Получаване на модифициран барит на базата на баритова руда от находището Сарибулак на Републиката
Категория: Инженерни науки
Библиографско описание:
Статията представя резултатите от лабораторни изследвания за производството на модифициран барит с помощта на нов флотационен реагент, предназначен за отстраняване на примеси от състава на баритната руда.
Представени са резултатите от изследователската работа за изследване на технологичните свойства на получения модифициран барит, както и данни за сравнителен анализ на неговата тегловна способност за различни сондажни течности в сравнение с използвания баритен концентрат.
Ключови думи: баритна руда, баритен концентрат, флотация, гравитация, флотационен агент, флотационна машина, топкова мелница, хидроциклон, вибрационна мелница, модифициран барит
В процеса на изграждане на нефтени и газови кладенци, за да се поддържа стабилността на стените на кладенците, да се предотврати изтичането на соли и да се предотврати проникването на пластови течности в кладенеца, става необходимо да се увеличи плътността на сондажната течност, което може да се направи чрез въвеждане на компоненти с повишена плътност.
Сравнително малко увеличение на плътността (1150–1250 kg/m3) е възможно чрез добавяне на глини (монтморилонит или хидрослюда), както често се прави на практика [1]. Такова решение обаче не може да се счита за правилно, тъй като за малко увеличение на плътността е необходимо да се увеличи концентрацията на твърдата фаза. От утайките на карбонатни и сулфатни скали се получават разтвори с плътност до 1600–1800 kg/m 3. Утайката се смила в топкови или вибрационни мелници и се въвежда в разтвора заедно с реагенти - стабилизатори карбоксиметилцелулоза (CMC), хипан,кондензирана сулфитно-алкохолна дистилация (KSSB) и др. [2]. Това обаче увеличава концентрацията на твърдата фаза, дебелината на глинената кека и рязко се проявява отрицателният ефект на диференциалното налягане. В тези случаи, както и за по-голямо увеличаване на плътността, се използват специални утежнения. Тези утежняващи агенти включват барит (BaSO4), хематит (Fe2SO3), магнетит (Fe2SO4), шлаки от медни и оловни руди [3]. В табл. Таблица 1 изброява характеристиките на тегловните добавки, които се използват широко за приготвяне на тежести за пробиване.
Железните утежнители се получават чрез смилане на руди от хематит и магнетит. Значителен недостатък на железните утежнения е тяхната висока абразивност по отношение на сондажните тръби, наличието на магнитни свойства, които увеличават риска от залепване, когато тръбите са в кладенеца. Най-добрият утежнител за привеждане на плътността на разтвора до 1800–2200 kg/m 3 е баритът, който е сравнително по-малко твърд в сравнение с железните утежнители, ниско абразивен, инертен, с доста фини размери на частиците. Когато се претегля с барит, абразивността на разтвора е приблизително 3-4 пъти по-ниска, отколкото когато се претегля с железни утежнения.
Баритният утежнител се получава чрез смилане на естествен минерал - тежък шпат (бариев сулфат), чиято плътност достига до 4600 kg / m 3. Претегленият разтвор не трябва да съдържа излишна глина, филтрацията според VM-6 трябва да бъде не повече от 10 cm 3 за 30 минути, вискозитетът според SPV-5 не трябва да бъде повече от 50 s. Преди да се въведе в разтвора, тегловният агент се навлажнява леко, за да се отстрани въздухът от него.
Характеристики на тегловните добавки
Минерали
Плътност, kg/m3
В Република Узбекистан (RUz) баритните концентрати се използват главно като утежнители. ЗаПрез последните години промишлените нужди на сондажните предприятия на АО "Узгеобурнефтегаз" се покриват от вноса на баритен утежнител от минни и обогатителни предприятия на Република Казахстан. През 2009 г. към АО "Uzgeoburneftegaz" е създадено дъщерно дружество "Neftegazmineral", което произвежда баритен концентрат на базата на баритни руди на Република Узбекистан. В момента баритен концентрат се произвежда в находището Сарибулак без обогатяване на баритова руда, следователно, като се използва този утежнител, е невъзможно да се приготвят сондажни течности с плътност над 1800–1900 kg/m 3 . В тази връзка при приготвянето на сондажни течности с плътност над 1900 kg/m 3 се използват баритни утежнения от чуждестранно производство.
От практиката на изграждане на нефтени и газови кладенци е известно, че баритният утежнител не може да бъде произведен без обогатяване на естествена баритна руда. Поради това предприятията на Република Казахстан произвеждат баритен утежнител по два начина за обогатяване на баритовата руда: флотация и гравитация.
