Состав для приготовления эмульсионного бурового раствора

Состав для приготовления эмульсионного бурового раствора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА, содержащий минеральное масло и талловое масло, отличающийс я тем, что, с целью повышения смазочньгхиэмульУирующик свойств состава в минерализованных водах при одновременном упрощении и удешевлении процесса приготовления, он дополнительно содержит оксиэтилированные жирные кислоты и оксиэтилированный алкилфенол при следуквдем соотношении компонентов, мас.%: Минеральное 30-40 масло Талловое 20-40 масло Оксиэтилированные жирные 15-25 кислоты О) Оксиэтилированный алкилс 10-20 фенол

(!9) (Н) СОКИ СОВЕТСНИХ

3 ЛЛЮ

РЕСПУБЛИН

З(Я) С 09 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t,с

20-40

21) 3472346/23-03

° °

22) 19. 07. 82 (46) 28 02 84. Бюл. Р 8 (72) С. Г. Солтан, Х. 3. Урецкая, Л.И. Тимофеева, Й.A. Сазанова, В.Н. Горин, Н.A. Кибирова, В.Д..Васильев и В.В. Рядов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки Всесоюзного провапаленного объединения "Союзгеотехника" и Ленинградский опытный нефтемасловый завод им. Шаумяна (531 622. 243.144. 3(088. Sl (56) 1. Заявка. ePr — 2224959, кл. 5а 21/04, 1974.

2. Патент ФРГ 9 1232896, кл. 5а 21/04, 1967 (прототип J. (54! (57) СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ .)МУЛЬСИОННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА, содержащий минеральное масло и талловое масло, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения смазочных и эмульРйрующих свойств состава в минералиэованных водах при одновременном упрощении и удешевлении процесса приготовления, он дополнительно содержит оксиэтилированные жирные кислоты и оксиэтилированный алкилфенол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Минеральное масло 30 40

Талловое масло

Оксиэтилиро3 ванные жирные кислоты 15-25

Оксиэтилированный алкилфенол 10-20

1076435

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к составам для приготовления буровых эмульсионных растворов, применяемых для промывки скважин в процессе их проводки.

Известны составы для пригн;овле- 5 ния буровых эмульсионных растворов, в которых.в качестве смазочной добавки применяют фракции таллового масла с высоким содержанием (свыше 30%) смоляных кислот. Состав представляет 1Î собой смесь фракции таллового масла . и ароматических углеводородов в соотношении соответственно 0,45 - 3% мас ла и 0,5 - 5% углеводородов по объему от объема промывочной жидкос- 35 ти (11.

Недостатком укаэанного состава является невысокий смазочный эффект и сложность его приготовления, обусловленная необходимостью использования определенной фракции таллового масла с высоким содержанием кирных кислот, Наиболее близким к предлагаемому является состав для приготовления эмульсионного бурового раствора, включакюжй минеральное масло (дизельное, нефтепродукты, отработанные масла, мазут Jи фракцию очищенного таллового масла. Фракция таллового 30 масла содержит 15-45% смоляных кислот, не более 16% неомыляевых веществ (предпочтительно менее 6%), а также полимерные остатки кислот, образующихся при дистилляции жирных кисло г фракции С .р, -С,(з (2 е ДОполнительное присутствие жирных кислот повышает смазочные свойства этого раствора .по сравнению с указанным выше аналогом. Однако присутствие выл в данном составе не позволяет 4О использовать его для приготовления бурового эмульсионного раствора на водах с жесткостью до 11% СаСЗу и 8% NaC1 что ограничивает применение этого состава в водах высокой 45 жесткости и минерализации. К недостаткам состава относится также необходимость использования таллового масла лишь хвойных пород с последующей его дистилляцией, что делает 50 процесс приготовления состава доста,точно сложным и дорогостоящим.

Цель изобретения - повышение смазочных и эмульгирующих свойств соста- 5 ва в минерализованных водах прк одновременном упрошении и удешевлении прсцесса приготовления.

Поставленная цель достигается тем, что состав для приготовления 60 эмульсионного бурового раствора, содержащий минеральное масло и талловое масло, дополнительно содержит оксиэтилированные жирные кислоты и оксиэтилированный алкилфенол при Я

20-40 следующем соотношении компонеьгов, мас.%:

Минеральное масло 30-40

Талловое масло

Оксиэтилирован» ные жирные кислоты 1 5-25

Оксиэтнлированный алкилфенол 10-20

В составе может быть использовано талловое масло хвойных, лиственных и лиственничных пород, включая талловое масло-сырец.

