Реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения и способ его получения

(51) 08 31/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ бурения, обладающего хорошими потребительскими характеристиками (органолептическими и физикохимическими свойствами), а также разработка высокоэффективного и экономичного способа получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения. Это достигается тем,что реагент крахмалосодержащий модифицированного для бурения,содержащий крахмалосодержащий компонент, отличающийся тем, что представляет собой однородный порошкообразный материал с размером частиц 0,67 мм, влажностью 10-12,полностью растворимый в пресной водепри 20 С,динамической вязкостью 5-го водного раствора реагента не менее 10 Пас (600 об/мин ) и концентрации ионов водорода данного раствора не менее 6 ед., обеспечивающий фильтрацию модельногосоленасыщенного глинистою раствора(0,1 МПа) с концентрацией реагента 5-15 кг/м 3 не более 5-8 см 3/30 мин и условную вязкость этого раствора с концентрацией реагента 15 кг/м 3 не более 50 с. Способ получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения,предусматривающий обработку крахмалосодержащего сырья, отличающийся тем,что реагент получают в результате одно- или многократной экструзионной обработкикрахмалосодержащего компонента с/без дополнительного компонента при 100-200 С(наиболее предпочтительная 110-150 С), частоте вращения шнеков 50-100 об/мин, диаметре фильеры- 1-6 мм с последующим дроблением и просеиванием или реагент получают в результате смешивания экструдатов, выработанных при различных технологических режимах экструзии друг с другом или с нативным крахмалом и/или добавлением 1-5 мас. декстринов (амилодекстрин и/или эритродекстрин, и/или ахроодекстрин, и/или мальтодекстрин).(72) Шаймерденова Даригаш АрыновнаОспанкулова Гульназым Хамитовна Полуботько Ольга ВасильевнаЛовкис Зенон Валентинович Москва Валентина ВладимировнаПетюшев Николай Николаевич Демяненко Николай АлександровичПовжик Петр ПетровичИгнатюк Игорь СтафановичПаскару Константин Григорьевич Добродеева Инна Владимировна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции(54) РЕАГЕНТ КРАХМАЛОСОДЕРЖАЩИЙ МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ДЛЯ БУРЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ(57) Настоящее изобретение относится к геологоразведке, нефтегазовой отрасли (бурению нефтяных и газовых скважин) и может быть использовано при изготовлении реагента для буровых растворов (в т.ч. безглинистых), а также других технологических жидкостей в различных отраслях промышленности, в которых используются крахмалосодержащие продукты. Изобретение позволяет получать реагент крахмалосодержащего модифицированного для бурения с высокими потребительскими характеристиками и разработать высокоэффективный,экономичный способ получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения. Задачей, на решение которой направлено данное изобретение является получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для Настоящее изобретение относится к геологоразведке, нефтегазовой отрасли (бурению нефтяных и газовых скважин) и может быть использовано при изготовлении реагента для буровых растворов (в т.ч. безглинистых), а также других технологических жидкостей в различных отраслях промышленности, в которых используются крахмалосодержащие продукты. Изобретение позволяет получать реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения с высокими потребительскими характеристиками и разработать высокоэффективный,экономичный способ получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения. Наиболее близким по техническому решению к предложенному изобретению является реагентстабилизатор буровых растворов А.с. СССР 1838365, С 09 7/02, 1993. - прототип, который получают обработкой отхода зернового происхождения щелочной добавкой в водной среде. В качестве отхода зернового происхождения используют отход мукомольного производства со стадии зерноочистительного или драного, или обогатительного,или шлифовочного,или размольного процессов и/или их произвольную смесь в количестве от 6 до 28 мас.реагента. Щелочную добавку используют в количестве 0,66,8. Реагент может дополнительно содержать танинсодержащую добавку в количестве от 0,01 до 7,4 мас. реагента и/или карбоновую кислоту (или ее соль) - 0,03-9,60 мас.реагента, и/или дисперстную добавку - 4-36 мас.реагента. Реагент вводят в буровые растворы в количестве 1,5 мас.бурового раствора. Недостатком известного реагента является то,что требуется предварительная клейстеризация,усложняющая технологию его получения. Наиболее близким по техническому решению к предложенному изобретению является композиция для приготовления крахмалосодержащего реагента для буровых растворов А.