнительно перемешивается 10-15 минут.

Поставляется NaOH также импортного производства “Саustic Soda” в виде гранулированного продукта белого цвета, плотностью 2,13 г/см³.

7.2.8 Пента-465 – пеногаситель для буровых растворов, представляет собой раствор кремнийорганических олигомеров с добавлением поверхностно-активных веществ. Применяется в пресных, минерализованных глинистых растворах, в том числе утяжеленных баритом, а также в безглинистых полимерэмульсионных растворах. Кроме основного назначения, Пента-465 снижает липкость фильтрационной корки. Устойчив при хранении, морозостоек (до –30^оС), работоспособен в интервале рН 2-12.

7.2.9. Кальцинированная сода (Na₂CO₃) – мелкокристаллический порошкообразный продукт белого цвета, плотностью 2,5 г/см³, содержание основного вещества 99%, водорастворим, применяется для связывания ионов кальция и магния в буровом растворе, а также может применяться для регулирования рН раствора и с целью улучшения диспергирования глинопорошков. Вызывает рост набухания глины (при концентрациях до 1%).

Для обработки бурового раствора применяется в виде раствора 5-10%-ой концентрации [23], который готовят по технологии, аналогичной приготовлению КМЦ, но время дополнительного перемешивания водного раствора в глиномешалке составляет 10-15 минут. Поставляется Na₂CO₃ также импортного производства “Soda Ash”.

7.2.10. Hibtrol – полимер на основе целлюлозы, активированный ионами алюминия. Представляет собой белый порошкообразный продукт, удельная плотность - 1,5-1,8г/см³, рН 1%-го раствора 7,0-8,5, полностью растворим в воде при 20ºС. Предназначен для снижения и стабилизации водоотдачи, ингибирования глинистых пород в пресных и минерализованных растворах на водной основе, наиболее эффективен в пресных и слабоминерализованных полимерных малоглинистых буровых растворах и калиевых ингибирующих растворах. Совместим со всеми полимерными реагентами. Использование в сочетании с биополимерами (Flo-Vis, Duo-Vis, XCD) позволяет улучшить реологические и тиксотропные свойства раствора (особенно при низких скоростях течения) за счет синергетического эффекта. Использование Hibtrol (для обработки раствора) способствует повышению устойчивости стенок скважины, улучшает качество очистки раствора. Рекомендуемые концентрации Hibtrol в растворе от 6 до 15 кг/м³ в зависимости от требуемого уровня фильтрации и ингибирования глинистых пород, минерализации и температуры.

Реагент не подвержен бактериальному разложению и термостабилен до 130ºС, не рекомендуется для использования в сильно минерализованных растворах с содержанием ионов хлора более 100 г/л, а также в растворах с избыточным содержанием мелкодисперсной активной твердой фазы.

7.2.11. SAPP – кислый пирофосфат натрия, является эффективным разжижителем глинистых буровых растворов, обеспечивает стабилизацию вязкости раствора при разбуривании коллоидальных глинистых пород. Представляет собой порошкообразное вещество белого цвета, рН водного раствора – 4-4,6. Содержание в продукте основного вещества (дигидропирофосфата натрия) – 60-100%.

7.2.12. Питьевая сода или бикарбонат натрия - NaHCO₃, порошкообразный продукт белого цвета плотностью 2,16 г/см³, хорошо растворимый в воде.

Может применяться для регулирования рН бурового раствора, связывания катионов кальция и магния при загрязнении ими бурового раствора. В щелочной среде идет гидролиз бикарбоната натрия до карбоната натрия (Na₂CO₃).

Для обработки бурового раствора используется в виде водных растворов 5%-ой концентрации, технология приготовления аналогична п. 7.2.9 [25].

7.2.13. Citric Acid – лимонная кислота – порошкообразное вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде. Используется как добавка к биополимерным растворам – преимущественно для связывания ионов железа.

7.2.14. СМС HV (КМЦ-HV) - высоковязкая техническая натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, содержание основного вещества min 60-65%, степень замещения 0,8-0,9, рН 5%-го раствора  8, по внешнему виду – белый или светло-кремовый, сыпучий порошок, хорошо растворимый в воде. Реагент предназначен для снижения водоотдачи буровых растворов разной минерализации. Кроме того, КМЦ-HV увеличивает и стабилизирует реологические и тиксотропные показатели раствора, улучшает его смазочные способности. Для большинства растворов рекомендуемая концентрация составляет 4,8-9 кг/м³. Термостабильность  150^оС. Технология применения аналогична отечественным маркам КМЦ.

7.2.15. Benex – сополимер акриламида и акрилата натрия с высокой молекулярной массой, загуститель глинистого раствора, эффективен даже в малых концентрациях (0,05-0,2 кг/м³). Работает Benex также как селективный флокулянт, что позволяет облегчить очистку раствора от выбуренного шлама.

7.2.16. Line – гидроокись кальция Са(ОН)₂. Представляет собой твердое вещество белого цвета, без запаха, плотность 2,24 г/см³, растворимость в воде – 0,2 г/100 мл, рН 12,2, взаимодействует с кислотами. В рецептурах ингибирующих карбонатных растворов используется для нейтрализации углекислотной агрессии (при необходимости).

Токсикологические паспорта на реагенты, используемые для приготовления раствора приведены в Приложениях 1-9 книги 3 проекта.

Краткая характеристика применяемых реагентов и материалов приведена в таблице 7.1.

На применение химических реагентов Заказчиком должно быть получено разрешение Ростехнадзора в соответствии с РД 153-39-026-97 “Требования к химпродуктам, обеспечивающие безопасное применение их в нефтяной отрасли” (письмо № 10-01/602 от 14.06.2002 г., Госгортехнадзор России).