Obtaining drill reagents by modification of neutral-sulphite alkali phosphonic compounds

Relevance of the work is determined by the task of developing low-toxic, biodegradable and inexpensive reagents for water based drilling muds chemical treatment. In this connection, the paper considers the methods for increasing the reactivity of neutral-sulphite liquors used as the basis of such reagents. The aim of the research is to study the feasibility of using phosphonic compounds in preparation of reagents based on neutral-sulphite liquors for treatment of drilling flushing fluids in order to improve their technological parameters Research methods: instrumental methods for determining drilling fluids parameters for taxiway 39-00147001-773-2004 ([ro] is the density, RV is the relative viscosity, [ita]pl is the plastic viscosity, [tau]0 is the yield point, the SSS is the static shear stress, IF is the index filtration, pH is the index of hydrogen ions content) supplemented with neutral sulfite liquors phosphonic compounds in acid nitrilomethylenephosphonic, sodium tripolyphosphate for both separate and combined entering into composition of drilling liquid Results. It was ascertained that inclusion of phosphonic compounds in composition of drilling reagents based on the neutral-sulfite liquor allows improving quality indicators of drilling fluids, contributing to sustainability of drilling system parameters to exposure of higher downhole temperature and mineral aggression providing high-thinning ability and reducing the drilling mud filtration rate. These properties of drilling reagents, modified by phosphonic compounds, allow converting low-reaction liquors used as the basis, to the part of the advanced resource-renewable domestic raw materials. Conclusion. Investigation of physicochemical properties and characteristics of liquors of neutral-sulfite digestion showed that, in spite of the reduced reactivity, they are a very promising component for reagents obtaining, especially in conditions of increased demand for renewable raw materials sources

Graphic method of selecting drill bits

Актуальность исследования обусловлена необходимостью выбора перспективных буровых долот на стадии проектирования технологии бурения. Это направление является ресурсосберегающим, минимизирующим объем промысловых испытаний при поиске оптимальных технологических решений. Цель: разработать уточненную методику выбора буровых долот по статистическим данным о показателях механических свойств горных пород. Объекты: идентификация буровых долот различных фирм и их выбор в соответствии со статистическими характеристиками механических свойств горных пород. Эти вопросы слабо изучены и вызывают затруднения при проектировании режимов бурения скважин. Методы: графоаналитическое изучение соответствия типов буровых долот прочностным характеристикам горных пород, определяемым методом одноосного сжатия и методом статического вдавливания штампа с плоским основанием. Результаты. Для идентификации долот различных изготовителей Международная ассоциация буровых подрядчиков (МАБП) разработала единую классификацию в кодах МАБП. Для отечественной практики возникла дилемма: горные породы охарактеризованы твердостью горных пород по штампу и в категориях, а долота – прочностью горных пород при одноосном сжатии и в кодах МАБП. Предложен переход к показателю прочности горных пород, выраженному в кодах МАБП долота. Это обеспечивает единство характеристик как для долот, так и для горных пород. Соответственно предложены номограммы для выбора долот по статистическим величинам прочности горных пород в кодах МАБП, рассчитанных с надежностью 0,95. Показано, что можно аналогично выбирать долота и при представлении твердости горных пород в категориях. В случае лопастных алмазно-твердосплавных долот их выбор распадается на два этапа: выбор типа вооружения в соответствии с прочностью горной породы в кодах или твердостью в категориях и расчет числа лопастей долота, которое зависит как от прочностных характеристик горной породы, так и от диаметра долота. Для упрощения выбора долот предложено характеризовать буримость выделяемых интервалов бурения не словесно (мягкие, средние и т. д.), а их статистическими характеристиками в кодах МАБП или в категориях буримости с заданной вероятностью.The relevance of the research is caused by the need to select promising drilling bits at the design stage of drilling technology. This direction is resource saving, minimizing the volume of field trials in the search for optimal technological solutions. The main aim of the research was to develop an improved method for selecting drilling bits from statistical data on the mechanical properties of formations. Objects: identification of drilling bits of different firms and their selection in accordance with the statistical characteristics of the mechanical properties of formations. These issues are poorly understood and cause difficulties in the design of well drilling regimes. Methods: graphoanalytical study of the correspondence of the types of drill bits to the strength characteristics of formations determined by Unconfined Compression Strength and the method of Static indentation of a stamp with a flat base. Results. The International Association of Drilling Contractors (IADC) has developed a single classification in IADC codes for identification of bits of various manufacturers. For domestic drillers a dilemma arose: formations are characterized by hardness according to the stamp and in categories, and the bits are made in accordance with the strength of the formations in the IADC codes. The authors pro- pose a transition to the index of formation strength, expressed in the codes of the IADC of bits. This ensures the uniformity of characteristics for both bits and rocks. Accordingly the authors proposed nomograms for selection of bits on statistical value of toughness of formations in codes IADC, calculated with reliability of 0,95. It is shown that it is possible to select bit similarly when representing hardness of formations in categories. In the case of blade diamond carbide bits, their choice is divided into two stages: the choice of the type of a bit in accordance with the strength of the formation in codes or with hardness in categories and the calculation of the number of blades of the bit, which depends both on the toughness characteristics of the formation, and on the diameter of the bit. To simplify the choice of bits, it was suggested to characterize the drillability of formations of the allocated intervals not verbally (soft, medium and so on), but by their statistical characteristics in IADC codes or in the categories with a given probability