с. СССР 1482929, С 09 7/00, 1989. - прототип, включающий (в мас. ) крахмалосодержащий компонент - зерновую основу 70-95, агримус - отход производства фурфурола из стержней початков кукурузы 5-30. Недостатки - многокомпонентность, сложность получения и низкая эффективность реагента. Таким образом, задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является получение реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения,обладающего хорошими потребительскими характеристиками(органолептическими и физико-химическими свойствами),а также разработка высокоэффективного и экономичного способа получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения. Это достигается тем,что реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения,содержащий крахмалосодержащий компонент, отличается тем, что представляет собой однородный порошкообразный материал с размером 2 частиц 0,67 мм, влажностью 10-12, полностью растворимый в пресной воде при 20 С,динамической вязкостью 5-го водного раствора реагента не менее 10 Пас (600 об/мин ) и концентрации ионов водорода данного раствора не менее 6 ед., обеспечивающий фильтрацию модельного соленасыщенного глинистого раствора(0,1 МПа) с концентрацией реагента 5-15 кг/м 3 не более 5-8 см 3/30 мин и условную вязкость этого раствора с концентрацией реагента 15 кг/м 3 не более 50 с. Способ получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения,предусматривающий обработку крахмалосодержащего сырья, отличающийся тем,что реагент получают в результате одно- или многократной экструзионной обработки крахмалосодержащего компонента с/без дополнительного компонента при 100-200 С(наиболее предпочтительная 110-150 С), частоте вращения шнеков 50- 100 об/мин, диаметре фильеры- 1-6 мм с последующим дроблением и просеиванием или реагент получают в результате смешивания экструдатов, выработанных при различных технологических режимах экструзии друг с другом или с нативным крахмалом и/или добавлением 1-5 мас.декстринов (амилодекстрин и/или эритродекстрин, и/или ахроодекстрин, и/или мальтодекстрин). Способ реализуется следующим образом. В качестве сырья использовали 1. Крахмалосодержащий компонент- крахмал картофельный ГОСТ 7699-78- крахмал кукурузный ГОСТ 7697-82 (влажность 13-16)- крахмал тапиоковый по техническому нормативному правовому акту (ТНПА)- крахмал пшеничный по ТНПА- крахмал ржаной по ТНПА- крахмал ячменный по ТНПА- крахмал тритикалевый по ТНПА- крахмал рисовый по ТНПА- крахмал амарантовый по ТНПА- крахмал сорговый по ТНПА- крахмал нутовый по ТНПА- крахмал гороховый по ТНПА- крахмал бобовый по ТНПА- крахмал чумизный по ТНПА- крахмальные смеси различного соотношения по ТНПА- мука картофельная по ТНПА- мука кукурузная по ТНПА- мука тапиоковая по ТНПА- мука пшеничная по ТНПА- мука ржаная по ТНПА- мука ячменная по ТНПА- мука тритикалевая по ТНПА- мука рисовая по ТНПА- мука амарантовая по ТНПА- мука сорговая по ТНПА- мука нутовая по ТНПА- мука гороховая по ТЕПА- мука бобовая по ТНПА- мука чумизная по ТНПА- мучные смеси различного соотношения по ТНПА- мезга картофельная по ТНПА- мезга кукурузная по ТНПА- смеси картофельной и кукурузной мезги по ТНПА- другие типы крахмалосодержащего сырья по ТНПА- различные типы декстринов (амилодекстрин и/или эритродекстрин, и/или ахроодекстрин, и/или мальтодекстрин) по ТНПА 2. Дополнительный компонент- агримус - отход производства фурфурола из стержней початков кукурузы по ТНПА- лигносульфонаты (соли лигносульфоновых кислот с молекулярной массой от 200 до 200000 и выше) - продукт переработки древесины в целлюлозно-бумажной промышленности, который вырабатывается из природного полимера лигнина по ТНПА- жидкое стекло по ТНПА- катапин по ТНПА В качестве материалов использовали- сетка проволочная стальная тканная для мукомольной промышленности 067 по ТНПА- четырехслойные бумажные мешки по ТНПА мягкий контейнер одноразового или многоразового использования с полиэтиленовым вкладышем по ТНПА- другие виды тары, упаковки и упаковочных материалов по ТНПА- нитки по ТНПА. Аппаратурно-технологическая схема производства реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения представлена на фиг.1. Технологический процесс производства реагента включает следующие этапы- транспортирование и хранение. Осуществляют проверку крахмалосодержащего сырья на соответствие ТНПА, просеивание компонентов и проводят загрузку сырья в накопительный (загрузочный) бункер, а далее в загрузочную воронку экструдера. Магнитная очистка (сепарация) проводится при необходимости постоянными магнитами, толщина слоя 6-8 мм, скорость не более 0,5 м/с. Экструдирование можно проводить на двухшнековом экструдере РЗ-КЭД-88 