Отчет по лабораторным испытаниям пеногасителя для буровых растворов РЕАПЕН 1408 ООО НПП «БУРИНТЕХ»

 

 

 

 

 

 

1

2

РЕФЕРАТ

Отчет 22 с., 8 Рисунков, 4 таблицы.

ПЕНООБРАЗОВАНИЕ, ПЕНОГАСИТЕЛЬ, БУРОВЫЕ РЕАГЕНТЫ, БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ, БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН.

Объектом исследования является реагент — пеногаситель для буровых растворов РЕАПЕН 1408.

Цель работы: Установить эффективность пеногашения исследуемым реагентом и возможность его применения в буровых растворах на водной основе, а также определить смазывающую способность исследуемого реагента.

В процессе работы проводились экспериментальные исследования процесса пеногашения испытуемым реагентом с использованием пенообразователей различного типа.

В отчете приведено сравнение полученных результатов испытаний пеногасителя РЕАПЕН 1408 и испытаний пеногасителей широко используемых в настоящее время для обработки буровых растворов.

 

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ…………………………………………………………………………………………………………………….. 3

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ……………………………………………………………………………………….. 5

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………………………………. 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ……………………………………………………………………………………. 22

 

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

ISO 13500:2006/API 13А Нефтяная и газовая промышленность Материалы для буровых растворов Технические требования и испытания
МИ 245800.001.50783875.2011 Методика измерений относительного динамического коэффициента трения (смазочных свойств) на тестере предельного давления и смазывающей способности «LUBRICYTY TESTER» модель 21200 фирмы «OFITE» (США)

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Физико-химический способ дегазации — это наиболее простой способ разрушения дисперсных систем «жидкость — воздух» и гашения пен. Его применение, как правило, не связано с созданием специальных конструкций и устройств.

Суть способа заключается во введении в раствор более сильного поверхностно- активного вещества, чем то, которое стабилизирует пузырьки газа. Новое вещество адсорбционно вытесняет защитный слой стабилизатора и приводит к разрушению системы жидкость — газ, если поверхностная прочность пленок нового вещества недостаточна, чтобы противостоять давлению газа в пузырьках, или другим формам, стремящимся разрушить пузырьки газа.

Данный подход позволяет избежать затрат на механические приспособления по дегазации бурового раствора.

 

 

 

1 ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ

Пеногаситель для буровых растворов:
Наименованиепеногасителя Поставщик/Производитель Комментарии
РЕАПЕН 1408 ООО «Реагент» Жидкость темно-коричневого цвета

 

Пеногасители для сравнения:

Наименованиепеногасителя Поставщик/Производитель Комментарии
Пента-465 ООО «Пента-91» Густая непрозрачная жидкость кремового цвета
ПЭС-1 НВП «Башинком» Прозрачная жидкость

 

2 МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

  • Барботажный метод.

Испытания по определению пеногасящей способности (эффективности) реагентов- пеногасителей проводились на пенах образованных смазочными (на основе фосфотидного концентрата или таллового масла) и полимерными (гидроксиэтилцеллюлоза) добавками к буровым растворам. Данные буровые реагенты обладают высокой пенообразующей способностью.

Методика испытания:

  • В 100 мл дистиллированной воды при перемешивании на лабораторной

мешалке со скоростью 1500 об/мин. вводят 0,3%                       смазочной добавки. Время

перемешивания составляет 3-5 мин.

РАСТВОР №1 — смазочная добавка №1 на основе фосфотидного концентрата РАСТВОР №2 — смазочная добавка №2 на основе талового масла РАСТВОР №3 — 0,63% гидроксиэтилцеллюлозы (ГЭЦ).

  • Вспененный водный раствор переливают в колонку, куда подается воздух с

постоянной скоростью через стеклянный фильтр.                      Вспенивающая способность

определяется замером максимальной высоты столба жидкости с помощью градуированной шкалы, нанесенной на колонке.

