автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Разработка модифицированных баритовых утяжелителей с улучшенными технологическими свойствами

К 09

МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (ВНИИКРнефть) НПО "Бурение"

На правах рукописи

ЛИННИК Наталья Владимировна

УДК 622.244.47

РАЗРАБОТКА МОДИФИЦИРОВАННЫХ БАРИТОВЫХ УТЯЖЕЛИТЕЛЕЙ С УЛУЧШЕННЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ

Специальность 05.15.10 - ие скважин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар 1991

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском и проектном институте по креплению скважин и буровым растворам (ВНИИКРнефть).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Рябоконь С.А.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Рябченко В.И.,

- кандидат технических наук, с.н.с. Ананьев А.Н.

Ведущее предприятие - производственное объединение "Гроз-нефть".

Защита состоится 15 октября 1991 г. в 9 часов на заседании специализированного совета Д 104.04.01 во Всесоюзном научно-ис-следовательскоми проектном институте по креплению скважин и буровым растворам при НПО "Бурение" по адресу: 350624, г.Краснодар, ул.Лира, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1991 г. в

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные гзрбовой печатью организации, просим направить по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

З^Й^Л.И.Рябова

Сгдел [ сзртациЯ '

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 модифицированных 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 месторовдения, а также новые участки действующих, 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 горногеологических условиях.

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

Объем производства иодифицированных баритовых утяжелителей в настоящее время составляет 500 тыс.т ежегодно.

Улучшение их технологических свойств тем более важно, что при среднем расходе баритовых утяжелителей в разведочном буренки отрасли 110,3 кг/и проходки по отдельный.нефтяных! 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 бысоких 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-превшает норму стандарта Американского нефтяного института, которая составляет 3 %. Разработка метода удаления крупнодисперсных частиц модифицированных утяжелителей обеспечит их конкурентоспособность.

Цель работы. Повдаение 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 (ТГйН) в процессе модифицирования и его влияния на технологические свойства УБМ.

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

4. Усовершенствование технологии обработки ЗБК растворами реагентов-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 ТП£Н.

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

Установлена целесообразность виброобработки утяжелителей при иг ыодифицнровалил.

Впервые исследоЕаио применение метода воздугшой сепарации при производстве баритовых утяжелителей для управления их дне- . персностьв на технологических линиях высокой производительности.

Практическая ценность. На основании установленных оптимальных соотношений реагентов-модификаторов в зависимости от природы и свойств £ЗК 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 УБН-^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), Всесоюзном координационном совещании по проблеглан промывки скважин (Дивноморск, 1989).

В полной объема работа долозена и обсуждена на семгнарз лаборатории утяжелителей и заседании секции "Бурение скважин" ученого совета ВНШИРНефти (Краснодар, 1991).

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

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

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

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решения проблемы повышения качества модифицированных баритовых утяжелителей и определена цель работы.

Первая глава посвящена анализу состояния произ-

г

водства и применения баритовых утяжелителей. В СССР весь барит производится при флотационном обогащении полиметаллических руд, в то время как в США и других передовых в области бурения странах преимущественно используются баритовые утяжелители, получаемые гравитационным обогащением монобаритовых руд. Это связано с природными особенностями и спецификой структуры производства.

Практика применения $ЕК показала как их преимущества перед железистыми утяжелителями, тек и выявила целый ряд технологических недостатков.

Совершенствованию качества утяжелителей из флотационного барита посвящены исследования А.И.Булатова, А.К.Мискарли, А.И.Пенькова, И.Н.Резниченко, С.А.Рябоконя, И.Д.Фридмана, Е.Д.Щеткиной, а также И.Буландра, И.Ржезничека и др.

Установлено, что основной причиной загущения утяжеленных 5ЕБК буровых растворов, их аэрации и потери стабильности из-за флокуляции утяжелителей является наличие на поверхности частиц ФБК хемосорбционного слоя флотореагентов.

Предотвращение осложнений комплексной химической обработкой буровых растворов, утяжеленных ФБК, малоэффективно.

Попытки удалить остатки флотореагентов и гидрофилизовать поверхность частиц ФВК непосредственно перед вводом его в буровой раствор позволили частично улучшить технологические свойства ФБК, но привели к значительному усложнению технологии приготовления утяжеленных буровых растворов.

Наиболее перспективным направлением улучшения качества 2БК является их специальная обработка в процессе производства с получением продукта со стандартизированными свойствами.