Для получения бурового эмульсионного раствора состав смешивается с водой, например, в соотношении 98% воды и 2% состава. Возможны и другие соотношения. Состав готовят компаундированием компонентов нри 80-100 С.

За счет использования таллового масла разных пород древесины с содержанием смоляных кислот не менее 5%, жирных - не более 75%.и неоьыляемых веществ — не более 25%, включая талловое масло-сырец хвойных, лиственничных и лиственных пород, упрощается и удешевляется процесс приготовления состава., так как не требуется предварительной обработки масла и можно использовать таяловое масло любой из указанных пород древесины.

Физико-химические показ атели таллового масла из лиственной древесины (Ту-13-05-130-81:J должны соответствовать следующим требованиям: кислотное число не менее 96 мг КОН на 1 г масла;массовая доля смоляных кислот — не более 12%, массовая доля неомыляемлх веществ не более

25%,массовая доля воды не более 2%.

Физико-хиьжческие показатели тал-, лового масла сырого1 (ФсФ-81"47-7И должны соответствовать следующим требованиям: кислотное число для

1-го сорта не менее 145, для 2-го

175, для 3-го 130 мг КОЙ на 1 г; массовая доля жирных смоляных кислот и нейтральных веществ, не менее

91% для 3-ro сорта, массовая доля неомиляемах веществ 13% для 1-го сорта и 16% для 2-го, массовая доля смоляних кислот не менее 40% для

1-го сорта и 35% для 2-го. Массовая доля лигнина и механических примесей не .более 1 % для 1-го сорта Массовая доля влаги, не более 1,2-4 % дяя .всех сортов соответственно.

Высокие смазочные свойства и стабильность раствора в жестких и минералиэованиых водах обеспечиваются за счет синергетического эффекта, получаемого при введении в состав смеси таллового масла с двумя неионогенними эмульгаторами (оксиэтилированние жирные кислоты — ОЖЕ и оксиэтилированный алкилфенол типа ОП .

1076435 ной или минеРализованной 11% СаС1 или 8% МаС11 и смесь перемешивают до получения стабильного эмульсионного раствора.

Аналогично готовят составы с другими концентрациями компонентов.

Реэультаты приведены в.табл. 1.

Таблица 1

» »»» » «»»

Стабильность бу.рового эмульсионного раствора

2Ъ-ной концентраций на воде, содержащей, В

Стабиль ность состава

Пример

Компонент

СаС1 11% NaC1 89

СаС1 11В ИаС1 8%

° »

1 Минеральное масло

25 Не ста- Стабилен Стабилен билен

0,87 0,94

Талловое масло

20

ОЖК

ОП-10

0,95

2 Минеральное масло

0,85

Таяловое масло

30

ОЖК

ОП-10

3 Минеральное масло

0,84

0,96

Талловое масло. 25

ОЖК

ОП-10

Ф

Не ста- 0,90 0,99 билен

4 Минеральное масло

45 Не ста" Не стабилен бил ен

Талловое масло

ОЖК

ОП-10

Пример. 35 г минерального расла, 35 r таллового масла, 20 г оксиэтилированных жирных кисл6т и

10 r оксиэтилированного алкилфенола перемешивают при нагревании до 80100 С до получения однородной смеси, 2 г приготовленного таким обраэомсостава вводят в 98 мл воды (прес-..

Содер жанне компо« нентов, %

»»»«

Крутящий момент, кг.м, при бурении на стенде с прсэывкой эмульсионным раствором 2%-ной концентрации на воде, содержащей, Ж

1076435

Продолжение табл ° 1

Стабильность бурового эмульсионго раствора

2%-ной концентрации на воде, содержащей, Ъ

Стабильность соста ва

Пример

KoMlIO HB HT

СаС1> 11% йаС1 89

«» «»»