  • Во вспененный раствор вводят пеногаситель в концентрации 0,05 % об..

Пеногасящая способность определяется путем измерения высоты столба остаточной пены после добавления пеногасителя.

  • Испытания реагента — пеногасителя по определению показателя

эффективности пеногашения пены образованной реагентами — дефлокулянтами.

Испытания проводились с использованием реагента — дефлокулянта представляющего собой лигносульфонат и вызывающий пенообразование в буровом растворе (реагент №4).

Методика испытания:

  • Готовится 600 мл 3%-ого водного раствора реагента №4

Для этого в стакан вместимостью 1000 мл помещают навеску реагента, добавляют дистиллированною воду до объема 600 мл и перемешивают на лабораторной мешалке до полного растворения навески вводимого реагента. Полученный раствор делят на 2 равные части.

  • Первую часть раствора заливают в стакан высокоскоростного миксера и осуществляют перемешивание в течение 3 мин.

По окончании перемешивания вспененный раствор немедленно переливают в мерный цилиндр емкостью 500 см3 и замеряют уровень пенного столба (Vi).

  • Во вторую часть раствора вводят 0,05% об. тестируемого пеногасителя и осуществляют интенсивное перемешивание в течение 3 мин.

По окончании перемешивания раствор немедленно переливают в мерный цилиндр емкостью 500 см3 и замеряют уровень пенного столба (V2).

Рассчитывается показатель эффективности пеногашения (ПЭП), %:

ПЭП=(У1-300)- (V2-300)/(Vl-300)*100%

  • Определение пеногасящей способности реагента-пеногасителя по изменению плотности бурового раствора.

При перемешивании бурового раствора на лабораторной мешалке с большими скоростями сдвига моделируются условия перемешивания бурового раствора шламовым центробежным насосом (ШН), которое является одной из причин вспенивания промывочной жидкости в процессе бурения скважины.
ISO 13500:2006/API 13А.

Методика испытания:

  • На лабораторной мешалке при скорости 1200-1500 об/мин готовят 1200 мл базового полимерного глинистого бурового раствора, содержащего пенящую смазочную добавку.
  • Раствор выдерживается при нормальных условиях 16-20 ч в закрытой емкости.
  • Пикнометрическим методом измеряется начальная плотность бурового раствора (pi).
  • 400 мл базового раствора помещают в миксер Hamilton Beach и перемешивают с высокой скоростью в течение 20 мин. Сразу после перемешивания замеряют плотность нижней части раствора (р2) (50-100 мл оставшихся в стакане).
  • Далее раствор перемешивают лабораторной мешалкой со скоростью 1000- 1500 об/мин в течение 30 мин.
  • После перемешивания в раствор вводят пеногаситель в заданной концентрации.
  • Раствора помещают в миксер Hamilton Beach и перемешивают с высокой скоростью в течение 20 мин. Сразу после перемешивания сливают 300 мл раствора в другой стакан. Измеряют плотность 50-100 мл раствора оставшегося в стакане (рз).

Рассчитывается эффективность работы пеногасителя, %:

  • Определение относительного динамического коэффициента трения (смазочной способности).

Испытания проводят на тестере предельного давления и смазывающей способности «LUBRICITY TESTER» модели 21200 фирмы «OFITE», согласно МИ 245800.001.50783875.2011 (свидетельство об аттестации методики измерений № КП.13.275.01.00264-2008-2011).

Приготовление базового глинистого раствора.

  • Приготовление бентонитовой суспензии

Для каждого образца базового глинистого раствора необходимо 26 г бентонита отвечающего техническим требованиям ISO 13500:2006 / API 13А (п. 9) и 350 мл воды (массовая доля твердой фазы 6,67%). Глину добавляют в воду во время перемешивания миксером с высокой скоростью. Через 5 минут контейнер необходимо снять с миксера, соскоблить бентонит со стенок в контейнер и продолжать перемешивание в течение 10 мин (суммарное время перемешивания 15 мин). Суспензию оставляют на 16 — 24 ч в закрытой емкости при комнатной температуре. Перед использованием суспензию необходимо перемешать миксером в течение 5 минут.