Исследовавшиеся способы термического воздействия на ФБК, десорбции флотореагентов в водной суспензии;барита активированным углем, обработки ФБК смесью бензола с этиловым спиртом, а также водными растворами оксалатов, хроматов и карбонатов в силу различных причин практического применения не нашли.

Принципиально данная проблема решается при модифицировании

>

ФБК конденсированными фосфатами в заводских условиях. Технология производства и применения модифицированных утяжелителей разра-

ботана С.А.Рябоконем. Доказано, что при обработке ФБК раствором триполифосфата натрия (ТП1Н) происходит ряд химических реакций, благодаря чему поверхность приобретает гидрофильные свойства, а катионы кальция связывается в нерастворимые соединения.

Однако в отдельных случаях применения УБМ наблвдалось интенсивное загущение утяжеленных систем после воздействия потаенных температур. Эпизодический характер указанных явлений затруднял установление их причин.

Но в последние годы произошли изменения в вещественном составе ФБК и реагентных режимах флотации. Массовая доля примесных минералов возросла и допускается до 20 а вместо олеиновой кислоты и жирно-кислотной фракции таллового масла повсеместно применяется новый флотореагент на основе алкилсульфатов-баритол. В результате для достижения установленной степени гидрофильности поверхности (не менее 80 %) потребовалось повышение расхода ТПФН и верхний предел его допустимого содержания в отраслевом стандарте был увеличен.

После этого случаи резкого снижения вязкости буровых растворов при вводе УБМ и последующего интенсивного загустевания утяжеленных систем при воздействии повышенных температур участились. Это повлекло за собой перерасход химических реагентов и самого барита.

Было высказано предположение, что указанные явления связаны с наличием в модифицированном барите свободного ТПФН.

Кроме того, в ряде случаев отсутствует корреляция между результатами определения ТПФН и показателя гидрофильности, а также обнаружены колебания в результатах определения обоих показателей в пределах отдельных промышленных партий. Это указы-

Еало на не равномерность обработки при модифицировании.

Отмечено, что до настоящего времени не решена проблема управления дисперсностью утяжелителей.

Во второй главе проЕеден анализ методов, используемых зарубежными и отечественными исследователями для оценки технологических свойств утяжелителей. Показано, что их утетелязцую способность (УС) определяют по максимально возможной плотности стандартного бурового раствора, получаемой с использованием исследуемого образца утяжелителя при соблюдении ограничений по вязкости.

Исследования, проведенные по методу, основанному на построении полулогарифмической зависимости пластической вязкости от объемной доли твердой фазы, позволили установить, что существует предельная (критическая) концентрация утяжелителя, соответствующая границе текучего состояния системы при полном связывании зэдкой фазы в адеорбционно-сольватные слои. Результаты экспериментов показали, что в водной суспензии полимерного реагента-стабилизатора предельная концентрация определяется прежде всего свойствами утяжелителя, не зависит от вида и концентрации реагента и составляет 41 % по объему- В буровых растворах, содержащих глинистую фазу, эта величина закономерно уменьшается.

Исходя иа этого, при определении УС утяжелителей в глинистую суспензию со стандартными свойствами поэтапно вводили исследуемый утяжелитель, начиная с его объемной доли 30 %, до достижения установленных значений условной вязкости (60+5)с, но не более 40 %.

Обоснован состав стандартного лигносульфонатного бурового раствора, обладающего хорошей воспроизводимостью свойств и

обеспечивающего возможность получения стабильных утяжеленных систем с предельной объемной долей утяжелителя в присутствии свободного ТПФН.

УС утяжелителя определяли только после прогрева испытуемых систем при 120 °С в течение б часов, так как при этих.условиях проявляется отрицательное действие свободного ТЛИ.

При этом, благодаря регламентировании всех операций и использованию стандартизированных материалов, погрешность результатов анализа с надежностью 0,95 составила + 0,01 г/см3»

Исследования технологических свойств серийных УБМ, полученных из ФБК ведущих ГОКов, а также самих ФБК показали, что УС УБМ в среднем на 0,13 г/см3 выше УС ФБК. Однако системы, утяжеленные серийным УБМ, при прогреве сильно загустевают. Значительно изменяются после прогрева и структурно-механические показатели этих растворов, причем объяснить это на базе стан-дарного набора показателей качества не удается.