Obtaining drill reagents by modification of neutral-sulphite alkali phosphonic compounds

Актуальность работы обусловлена задачей создания низкотоксичных, биоразлагаемых и недорогих реагентов для химической обработки буровых промывочных жидкостей на водной основе. В связи с этим рассматриваются способы повышения реакционной способности нейтрально-сульфитных щелоков, используемых в качестве основы таких реагентов. Цель работы: исследование возможности применения фосфоновых соединений при получении реагентов на основе нейтрально-сульфитных щелоков для обработки буровых промывочных жидкостей с целью улучшения их технологических параметров. Методы исследования: инструментальные методы определения параметров буровых растворов по РД 39-00147001-773-2004 (где [ро] - плотность; УВ - условная вязкость; [эта]пл - пластическая вязкость; [тау]0 - динамическое напряжение сдвига; СНС - статическое напряжение сдвига; ПФ - показатель фильтрации; рН - показатель содержания ионов водорода) с добавками нейтрально-сульфитных щелоков, фосфоновых соединений в составе нитрилметиленфосфоновой кислоты, триполифосфата натрия как при отдельном, так и совместном их вводе в состав буровых промывочных жидкостей. Результаты. Установлено, что вовлечение фосфоновых соединений в состав реагентов на основе нейтрально-сульфитного щелока позволяет улучшать качественные характеристики технологических промывочных жидкостей, способствуя устойчивости параметров буровой системы к воздействию повышенных забойных температур и минеральной агрессии, обеспечивая высокую разжижающую способность и снижая показатель фильтрации бурового раствора. Указанные свойства буровых реагентов, модифицированных фосфоновыми соединениями, позволяют перевести низкореакционные нейтральные щелока, используемые в качестве основы, в состав перспективного ресурсовозобновляемого отечественного сырья. Вывод. Исследование физико-химических свойств и особенностей щелоков нейтрально-сульфитной варки показало, что они, несмотря на сниженную реакционную способность, являются весьма перспективным компонентом для получения реагентов, особенно в условиях повышенного спроса на возобновляемые сырьевые источники.Relevance of the work is determined by the task of developing low-toxic, biodegradable and inexpensive reagents for water based drilling muds chemical treatment. In this connection, the paper considers the methods for increasing the reactivity of neutral-sulphite liquors used as the basis of such reagents. The aim of the research is to study the feasibility of using phosphonic compounds in preparation of reagents based on neutral-sulphite liquors for treatment of drilling flushing fluids in order to improve their technological parameters Research methods: instrumental methods for determining drilling fluids parameters for taxiway 39-00147001-773-2004 ([ro] is the density, RV is the relative viscosity, [ita]pl is the plastic viscosity, [tau]0 is the yield point, the SSS is the static shear stress, IF is the index filtration, pH is the index of hydrogen ions content) supplemented with neutral sulfite liquors phosphonic compounds in acid nitrilomethylenephosphonic, sodium tripolyphosphate for both separate and combined entering into composition of drilling liquid Results. It was ascertained that inclusion of phosphonic compounds in composition of drilling reagents based on the neutral-sulfite liquor allows improving quality indicators of drilling fluids, contributing to sustainability of drilling system parameters to exposure of higher downhole temperature and mineral aggression providing high-thinning ability and reducing the drilling mud filtration rate. These properties of drilling reagents, modified by phosphonic compounds, allow converting low-reaction liquors used as the basis, to the part of the advanced resource-renewable domestic raw materials. Conclusion. Investigation of physicochemical properties and characteristics of liquors of neutral-sulfite digestion showed that, in spite of the reduced reactivity, they are a very promising component for reagents obtaining, especially in conditions of increased demand for renewable raw materials sources