  • Приготовление базового бентонитового пресного раствора:

В 150 г (144 мл) полученной бентонитовой суспензии добавлют 200 мл воды и 15 г необработанного бентонита отвечающего техническим требованиям ISO 13500:2006 / API 13А (п. 10). Через 5 минут перемешивания контейнер необходимо снять, соскрести глину и шлам со стенок в контейнер и продолжать перемешивание еще 10 мин (суммарное время перемешивания 15 минут). Суспензию выдерживают в течение 16 — 24 ч в закрытой емкости при комнатной температуре. Перед использованием суспензию необходимо перемешать миксером 5 минут.

  • Приготовление бентонитового базового соленого раствора:

В 150 г (144 мл) полученной бентонитовой суспензии добавляют 200 мл воды, содержащей 22,4 г натрия хлористого. Через 5 минут перемешивания контейнер необходимо снять, соскрести глину и шлам со стенок в контейнер и продолжать перемешивание еще 10 мин (суммарное время перемешивания 15 минут). Перед использованием суспензию необходимо перемешать миксером 5 минут.

Методика испытания:

  • Отмеряют мерной колбой 250 см3 исследуемого бурового раствора, переливают ее в чашку из нержавеющей стали. Устанавливают чашку на подставке и поднимают ее до тех пор, пока все металлические поверхности, то есть держатель блока и тест-кольцо, не окажутся полностью погруженными в буровой раствор. Закрепляют подставку с помощью винта с накатанной головкой.
  • Вращают ручку регулировки скорости до 60 об/мин. Вращают ручку установки нулевого крутящего момента до его нулевого значения. Запускают тестер в работу примерно на 5 минут.
  • Поворачивают по часовой стрелке рукоятку установки крутящего момента до тех пор, пока к тест-блоку не будет приложен крутящий момент в 1,03 МПа (150 дюйм- фунтов). Дают тестеру поработать от 3 до 5 минут.
  • По истечении 3-5 минут записывают значение крутящего момента и отпускают рычаг.

 

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ3.1 Барботажный метод.Результаты испытаний представлены на рисунках 3.1 -3.6, таблице 3.1.


Отчет Буринтех(19)Отчет Буринтех(20)

Отчет Буринтех(21)

 

 

На рисунках 3.1, 3.2, 3.3 отображены изменения высоты пенного столба при введении в водные растворы смазочных добавок для буровых растворов  различных пеногасителей.

При барботировании исходного водного раствора с содержанием 0,3% об. смазочной добавки высота пены достигает максимального уровня измерительной шкалы цилиндра.

При введении 0,05% об. пеногасителя «Реапен 1408» в водный раствор со смазочной добавкой №1 на основе фосфотидного концентрата (п. 2.1.1), в течение первых 3-х минут испытания (мгновенная пеногасящая способность) происходит осаждение пенного столба на 79,6%. Мгновенная пеногасящая способность реагентов сравнения составила: «ПЕНТА-465» -77.3%, «ПЭС-1» — 22,7% .

т1

Рисунок 3.4  – Сравнительная эффективность гашения пены реагентами-пеногасителями.

Пенообразователь – смазочная добавка на основе фосфотидного концентрата.

 

При введении 0,05% об. пеногасителя «Реапен 1408» в водный раствор со смазочной добавкой №2 на основе талового масла (п. 2.1.1), в течение первых 3-х минут испытания происходит осаждение пенного столба на 84,1%. Мгновенная пеногасящая способность реагентов сравнения составила: «ПЕНТА-465» -84,1%, «ПЭС-1» — 31,8% .

т2

 

Рисунке 3.5 Сравнительная эффективность гашения пены реагентами-пеногасителями.

Пенообразователь – смазочная добавка на основе талового масла.

 

Отмечено разное поведение пены во времени при пеногашении в присутствии различных пенообразователей.