В затвореното акционерно дружество "Салаирски химически комбинат" (България) се произвежда баритен концентрат със следните показатели (табл. 2)
Технологични показатели на баритен концентрат CJSC "Salair Chemical Plant"
Име на индикатора
Стойност
Фин бял прах с жълт оттенък
Плътност, kg / m 3
Масова част от BaSO4, %
pH 10% воден екстракт
Масова част от водоразтворими соли, %
Масова част от пирит, FeS2, %
Масова част на остатъка след пресяване на сито 0,071,%
Масова част от фракция по-малка от 6 mm, %
Посочените цифри са доста високи за баритен утежнител и тесъответстват на показателите на барит клас KB-3. В същото време технологичната линия за производство на баритен утежнител в този завод се основава на флотационния метод за извличане на утежняващия агент след извличането на полиметали.
Качеството на тегловния агент, произведен от флотационен баритен концентрат, като правило е далеч от идеалното и не отговаря на изискванията на технологията за сондиране на кладенци. При производството на баритни утежнители чрез флотационно обогатяване се използват различни флотационни реагенти, чиято роля е да въздействат селективно върху повърхността на баритните частици, в резултат на което тя се хидрофобизира, а уловеният от въздушни мехурчета барит се отделя на флотационни машини.
От практиката е известно, че когато в сондажната течност се въведат утежняващи агенти, получени чрез метода на флотация, настъпва значителна аерация на течността. В резултат на това се наблюдава интензивен растеж на неговите структурно-механични и реологични свойства. Въпреки високата плътност на оригиналния минерален концентрат, това значително намалява общата способност за тегло.
Известно е, че термичната обработка е най-простият начин за отстраняване на остатъчните реагенти от повърхността на баритните частици. Под въздействието на високи температури органичните съединения се разграждат и изпаряват. Въпреки това, баритните концентрати съдържат примеси от нетермоустойчиви минерали (сулфидни минерали, карбонати, съдържащи Mg ++, Ca ++ йони и др.), Които при температури от 350–450 ° C се превръщат във водоразтворими съединения MgSO4, CaO, CaSO4 и имат вредно въздействие върху технологичните свойства на сондажните течности. Вторият начин за повишаване на хидрофилността на баритните утежнители, използван в практиката, е преработката на баритен концентратхидрофилизиращи агенти.
Известен метод за обработка с триполифосфат (TPF) по време на процеса на сушене [3]. Модифицирането на повърхността на флотационния баритов концентрат след обработка с воден разтвор на триполифосфат се дължи на хидрофилизиращия ефект на PO-3 йони, които образуват трудно разтворим баритен фосфат. Взаимодействието на триполифосфатния йон с калциевите катиони, присъстващи на повърхността на баритните частици, води до образуването на неразтворим калциев фосфат в колоидно състояние, който се фиксира върху повърхността на баритните частици под формата на хидрофилно покритие. Въпреки това, модификацията с горните реагенти не осигурява необходимото намаляване на отрицателния ефект на остатъчните флотационни реагенти върху технологичните свойства на сондажните течности, което в резултат на прекомерна повърхностна хидрофилизация се проявява в загуба на седиментационна стабилност на разтвор, претеглен с фосфатно модифициран барит.
Известно е, че дисперсията на утежняващите агенти също има значителен ефект върху ограничението на теглото на сондажните течности. Използването на груби утежняващи агенти води до намаляване на седиментационната стабилност на разтворите, увеличаване на абразивното износване на сондажното оборудване, намаляване на издръжливостта на свредлата и в резултат на това намаляване на скоростта на пробиване.
При производствени условия, за да се получи пречистен барит, е необходима трошачка, в която баритната руда се раздробява заедно с чужди примеси. Освен това натрошената руда влиза в бетонобъркачката, в която се приготвя воден разтвор на флотационния реагент за предварителна подготовка. В рамките на 15-20 минути натрошената баритна руда се смесва във воден разтвор на флотационен реагент. След това готовият разтвор влиза във вибриращото сито, в което се отделят твърдите частициводен разтвор с колоидни частици. На вибриращото сито твърдите частици от баритната руда се промиват с вода и се изсушават. Получената пречистена баритна руда се раздробява до необходимия размер с помощта на мелница и се опакова в чували.
Влияние на модифицирания барит върху технологичните свойства на сондажните течности