Разработка модифицированных баритовых утяжелителей с улучшенными технологическими свойствами Линник, Наталья Владимировна

Введение к работе

Актуальность проблемы. Среди материалов для буровых растворов важнейшими по объему применения, стоимости и влиянию на технико-экономические показатели бурения являются утяжелители.

В настоящее время в СССР все баритовые утяжелители производятся только на основе флотационных баритовых концентратов (ФБК), а особенности производства обусловливай¹ необходимость их модифицирования для приведения качества в соответствие с требованиями технологии бурения.

Серийное производство модифицированный утяжелителей позволило резко сократить количество осложнений и аварий при бурении, связанных с качеством утяжелителей.

Однако технология модифицирования используется без изменений в течение 15 лет. За это время вовлечены в переработку до-разведанные месторождения, а также новые участки действущих, что повлияло на вещественный состав ФБК. Произошли изменения в реагентном режиме флотации, применяются новые флотационные реагенты.

Достижение установленной степени гидрофильности поверхности утяжелителей, получаемой в результате модифицирования, потребовало увеличения расхода реагента-модификатора. Одновременно возросло его содержание в готовом утяжелителе в свободном виде. Это повлекло за собой ухудшение технологических свойств модифицированных баритовых утяжелителей, что отразилось на технико-экономических показателях бурения, особенно в сложных горно-геологических условиях.

При плотности бурового раствора 2,0 г/см³ и выле утяжелитель закипает до 40 % его объема, превращаясь из индифферзнтно-го наполнителя в активний структурообразователь.

Объем производства модифицированных баритовых утяжелителей в настоящее время составляет 500 тает ежегодно.

Улучивше их технологических свойств тем более важно, что при среднем расходе баритовых утяжелителей в разведочном буренки отрасли 110,3 кг/м проходки по отдельным.нефтяным регионам он составляет 200-300, а иногда достигает 900 кг/м. А фактический расход барита в интервалах залегания майкопских отложений на площадях ПО "Грознефть'' превшает 2000 кг/м.

Снижение загущающей способности модифицированных баритовых утяжелителей при бурении в условиях еысоких пластовых давлений н температур совершенствованием их физико-химической и механической обработки в процессе модифицирования - наиболее актуальная проблема.

Особо следует отметить, что действующая технология модифицирования не влияет на дисперсность утяжелителей. В настоящее время физическое содержание фракций частиц размером крупнее 71 мкм, способствующих абразивному износу оборудования, составляет 12-16 и даже достигает 20 %,что кратно-превышает норму стандарта Американского нефтяного института, которая составляет 3 %. Разработка метода удаления крупнодисперсных частиц модифицированных утяжелителей обеспечит их конкурентоспособность.

Цель работы. Повыпение технико-экономических показателей бурения за счет улучшения качества модифицированных баритовых утяжелителей путем совершенствования технологии их производства.

Основные задачи исследований

1. Анализ состояния проблема производства и применения утяжелителей баритовых модифицированных (УЕМ).

2. Исследование причин образования свободного реагента-модификатора - триполифосфата натрия (Ш5Н) в процессе модифицирования и его влияния на технологические свойства УБМ.

3. Разработка нового модифицирующего состава, обеспечивающего требуемую степень гидрофильности нодофщированных утяжелителей при отсутствии в них свободных реагентов.

4. Усовершенствование технологии обработки ЗЄК растворами реагенгов-модификаторов для равномерного нанесения их адсорбционных слоев на поверхность частиц утяжелителей.

5. Разработка способа удаления крупнодисперсных частиц утяжелителей в соответствии с требованиями мировых стандартов.

6. Промышленное внедрение модифицированных баритовых утяжелителей с улучшенными технологическими свойствами в сложных условиях бурения.

7. Оценка эффективности использования разработки. Подготовка научно-технической документации.

Научная новизна. Выявлены причины образования свободного ТП5Н при модифицировании флотационных баритовых концентратов.

Установлена зависимость утяжеляющей способности модифицированных утяжелителей от содержания в них свободного ТШН.

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена гипотеза селективной гидрофилизации частиц различной природы, составляющих баритовые утяжелители, при их модифицировании новым составом.

Установлена целесообразность виброобработки утяжелителей при юс модифицирования.

Впервые ксслєдоешю применение метода воздуаной сепарации при производстве баритовых утяжелителей для управления их дне- . пєрсностьв на технологических линиях высокой производительности.

Практическая ценность. На основании установленных оптимальных соотношений реагентов-модификаторов в зависимости от природа и свойств ШБК разработан Технологический регламент на производство модифицированных баритовых утяжелителей по усовершенствованной технологии.

Разработаны Технические условия на утяжелитель баритовый модифицированный усовершенствованный (УБМ-У).

Применение УБМ-У позволяет существенно сократить затраты на утяжеление и химическую обработку буровых растворов.

Реализация работы в промышленности. Производство УБМ-У освоено ильским заводом "Утяжелитель" НПО "Бурение".

В 1988 и 1989 гг. выпущено соответственно 1050 и 3630 т УБМ-У, которые использованы в Октябрьском и Горячеводском УБР ПО "Грознефть", Экономический эффект составил 78,5 тыс.руб.

С 1990 г. начато серийное производство УБМ-^У на Ильском заводе.

Производство модифицированных баритовых утяжелителей с дисперсностью, удовлетворяющей требованиям мировых стандартов, начато в 1991 г. на Константиновском заводе утяжелителей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-техническом семинаре "Совершенствование систем буровых растворов для повышения скоростей бурения" (Киев, 1988), Всесоюзном совещании

"Состояние и перспективы производства баритовой продукции" (Карагайлы, 1988 и Алма-Ата, 1990), Всесоюзной координационном совещании по проблемам промывки сквашш (Дивноморск, 1989).

В полной объеме работа долоаена и обсуждена на сеьишарз лаборатории утяжелителей и заседании секции "Бурение скважин" ученого совета ВНШИРнефти (Краснодар, 1991).

Публикации. Основное содержание работы излечено в 13 печатных работах, в том числе 2 авторских свидетельствах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения; пяти глав; основных выводов; библиографии, вклвчап-щей 116 наименований работ советских и зарубежных авторов, и приложения.

Работа изложенана 112 стр. машинописного текста, содержит 20 таблиц, 24 рис. и 4.приложения.