В водном растворе №1 после ввода пеногасителя и осаждения пены далее наблюдается повторное пенообразование, т. е. имеет место временный пеногасящий эффект, который исчезает при продолжении поступления воздуха в раствор. Это свидетельствует о том, что в условиях скважины. при вспенивании бурового раствора со смазочной добавкой на основе фосфотидного концентрата потребуются многократные обработки реагентами – пеногасителями в случае применения испытываемых реагентов.

В водном растворе №2, на протяжении всего времени поступления воздуха после ввода пеногасителя наблюдается стойкий пеногасящий эффект во всех трех случаях.

При введении 0,05% об. пеногасителя «Реапен 1408» в водный раствор №3 на основе полимера ГЭЦ (п. 2.1.1), в течение первых 3-х минут испытания происходит осаждение пенного столба на 79,6%. Мгновенная пеногасящая способность реагентов сравнения составила: «ПЕНТА-465» -84,1%, «ПЭС-1» — 84,1% .

        В водном растворе №3 происходит постепенное осаждение пенного столба и с продолжением поступления воздуха в раствор возобновления пенообразования не происходит.

т3

Рисунок 3.6 – Сравнительная эффективность гашения пены реагентами-пеногасителями.

Пенообразователь – полимерная добавка ГЭЦ.

 

Результаты тестирования пеногасителей барботажным методом приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Пеногасящая способность реагентов — пеногасителей

Название пеногасителя/Эффективность, % Пента-465 ПЭС-1 Реапен 1408 партия № 30
РАСТВОР №1 77,3 22,7 79,6
РАСТВОР №2 84,1 31,8 84,1
РАСТВОР №3 84.1 84,1 79,6

 

 


Отчет Буринтех(25)

Результаты испытаний пеногасителей по определению показателя эффективности гашения пены образованной реагентом – дефлокулянтом приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2   Эффективность работы реагентов пеногасителей в растворах обработанных лигносульфонатами.

Название пеногасителя Пента-465 ПЭС-1 Реапен 1408 партия № 30
Высота пенного столба, см³ 305 310 320
Показатель эффективности пеногашения (ПЭП),  % 96,67 93,34 86,67

 

В результате проведенных испытаний наиболее высоким показателем пеногасящей способности в случае пенообразования вызванного применением лигносульфонатов обладает пеногаситель ПЕНТА-465.

Реагент Реапен 1408 в концентрации 0,05% об. имеет ПЭП на 10% ниже, чем у пеногасителя ПЕНТА-465, на 6,7% ниже, чем у ПЭС-1.

 

3.3  Определение пеногасящей способности реагента — пеногасителя по изменению плотности бурового раствора.

Буровой раствор имеющий в своем составе как полимеры, так и смазочные добавки при интенсивном перемешивании вспенивается, что выражается в снижении его плотности. При обработке реагентами — пеногасителями плотность бурового раствора восстанавливается и приближается к истинной за счет высвобождения воздуха из объема бурового раствора. Эффективность работы реагента — пеногасителя оценивается по мере увеличения плотности бурового раствора в результате обработки реагентом.

Для определения эффективности воздействия реагента РЕАПЕН 1408 базовый буровой раствор обрабатывался реагентом в концентрациях от 0,05 до 0,2 % об., проводилось сравнение изменения плотности бурового раствора в зависимости от ввода различного количества реагента. Результаты оценивались в сравнении изменения плотности базового бурового раствора после введения как испытуемого, так и других реагентов для бурения аналогичного действия, таких как ПЕНТА – 465 и ПЭС-1.

Результаты сравнительных испытаний пеногасителей по определению их пеногасящей способности в буровом растворе представлены в таблице 3.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.3 – Эффективность работы реагентов — пеногасителей в буровом растворе.