Разработка методики определения свободного ТПФН позволила установить, что в получаемых образцах при практически одинаковой доле общего ТПФН содержание свободного реагента колеблется в диапазоне 0,037 - 0,15 %.

Исследования степени влияния свободного ТЛИ на технологические свойства модифицированных утяжелителей показало, что с увеличением массовой доли свободного ТПФН в УБМ их УС проворцио-нально снижается. Причем заметное ухудшение технологических свойств УБМ наблюдается с повышением температуры (80-100 °С) при содержании свободного ТПФН выше 0,05 %.

В результате проведения исследований с использованием рентгенофазового анализа, адсорбционных методов и ртутной по-

рометрии, а также применения сложного плана, построенного совмещением 4x4 латинского квадрата с полным факторным экспериментом установлены причины образования свободного ТПФН при модифицировании.

Основной причиной является то, что ТПФН не образует прочных связей с поверхностью минералов, входящих в барит в виде примесей (слоистые силикаты и кварц). Адсорбция ТПФН пропорциональна содержанию сульфата бария в образцах (рис. I), т.е. при одинаковых других показателях качества утяжелителя количество прочно связанного ТПФН единицей поверхности барита тем меньше, чем выше содержание примесей.

Часть свободного ТПФН образовывается из-за колебаний массовой доли катионов кальция в ФЕК, так как С.А.Рябоконем установлено четкое количественное соотношение масс при их взаимодействии.

Существенное влияние на массовую долю свободного ТПФН оказывает концентрация флотореагента на поверхности ФБК. При этом обнаружен эффект взаимодействия таких параметров как концентрация флотореагента (Сфд) и концентрация ТПФН (С^^), выражающихся в образовании повышенных количеств свободного ТПФН при одновременном увеличении С^ и Ъ^пфи'

Одной из причин этого, как показали исследования и производственные эксперименты, является то, что существующие коагу-ляционные и фазовые контакты между гидрофобными поверхностями частиц во влажном ФБК не разрушаются под действием только сдвиговых деформаций в лопастном смесителе. Вследствие этого модифицирование частично происходит по поверхности агрегатов, что приводит к образованию локальных избытков ТПФН на одних участках поверхности и к отсутствию его на других. Поскольку хими-

л-лг*

V

3,0

2,0

ьо

пНш

ен г

/

/

/

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 ЦВ 0,7

Со.

аг Ф

мНопь я

<о

Рис. I. Изотермы адсорбции ТПФН на химически чистом сульфате бария ( I ); образцах барита с содержанием

94 % ( 2 ) и 84 % ( 3 )

чески с поверхностью связывается только монослой реагента, полислои, отщепляясь при сушке, присутствуют в готовом продукте в виде сухой принеси, а часть поверхности оказывается необработанной.

Проблемой улучшения технологических свойств УБЫ обусловлена целесообразность поиска дополнительного реагента, обеспечивающего гидрофилизацию минеральных частиц небаритовой природы при условии, что хемосорбция этого реагента на примесях должна предотвращать физическую адсорбцию ТПФН на них и тем самым предупреждать его образование в готовом продукте в свободном виде.

Третья глава посвящена разработке и исследованию нового модифицирующего состава.

С этой целью были изучены различные химические реагенты, в том числе применяемые для депрессии пустой породы при флотации барита. Наиболее эффективным реагентом оказалось жидкое стекло (ИЗ), представляющее собой смесь натриевых силикатов и гидратированного оксида кремния. Известно, что адсорбция гид-ролизованных форы жидкого стекла на кристаллических сланцах и кварцево-слюдистых породах приводит к их гидрофилизации и понижению плотности сорбционного слоя флотореагента.

При обработке ФЕК только растворами КС не достигается требуемая степень гидрофильности поверхности и не происходит связывания кальция.

Исследования показали, что адсорбция КС на барите уменьшается с ростом массовой доли сульфата бария в образцах (рис.2)«■

Установлено, что при обработке ЗЕК эффективным является совместное действие ТП$Н и ХС. Требуемое значение показателя

АЛГ'л/г

3,

V

у

0,05 0,Ю 0,15 0,20 0,25

Мае с. дол* ЖСХ

Рис. 2. Адсорбция жидкого стекла на:

1 - химически чистом сульфа-

те бария;

2 - баритовой концентрате с

содержанием 94 %;

3 - -"- -"- 84 %

гидрофильности обеспечивается меньшими добавками ТПФН ( в среднем на 40 %) в присутствии ЕС. При этом образцы, обработанные композицией реагентов, при достаточной степени гидрофильности поверхности характеризуются низким содержанием свободного ТПФН.