Research of the sodium formate influence on thermostability of starch-containing clay drilling mud

Актуальность работы обусловлена необходимостью сохранения свойств буровых растворов, содержащих крахмальные реагенты, в условиях высокой минерализации и длительного воздействия повышенных температур. Цель: экспериментально определить температурный интервал и оптимальные концентрации эффективного применения формиата натрия в составе буровых растворов, содержащих крахмальные реагенты. Объекты: крахмалсодержащий глинистый буровой раствор с разными концентрациями натриевых солей (хлорида натрия и формиата натрия). Методы: определение фильтрационных и реологических параметров согласно ГОСТ 33213-2014 (ISO 10414-1:2008) после старения буровых растворов при повышенных температурах с использованием термоячеек; проведение опытов методом построения матрицы центрального композиционного планирования и математической обработки результатов экспериментальных данных. Результаты. Проведен сравнительный анализ свойств глинистых буровых растворов, содержащих крахмальный реагент, с использованием хлорида натрия NaCl и формиата натрия HCOONa, после длительного нахождения системы в условиях высоких температур. Показано, что природа соли оказывает значительное влияние на термостойкость крахмалсодержащего бурового раствора: хлорид натрия не обеспечивает термостабильности раствора; формиат натрия позволяет обеспечить термостойкость крахмалсодержащего бурового раствора до 140-160 °С. Получены уравнения регрессии второго порядка, описывающие зависимость показателя фильтрации и реологических параметров крахмалсодержащего глинистого бурового раствора от температуры и концентрации формиата натрия. Установлено, что термостойкость крахмального реагента при совместном применении с формиатом натрия повышается вследствие высокой растворимости соли, которая подавляет гидратацию полисахарида и, соответственно, замедляет его гидролиз при воздействии высоких температур. Выявлено, что эффективная концентрация натриевой соли муравьиной кислоты как термостабилизатора в составе крахмалсодержащего бурового раствора зависит от температуры применения системы: при низких концентрациях соли термостойкость обеспечивается в диапазоне 100-133 °С за счет хорошей активности крахмала; при высоких концентрациях соли - в диапазоне 133-160 °С - за счет низкого содержания свободной воды в системе вследствие высокой растворимости формиата натрия. Показано, что формиат натрия не предотвращает набухание глин, а наоборот, способен оказывать на них пептизирующее действие.The relevance of the work is caused by the need to preserve the properties of drilling fluids containing starchy reagents, in conditions of high salinity and prolonged exposure to elevated temperatures. The main aim of the study is to determine experimentally the temperature range and optimal concentrations of the effective use of sodium formate in drilling fluids containing starch reagents. The objects: starch-containing clay mud with different concentrations of sodium salts (sodium chloride and sodium formate). Methods: determination of filtration and rheological parameters according to GOST 33213-2014 (ISO 10414-1: 2008) after drilling fluids aging at elevated temperatures using thermal cells; conducting experiments by constructing a matrix of central compositional planning and mathematical processing of the results of experimental data. Results. The authors have carried out thecomparative analysis of the properties of clay drilling fluids containing starch reagent, using sodium chloride NaCl and sodium formate HCOONa, after a long stay of the system at high temperatures. It is shown that the nature of the salt has a significant effect on the heat resistance of starch-containing drilling fluid: sodium chloride does not provide thermostability of the solution; sodium formate allows providing heat resistance starch-containing drilling fluid to 140-160 °C. The second-order regression equations were obtained. They describe the dependence of the filtration rate and rheological parameters of starch-containing clay mud on the temperature and concentration of sodium formate. It was found that the heat resistance of starch reagent when combined with sodium formate increases due to the high solubility of the salt, which inhibits the polysaccharide hydration, and, accordingly, slows down its hydrolysis when exposed to high temperatures. It was revealed that the effective concentration of sodium salt of formic acid as a heat stabilizer in the composition of starch-containing drilling fluid depends on the temperature of application of the system: at low salt concentrations, heat resistance is ensured in the range of 100-133 °C due to good starch activity; at high salt concentrations - in the range 133-160 °C - due to the low content of free water in the system due to the high solubility of sodium formate. It was shown that sodium formate does not prevent clay swelling, but, on the contrary, is capable of exerting a peptizing effect on them