 

Название пеногасителя Плотностьρ, кг/см³ Снижение содержания воздуха на , %
Базовый раствор 1 (БР) Истинная плотность 1,02 -
Базовый раствор 2 (БР после перемешивания с высокой скоростью) 0,837 -
БР 2  +0,05% Реапен 1408 0,841 0,39
БР 2 +0,1% Реапен 1408 0,943 10,39
БР 2 +0,15% Реапен 1408 0,950 11,08
БР 2 +0,2% Реапен 1408 0,963 12,35
БР 2  +0,05% Пента-465 0,857 1,96
БР 2 +0,1% Пента-465 0,916 7,74
БР 2 +0,15% Пента-465 0,964 12,51
БР 2 +0,2% Пента-465 0,975 13,53
БР 2  +0,05% ПЭС-1 0,884 4,61
БР 2 +0,1% ПЭС-1 0,959 11,96
БР 2 +0,15% ПЭС-1 0,963 12,35
БР 2 +0,2% ПЭС-1 0,978 13,82

 

Плотность базового бурового раствора при высокоскоростном перемешивании снижается с 1,02 кг/см³ (ρ1) до 0,837 кг/см³ (ρ2). После перемешивания содержание воздуха в буровом растворе составляет 18%. При введение реагента – пеногасителя в буровой раствор наблюдается снижение содержания воздуха в его объеме.

По мере увеличением концентрации реагента – пеногасителя эффективность пеногашения возрастает.  Характер зависимости пеногасящей способности реагентов от их концентрации  в буровом растворе показан на Рисунке 3.8. Концентрации начала эффективного пеногашения для иссследуеых реагентов приблизительно одинаковы  (около 0,1%, об).

При введении во вспененный буровой раствор 0,2% реагента — пеногасителя содержание воздуха в растворе  снижается до:

  • 4,12% при введении ПЭС-1;
  • 4,41% при введении ПЕНТА-465;
  • 5,59% при введении Реапен 1408.

 

Агент «Реапен 1408» в данной концентрации 0,2% аналогичен по эффективности известным пеногасителям, взятым для сравнения.т4

Рисунок 3.8 – Зависимость эффективности гашения пены от концентрации реагента-пеногасителя в буровом растворе.

 

3.4. Определение относительного динамического коэффициента трения (смазочной способности).

Результаты испытаний приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4. – Смазочная способность пеногасителя «Реапен 1408»

Пресный раствор Пресный раствор + 0,3% «Реапен 1408» Соленый раствор Соленый раствор + 0,3% «Реапен 1408»
Динамический коэффициент трения
0,293 0,136 0,503 0,386
% снижения динамического коэффициента трения
- 53 - 23

 

При введении в бентонитовый раствор 0,3% исследуемого пеногасителя, коэффициент трения пары «металл-металл» снижается для пресного и соленого растворов на 53 и 23% соответственно.

 

 

 

                ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

Образец пеногасителя для буровых растворов «Реапен 1408», партия № 30 от 13.05.2011г  был протестирован в Испытательной лаборатории буровых растворов                   ООО НПП «БУРИНТЕХ» в период 02.06.2011г по 15.06.2011г. Для сравнения были выбраны образцы пеногасителей «ПЕНТА-465» (ООО «Пента-91»), «ПЭС-1»                                 (НВП «Башинком»). Данные композиционные материалы заявлены как пеногасящие агенты для буровых промывочных жидкостей.

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

  1. Пеногасящая добавка «Реапен 1408», как и известные добавки для сравнения, в заданной концентрации 0,05% лишь временно снижают пену водного раствора смазочной добавки на основе фосфатидного концентрата.
  2. Применение Реапен 1408, как и известных пеногасящих добавок для сравнения, в концентрации от 0,05 % об. в полимерных водных растворах и растворах с содержанием смазочной добавки на основе талового масла эффективно снижает уровень пенообразования на протяжении длительного периода времени.
  3. Введение в полимерный глинистый буровой раствор пеногасителя «Реапен 1408», как и известные добавки для сравнения, в концентрации 0,05% по объему оказывают слабое пеногасящее действие.
  4. Оптимальная концентрация с наибольшей эффективностью работы пеногасителя «Реапен 1408» в полимерном глинистом буровом растворе – 0,2 % по объему.
  5. Пеногасящая добавка «Реапен 1408» помимо пеногасящих свойств обладает способностью снижать трение в системе «металл-металл» как в пресном, так и в соленом растворах (на 53 и 23% соответственно).