Из результатов экспериментов по содержанию тонкодисперсных частиц видно, что в образцах, модифицированных смесью ТПФН и КС, происходит уменьшение доли частиц коллоидных размеров от общего числа тонкодиспёрсных частиц в среднем на 20 %,

Для установления механизма действия нового модифицирующего состава была изучена адсорбция ТПФН и ЖС на примесях (рис.3). Практически весь ТПФН (в диапазоне применяемых при модифицировании концентраций) определялся в растворе после контакта с каолингидрослвдой и кварцем. Данные рис. 2 и 3 свидетельствуют об избирательности адсорбционного действия ЕС (в исследуемой области его концентраций) по отношению к сульфату бария и цримес-ным минералам.

Учитывая наличие гидролиза ТПФН в его водных растворах, а также известные данные о взаимодействии Ж! с кислыми солями, можно предположить, что при приготовлении модифицирующего состава происходит активация ЖС ТПШ, в результате которой образуется поликремниевая кислота, выделяющаяся на минеральной поверхности в виде гидратированного геля. При сушке происходит кристаллизация гидратных форм, в которой участвуют и коллоидные частицы барита. Этот процесс сопровождается десорбцией баритола.

Гипотеза подтверждается данными термогравиметрического и дифференциального термического анализа образцов с различной рецептурой обработки их поверхности. Образцы, не содержащие на поверхности реагентов, а также обработанные по отдельности раст-

Масс, доля }НСг %

Рис. 3. Адсорбция жидкого стекла на: I - каолингидрослюде; 2 - кварце; 3 - кальците

юрами ТПФН и ВС, имели сходные изменения на кривых потери массы и ДТА, в то время как дериватограмыа образца, обработанного композицией реагентов, имела существенное отличие: при 430 °С обнаруживалась потеря массы в 1,5 %, при этом на кривой ДТА наблюдался эндоэффект. При дальнейшем нагревании образец был термически устойчив. Анализ ИК-спектров указанных образцов показал, что только образец, модифицированный композицией ТПФН и Ж), содержит кристаллизационную воду.

Методом планирования эксперимента по плану, предназначенному для получения систем и смесей с заданными свойствами и состоящих из /г- - компонентов, определена оптимальная область концентраций ТПФН и ЖС, учитывающая колебания концентраций остатков флотореагентов (рис. 4 и 5).

Сравнение технологических свойств образцов утяжелителей с оптимальной рецептурой обработки их поверхности и серийных показало, что УС утяжелителей, модифицированных по усовершенствованной технологии, более чем на 10 % вше УС серийных УБМ.

Дополнительные исследования по выбору оптимальных режимов модифицирования на основе симплексного плана с учетом производственных условий и различной природы ФБК позволили разработать рекомендации, которые легли в основу Технологического регламента на производство УБМ-У.

В четвертой главе исследованы технологические аспекты физико-механической обработки модифицированных баритовых утяжелителей с целью повышения их качества.

Важным резервом улучшения технологических свойств УБМ является обеспечение равномерности нанесения адсорбционных слоев реагентов на всю активную поверхность. Невозможность разрушения

Рис. 4. Диаграмма "состав-свойства" для показателя гидрофильности

орцг ори 0,03В Ц053 0,030 0,027 0,014 О,ОН 0,0<& Баритол

Рис. 5. Диаграмма "состав-свойства" для массовой доли свободного ТПФН 1

контактов между частицами высококонцентрированной дисперсной система, каковой является влажный 5ЕК, с помощьп применяемого лопастного смесителя определяет неоднородность обработки.

Как показали исследования, проведенные совместно с И5Х АН СССР, устранить это препятствие и обеспечить равномерное разрушение структуры во всме объеме дисперсной системы возможно с применением вибрации.

Использование электродинамического вибростенда ВДС-ЮА позволило установить, что для всех образцов $БК в присутствии ТПФН и жидкого стекла наблюдается значительное снижение интенсивности вибрации при переходе от наименьшей частоты вибровоздействия к наибольшей. Определены рациональные диапазоны параметров вибрации: амплитуда - 1-3 мм; частота 15-35 Гц.