или на экструдерах ШТАК фирмы Апрель, или любом другом аналогичном оборудовании при следующих технологических параметрах определяющие физико-химические и технологические показатели- рабочая температура 100-200 С (наиболее предпочтительная температура 110-150 С) частота вращения рабочих шнеков 50-100 мин-1 (об/мин)- диаметр используемой фильеры - 1-6 мм- процесс экструзии можно проводить с дополнительной подачей воды или без дополнительной подачи воды- процесс экструзии можно проводить с дополнительной подачей химических агентов или без дополнительной подачи химических агентов определяющие производительность экструзии- частота вращения режущего устройства 80-85 мин-1 (об/мин) частота вращения шнека дозатора 90-95 мин-1 (об/мин). Физико-химические и технологические показатели готового продукта - экструдата определяются рабочей температурой экструзии,частотой вращения рабочих шнеков и диаметром используемой фильеры, а также наличием или отсутствием в процессе экструзии воды и химических агентов. Для получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения при проведении экструзии крахмалосодержащего сырья допускается использование следующих дополнительных компонентов- алюмокалиевых квасцов по ТНПА- жидкого стекла по ТНПА- окиси кальция по ТНПА- катапина по ТНПА и др. При этом частота вращения шнека дозатора и частота вращения режущего устройства характеризуют производительность технологического оборудования (экструдера) и не влияют на физико-химические и технологические характеристики готового продукта (экструдата). Экструдат,полученный при различных технологических режимах (температура, частота вращения шнеков, диаметр фильеры), смешивают. При необходимости возможно добавление 1-5 мас.декстринов (амилодекстрин и/или эритродекстрин, и/или ахроодекстрин, и/или мальтодекстрин). Так,в соответствии с молекулярной массой и свойствами различают следующие виды декстринов (расщепленного амилопектина) 1) амилодекстрин - окрашивается раствором йода в фиолетово-синий цвет, представляет собой белый порошок, растворимый в 25 растворе спирта,3 осаждается 40 раствором спирта, удельное вращение плоскости поляризации 20 колеблется от 190 до 196, восстановительная способность находится в пределах 0,6-2,0 2) эритродекстрин - окрашивается йодом в красно-бурый цвет, растворяется в 55 растворе спирта, осаждается 65 раствором спирта, из теплых спиртовых растворов он кристаллизуется в виде сферокристаллов, удельное вращение 20 194, восстановительная способность составляет 13 3) ахроодекстрин - не окрашивается йодом,растворим в 70 растворе спирта, при выпаривании горячих спиртовых растворов образует сферокристаллы, удельное вращение плоскости поляризации 20 192, восстановительная способность равна 10 4) мальтодекстрин - не дает реакции с йодом и не осаждается спиртом, удельное вращение плоскости поляризации 20 181 до 183,восстановительная способность равна 36-43. После экструдирования реагент подают на охлаждающий транспортер и в накопительный бункер, а далее при помощи пневматического транспорта на измельчение. Измельчение экструдата проводится в дробилке молоткового типа с циклоном. Измельченный реагент подают в бункер промежуточный. Далее реагент при необходимости просеивают через бурат с отверстиями сита 0,67 мм,а крупные фракции поступают на повторное измельчение. Измельченный реагент поступает в бункер хранения и затем на взвешивание и упаковку. Допускается упаковывание реагента в четырехслойные бумажные мешки без дополнительной упаковки в тканевые мешки при транспортировании только автомобильным транспортом на расстояние не более 350 км. Масса нетто реагента при этом не более 30 кг. Допускается упаковывание реагента в мягкий контейнер одноразового или многоразового использования с полиэтиленовым вкладышем. Масса нетто реагента в контейнере - не более 1 т. Допускается использовать другие виды тары,упаковки и упаковочных материалов, разрешенные к применению. Реагент транспортируют всеми видами крытого транспорта с соблюдением санитарных требований и в соответствии с правилами перевозки грузов,действующих на соответствующем виде транспорта. При перевозке, погрузке и выгрузке реагент должен быть предохранен от атмосферных осадков. Не допускается перевозка реагента совместно с продуктами, обладающими специфическим запахом,а также использование транспортных средств, в которых транспортировались ядовитые или резко пахнущие грузы. Реагент должен храниться в сухих,чистых и проветриваемых помещениях при температуре воздуха -30 до 30 С и относительной влажности не более 75. Срок годности реагента 18 месяцев с даты изготовления. Основные технологические характеристики готового реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения представлены в таблице 1. Так,готовый реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения содержит крахмалосодержащий компонент,представляет собой однородный порошкообразный материал с размером частиц 0,67 мм, влажностью 10-12, полностью растворимый в пресной воде при 20 С, динамической вязкостью 5-го водного раствора реагента не менее 10 Пас (600 об/мин) и концентрации ионов водорода данного раствора не менее 6 ед., обеспечивающий фильтрацию модельного соленасыщенного глинистого раствора (0,1 МПа) с концентрацией реагента 5-15 кг/м 3 не более 5-8 см 3/30 мин и условную вязкость этого раствора с концентрацией реагента 15 кг/м 3 не более 50 с. Далее приведены примеры конкретного выполнения изобретения. Пример 1 В качестве крахмалосодержащего компонента используют нативный картофельный крахмал. Проводят выработку 36-ти экструзионных образцов. Основные параметры процесса экструзии при выработке образцов представлены в таблице 2. При производстве экструзионных образцов в экструдер дополнительно не подавалась вода и дополнительный компонент. Выработанные образец-1, образец-2, образец-3,образец-4, образец-5, образец-6, образец-7, образец 8, образец-9, образец-10, образец-11, образец-12,образец-13, образец-14, образец-15, образец-16,образец-17, образец-18, образец-19, образец-20,образец-21, образец-22, образец-23, образец-24,образец-25, образец-26, образец-27, образец-28,образец-29, образец-30, образец-31, образец-32,образец-33, образец-34, образец-35 и образец-36 тщательно смешивают в соотношении 11111111111111111111111111111 1111111. Таблица 1 Основные характеристики реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения Наименование показателя Внешний вид, запах, цвет Значение Однородный порошкообразный материал различных цветов и оттенков в зависимости от используемого сырья Растворимость в пресной воде при температуре 20 С,100 (полная, без образования комков) Массовая доля влаги,10-12 Условная вязкость модельного соленасыщенного глинистого 50 раствора, с концентрацией реагента 15 кг/м 3, с, не более Наименование показателя Внешний вид, запах, цвет Фильтрация модельного соленасыщенного глинистого раствора, (0,1 МПа) с концентрацией реагента -15 кг/м 3,см 3/30 мин, не более Фильтрация модельного соленасыщенного глинистого раствора (0,1 МПа) с концентрацией реагента -5 кг/м 3, см 3/30 мин, не более Динамическая вязкость водного раствора реагента с массовой долей 5, Пас, 600 об/мин ОТЕ, не менее Показатель концентрации ионов водорода водного раствора реагента с массовой долей 5,ед., не менее Готовый продукт (реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения) дробят и просеивают,используя сетку проволочную стальную тканную для мукомольной промышленности 067. Пример 2 В качестве крахмалосодержащего компонента используют нативный картофельный крахмал и нативный кукурузный крахмал. Значение Однородный порошкообразный материал различных цветов и оттенков в зависимости от используемого сырья 5 8 10 6 Из нативного кукурузного крахмала проводят выработку экструзионного образца-25 (табл. 2) в результате пятиразовой последовательной экструзионной обработки без дополнительной подачи воды и дополнительного компонента и последующего дробления. Нативный картофельный крахмал тщательно смешивают с образцом- 25 в соотношении 11. Таблица 2 Технологические характеристики процесса экструзии при выработке образцов Частота вращения рабочих шнеков Готовый продукт (реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения) дробят и просеивают,используя сетку проволочную стальную тканную для мукомольной промышленности 067. Диаметр используе мой фильеры Пример 3 В качестве крахмалосодержащего компонента используют нативный картофельный крахмал и нативный тапиоковый крахмал. Проводят выработку 36-ти экструзионных образцов (табл. 2). Из нативного картофельного крахмала получали образец- 1-образец-20, а из нативного тапиокового - образец-21-образец-3 6. При производстве экструзионных образцов в экструдер дополнительно подавалась вода. Экструзионная обработка крахмалосодержащего сырья проводилась без использования дополнительного компонента. Выработанные образец-1, образец-2, образец-3,образец-4, образец-5, образец-6, образец-7, образец 8, образец-9, образец-10, образец-11, образец-12,образец-13, образец-14, образец-15, образец-16,образец-17, образец-18, образец-19, образец-20,образец-21, образец-22, образец-23, образец-24,образец-25, образец-26, образец-27, образец-28,образец-29, образец-30, образец-31, образец-32,образец-33, образец-34, образец-35 и образец-36 тщательно смешивают в соотношении 11111112111111113111111111141 1111115. Готовый продукт (реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения) дробят и просеивают,используя сетку проволочную стальную тканную для мукомольной промышленности 067. Пример 4 В качестве крахмалосодержащего компонента используют нативный картофельный крахмал и картофельную муку. Проводят выработку 20-ти экструзионных образцов (табл. 2). Из нативного картофельного крахмала получали образец-1-образец-10, а из картофельной муки-образец-27-образец-36. При производстве экструзионных образцов из нативного картофельного крахмала в экструдер дополнительно подавалась вода, а при выработке экструзионных образцов из картофельной муки в экструдер подавался дополнительный компонент(алюмокалиевые квасцы) в количестве 2 мас Выработанные образцы смешивают в равном соотношении. Затем добавляют 5 мас. декстринов(смеси амилодекстрина,эритродекстрина,ахроодекстрина и мальтодекстрина в соотношении 1111) и тщательно перемешивают. Готовый продукт (реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения) дробят и просеивают,используя сетку проволочную стальную тканную для мукомольной промышленности 067. Пример 5 В качестве крахмалосодержащего компонента используют смесь нативного картофельного крахмала, картофельной муки и картофельной мезги в соотношении 311. Проводят выработку экструзионных образца-1 образца-25 (табл. 2) в результате двухразовой последовательной экструзии и дробления. При первой и второй экструзии в экструдер подавался дополнительный компонент(алюмокалиевые квасцы) в количестве 5 мас Полученный экструдат дробят на молотковой дробилке. Затем 6 добавляют 3 мас. эритродекстрина и тщательно перемешивают. Готовый продукт (реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения) дробят и просеивают,используя сетку проволочную стальную тканную для мукомольной промышленности 067. Все полученные в примерах 1-5 готовые реагенты крахмало-содержащие модифицированные для бурения, содержат крахмалосодержащий компонент, представляют собой однородный порошкообразный материал с размером частиц 0,67 мм,влажностью 10-12,полностью растворимый в пресной воде при 20 С,динамической вязкостью 5-го водного раствора реагента не менее 10 Пас (600 об/мин ) и концентрации ионов водорода данного раствора не менее 6 ед., обеспечивающий фильтрацию модельного соленасыщенного глинистого раствора(0,1 МПа) с концентрацией реагента 5-15 кг/м 3 не более 5-8 см 3/30 мин и условную вязкость этого раствора с концентрацией реагента 15 кг/м 3 не более 50 с. Таким образом,разработанный способ получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения высокоэффективен, экономичен и позволяет получать продукт с хорошими,стабильными потребительскими свойствами. Он может быть использован для приготовления различных технологических жидкостей в бурении, закачивании и ремонте скважин жидкости буферные для глушения, гидроразрыва скважин, затворения и обработки тампонажных растворов, а также при гидравлическом разрыве пласта, изоляции притока пластовых вод. Кроме того, предлагаемый реагент может быть использован в литейной промышленности в качестве стабилизатора формовочной смеси. Если реагент был получен без дополнительного компонента, то его также можно использовать в пищевой промышленности в качестве студнеобразователя, стабилизатора и загустителя при изготовлении мусов, йогуртов, желейных изделий,мороженого и т.п. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Реагент крахмалосодержащий модифицированный для бурения, содержащий крахмалосодержащий компонент, отличающийся тем,что представляет собой однородный порошкообразный материал с размером частиц 0,67 мм, влажностью 10-12, полностью растворимый в пресной воде при 20 С, динамической вязкостью 5-го водного раствора реагента не менее 10 Пас и концентрации ионов водорода данного раствора не менее 6 рН, обеспечивающий фильтрацию модельного соленасыщенного глинистого раствора(0,1 МПа) с концентрацией реагента 5-15 кг/м 3 не более 5-8 см 3/30 мин и условную вязкость этого раствора с концентрацией реагента 15 кг/м 3 не более 50 с. 2. Способ получения реагента крахмалосодержащего модифицированного для бурения,предусматривающий обработку крахмалосодержащего сырья, отличающийся тем,что реагент получают в результате одно- или многократной экструзионной обработки крахмалосодержащего компонента с/без дополнительного компонента при 100-200 С,частоте вращения шнеков 50-100 об/мин, диаметре фильеры - 1-6 мм с последующим дроблением и просеиванием или реагент получают в результате смешивания экструдатов, выработанных при различных технологических режимах экструзии друг с другом или с нативным крахмалом и/или добавлением 1-5 мас. декстринов амилодекстрин и/или эритродекстрин, и/или ахроодекстрин, и/или мальтодекстрин.