 

Таким образом, пеногаситель «Реапен 1408» производства ООО «Реагент» по эффективности пеногашения не уступает широко применяемым добавкам для буровых растворов аналогичного действия.

 

Испытательная лабораториябуровых растворов ООО НПП «БУРИНТЕХ» ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ № 509 Страница 1
Всего страниц 2

ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ № 509

Образец пеногасителя: марка, характеристика, код ОКП, НД на продукцию)

 

Реапен 1408. партия 330 от 15.05.2011г, заказчик ООО «Реагент»,_____________________

№ по реестру 263-11_________________________________________________________

(наименование, тип,

Описание: Жидкость темно-коричневого цвета____________________________________

Полученный:

01.06.2011 г________________________________________________________________

(дата получения /№ акта отбора образца, метод отбора в соответствии с ГОСТ, НД)

 

В соответствии с заявкой (договором)

Договор №110428 от 05.05.2011г________________________________________________

(№ заявки, письма заявителя; наименование организации-заказчика; № договора)

 

испытательная лаборатория:

ИЛБР ООО НПП «БУРИНТЕХ» 450029, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул.

Юбилейная, 4/1_____________________________________________________________

(наименование испытательной лаборатории, адрес)
аккредитованная____________________________________________________________

(наименование аккредитующей организации; №, дата выдачи и срок действия

аттестата аккредитации)

 

провела в период с «02» июня 2011 г. по «16» июня 2011 г испытания по определению эффективности пеногашения и смазывающей способности бурового раствора

(наименование вида, категории испытаний) По техническому заданию

ТЗ №034-11 от 05.05.2011г____________________________________________________

(описание технического задания)

 

Место проведения испытаний

ИЛБР ООО НПП «БУРИНТЕХ» 450029, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул.

Юбилейная. 4/1_____________________________________________________________ ,

(по необходимости)

 

Данный протокол относится только к образцам, подвергнутых испытаниям. Возможная частичная перепечатка протокола испытаний проводится только с разрешения ИЛБР.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Испытательная лабораториябуровых растворов ООО 1-ІПII«БУРИНТБХ» ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ № 509 Страница 2
Всего страниц 2

По результатам проведенных испытаний можно сделать следующие выводы:

  1. Пеногасящая добавка «Реапен 1408», как и известные добавки для сравнения, в заданной концентрации 0,05% лишь временно снижают пену водного раствора смазочной добавки на основе фосфатидного концентрата.
  2. Применение Реапен 1408, как и известных пеногасящих добавок для сравнения, в концентрации от 0,05 % об. в полимерных водных растворах и растворах с содержанием смазочной добавки на основе талового масла эффективно снижает уровень пенообразования на протяжении длительного периода времени.
  3. Введение в полимерный глинистый буровой раствор пеногасителя «Реапен 1408», как и известные добавки для сравнения, в концентрации 0,05% по объему оказывают слабое пеногасящее действие.
  4. Оптимальная концентрация с наибольшей эффективностью работы
    пеногасителя «Реапен 1408» в полимерном глинистом буровом растворе — 0,2 % по
    объему.
  5. Пеногасящая добавка «Реапен 1408» помимо пеногасящих свойств обладает
    способностью снижать трение в системе «металл-металл» как в пресном, так и в
    соленом глинистых растворах (на 53 и 23% соответственно).

 

Таким образом, пеногаситель «Реапен 1408» производства ООО «Реагент» по эффективности пеногашения не уступает широко применяемым добавкам для буровых растворов аналогичного действия.

image044

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комментарии запрещены.