Виброшнековый смеситель экспериментальной конструкции, разработанный В.А.Кузьмичевым и работ&пций в указанных диапазонах, был установлен на ильском заводе "Утяжелитель". Применение его при модифицировании ФБК значительно снижает содержание свободного ТПФН за счет равномерной обработки, о чем свидетельствует уменьшение дисперсии результатов определения ТПФН.

Разработка способа удаления крупнодисперсных частиц из модифицированных утяжелителей велась в нескольких направлениях. Установлено, что наиболее перспективен метод вихревой воздушной сепарации.

Экспериментальными исследованиями совместно с ИЭ'Л определены основные параметры центробежного воздушно-проходного сепаратора для классификации барита на технологической линии высокой производительности (20 т/ч).

Анализ результатов распределения частиц утяжелителя по размерам до и после воздушной сепарации показал, что применение

указанного сепаратора позволяет получить требуемую дисперсность модифицированного барита. Причем доля частиц меньших размеров, удаляемая с крупнодисперсной фракцией, не превышает 15 %. В соответствии с нашит рекомендациями произведена следующая реконструкция технологической линии Константиновского завода.

В пятой главе представлены результаты промышленных испытаний и технико-экономические показатели применения УБЫ-У. Приемочные испытания усовершенствованной технологии производства модифицированных баритовых утяжелителей проведены в 1У квартале 1987 г. на ильском заводе "Утяжелитель". Анализ отобранных проб показал, что среднее содержание ТПФН в готовом продукте при одинаковой степени гидрофильности по действующей технологии составляет 0,23 % от массы барита (2,3 кг ТПФН на тонну барита), а по испытываемой технологии - 0,15 % (1,5 кг/т) в присутствии 0,05 % 1С. При этом существенно снизилось содержание свободного ТПФН: с 0,1 до 0,05 %, а УС увеличилась с 2,0 до 2,2 г/см3.

Промышленные испытания УБМ-У проведены в Октябрьском (1988 г.) и Горячеводском (1989 г.) УБР ПО "Грознефть" при бурении интервалов, представленных майкопскими отложениями.

Сравнительный анализ технико-экономических показателей по опытным и базовым скважинам, идентичной конструкции и пробуренных в аналогичных условиях, показал, что при сопоставимых данных по механической и коммерческой скоростям бурения в случаях применения УБМ-У буровые растворы имели удовлетворительные параметры в течение длительного времени, в результате чего число их обработок снизилось. Это позволило уменьшить расход химических реагентов, а следовательно, и утяжелителя.

Удельный расход УБМ-У в среднем на 12 % ниже удельного расхода серийного УБМ.

фактический экономический эффект от применения УБМ-У составил 78,5 тыс.руб.

основные вывода

1. Доказано, что ухудшение технологических свойств модифицированных утяжелителей связано с наличием в их составе свободного реагента-модификатора - ТПФН в количестве более 0,05 %.

2. В качестве критерия оценки технологических свойств утяжелителей использовалась их утяжеляющая способность, определяемая как плотность стабильного утяжеленного лигносульфонат-ного бурового раствора стандартного состава после прогрева с определенной объемной долей утяжелителя при условной вязкости 60 + 5 с.

3. Установлены основные причины образования свободного

ТПФН:

- ТПФН не образует прочных связей с поверхностью слоистых силикатов и кварца, содержащихся в барите в виде примеси в количестве до 20 %\

- наличие различных по прочности контактов между частицами во влажных флотационных баритовых концентратах, часть которых не разрушается при модифицировании в лопастном смесителе.

4. Разработан новый модифицирующий состав, включающий ТПФН и жидкое стекло, позволяющий повысить утяжеляющую способность модифицированных баритовых утяжелителей не менее чем на 10 % за счет обеспечения заданной степени гидрофильности по-

верхности утяжелителей при отсутствии в них реагентов-модификаторов в свободном виде, а также благодаря снижению содержания частиц коллоидных размеров.

5. Установлено, что при модифицировании новым составом происходит активация КС ТПШ и' селективная адсорбция, которая сопрововдается гелеобразованием, усиленной гидратацией и частичной десорбцией фдотореагента. При сушке гидратированные формы кристаллизуются совместно с коллоидными частицами. Образовавшиеся соединения» устойчивы до 430 °С.

6. Показано, что равномерное нанесение адсорбционных слоев реагентов в процессе модифицирования возможно при предельном разрушении структуры влажных ФБК, которое обеспечивается в условиях одновременного действия сдвиговой деформации и вибрации.

7. Установлено, что эффективное управление дисперсностью модифицированных баритовых утяжелителей с целью обеспечения мирового уровня их качества достигается при применении в процессе производства воздушной сепарации в аппарате специальной конструкции.

8. Разработан Технологический регламент на производство и Технические условия на утяжелитель баритовый модифицированный по усовершенствованной технологии.

9. УБМ-У успешно испытан в ПО "Грознефть".- В 1989 г. фактический экономический эффект составил 78,5 тыс. руб.

С 1990 г. начато серийное производство УБМ-У на ильсксш заводе "Утяжелитель".

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих р а -о т ах:

1. Рябоконь С.А., Линник Н.В. Определение конденсированных фосфатов в кодифицированных баритовых концентратах // Тр./ ВНИИКРнефть. - 1978. - Вып. 14. - Промывка скважин. - С. 36-40.

2. Рябоконь G.A., Летник Н.В. О характере закрепления конденсированных фосфатов на поверхности баритовых концентратов // Тр. / ВНИИКРнефть. - 1978. t Вкл. 14.- Промывка скважин. - С. 41-43.

3. Рябоконь С.А., Савенок Н.Б., Линник Н.В. Исследование влияния ионов кальция на процесс гидрофялизации поверхности барита в присутствии триполифосфата натрия / ВНИИКРнефть.-Краснодар, 1979. - 6 с. - Деп. во ВНИИОЭНГе 25.12.79, I? 644.

4. Рябоконь С.А.,. Савенок Н.Б., Линник Н.В. О поверхностной реакции при модифицировании баритовых утяжелителей конденсированными фосфатами // Тр. / ВНИИКРнефть. - 1979. -Вып. 16 - Промывка скважин. - С. 58-63.

5. Рябоконь С.А., Линник Н.В. О механизме гидрофилизации поверхности флотационных баритовых утяжелителей конденсированными фосфатами //Тр. / ВНИИКРнефть. - 1979. - Вып. 16. -Промывка скважин. - С. 147-150.

5. Рябоконь С.А., Линник Н.В. Изучение гидрофилизации поверхности флотационных баритовых концентратов триполифосфа-том натрия радиометрическим методом // Тр. / ВНИИКРнефть. -i960. - Вып. 18. - Промывка скважин. - С. 105-108.

7. Рябоконь С.А., Савенок Н.Б., Линник Н.В. Исследование состава фосфатов, образующихся при модифицировании баритовых

концентратов триполифосфатом натрия // Бурение. - 1980. - J? 7. - С. 16-18.

8. Линник Н.В. Влияние влажности на качество модифицирования баритовых концентратов // Тр. / ВНИИКРнефть. - 1982. -Техника и технология промывки и крепления скважин. - С. 40-43.

9. Рябоконь С.А., Савенок Н.Б., Линник Н.В. Оценка влияния различных классов фосфатов на процесс модифицирования флотационных баритовых концентратов // Тр. / ВНИИКРнефть. - 1985. -Новые материалы для буровых растворов. - С. 48-53.

10. Линник Н.В., Мосин В.А., Рябоконь С.А. Предельная (критическая) концентрация утяжелителя в буровом растворе //Тр. / ВНИИКРнефть. - 1987. - Новое в технике и технологии промывки скважин. - С. 74-82.

11. Линник Н.В., Рябоконь С.А., Усачева В.А., Ли Л.А. Влияние избытка реагента-модификатора на технологические свойства модифицированного барита // Тр. / ВНИИКРнефть. - 1988. -Совершенствование технологии крепления скважин и разработка новых тампонажных материалов. - С. 62-68.

12. A.C. 1046273 СССР, Ш1 С 09 К 7/02. Способ получения утяжелителя для буровых растворов / Булатов А.И., Рябоконь С.А., Линник Н.В. и др. (СССР) - № 3455667/23-03; Заявлено 22.06.82; Опубл. 07.10.83, Бюл. № 37.

13. A.C. I60II0I СССР, МКИ С 09 К 7/00. Способ получения гидрофильного баритового утяжелителя буровых растворов / Линник Н.В., Рябоконь С.А., Медведева Л.В., Ли Л.А. (СССР). -

» 4394440/24-03 (039944), Заявлено 17.03.88; Опубл. 23.10.90, Бш. № 39.

Соискатель

Н.В.Линник