Стаби- 1,00 1,12 лен

40 Не ста- Стабибилен лен

Талловое масло

ОЖК

ОП-10

Талловое масло

15

ОП-10

0,86

0,95

» е

30 . Ста«. билен

Талловое масло

15

ОП-10

Талловое масло

10

ОЖК

ОП 10

1,01

Не ста- 0,88 билен

Не стабилен

Талловое масло

ОЖК

10

ОП-10

5 Минеральное масло

6 МинераЛь ное масло

7 Минеральное масло

8 Минеральное масло

9 Минеральное масло

Содержание комцо» нентов, В

35 Не стабилен

Крутящий момент, кг м, при буре нии на стенде с промывкой эмульсионным раствором 2%-ной концентрации на воде, содержащей, В

СаС1211% йаС1 84

0,97 1,10

0,95 1,05

1076435

",Продолжение табл. ююае юююююююююююю ю

Содер» жанне компонентов, %

Стабиль ность состава.Пример

Компонент

СаС1> 114 МаС1 89 юю ю

35 Стабилен

10 Минеральное масло

О, 81 0,91

Стабилен

Стабилен

Талловое масло

35.

ОЖК

On-.10

11 Минеральное масло

0,85

0,96

40 Ста- Стабилен билен

Стабилен

Талловое масло

ОЖК

ОП- 10

12 Минеральное масло

0,86 0,98

Талловое масло

20

ОЖК

ОП-10

13 Минеральное масло

0,82 0,92

Талловое масло

25

ОЖК

ОП-10

60 только при предлагаемом соотношении компонентов, в том числе при соотношениях с граничными значениями компонент.ов, В табл, 2 приведены физико-xasm °

65 ческие свойства предлагаемого состаКак видно из примеров 3,7, 10 и 11, стабильные составы и растворы на их основе, обладающие высокими, смазочными свойствами ц. работоспо собные в условиях жестких и минерализованных вод, могут быть получены

Стабильность бурового эмульсионго раствора

2%-ной концентрации на воде, содержащей, В

Крутящий момент, кг-м, при бурении на стенде с проверкой эмульсиоиным раствором 2В-ной концентрации иа воде, содеркащей, В ююю СаС1211% МаС1 8Ф ююю юююю

1076435

10 ва и буровых эмульсионных растворов на его основе со средними и предельными значениями ингредиентов.

Т а б л и ц а

Показатели

Однородная масса от темно-коричневого до черного цвета

Внешний вид

Специфический не раздражакааий

91,2 95,3

83,4

81 0

54,3

69,5

57,4

51,5

2,4

3,0

2,5

2,5

Змульсируемость

Рабочие эмульсии 28-ные

0,20

0,10

0,10

0,15

0,10

0,15

0,05

0,05

Склонность к пенообразованию, см (не более 60 ) Отсутствует 10

1 рН эмульсии, приготовленной на дистиллированной воде (в пределах 5,0-9,0 ) . 6,50

6,44

0,39

Выдер- Выдер- Выдер- Выдерживает .живает живает живает . J финематическая вязкость

®ри 50 С (не более 100) Кислотное число, мг

КОН/г (не менее 50) Массовая доля воды, 8 (в пределах 2-3) Стабильность при хранении

Стабильность .нри мину.с 40 С в воде жесткостью

2000 мг-экв/л в воде минерализацией

500 мг-экв/л

Стабильность эмульсии приготовленной на воде жесткостью

2000 мг-экв/л на воде м нерализацией

500 мг-экв/л

Устойчивость пены, см не более 20

Коррозионная агрессивность эмульсии, приготовленной на дистиллированной воде

Выдерживает

Отсутствует

Отсутствует

Выдерживает

Отсутствует

Выдерживает

Отсутствует о

6,45

Выдерживает

Отсутствует

1076435

Таблица 3

Стабильность состава

Содер жанне ком онентов,%

Стабильность бурового эмульсионного раствора

2В-ной концентра1 ции на воде, содержащей, Ъ

Компоненты

Сос тав

СаС1 1ХФ И С1 8%

СаС12 11% NaC1 8%

1 Минеральное масло

Стаби- 0,81 лен

Ог91

35 Стаби- Стабилен лен

Талловое

:масло

20

ОЖК

ОП-10

2 Минеральное масло

35 Стаби- Не ста- Be ста-" 0,85 лен билен билен

0,98

Талловое масло

30

ОЖК

3 Минеральное масло

35 Стабилен.

1,25

1 15

Стабилен

Талловое масло.35

ОП-10

Условиях соблюдения одинаковой технологии приготовления эмульсионных растворов.

Для эмульсионных растворов со- нению с серййно-выпускаемым эмульсо-

I держащих только два(любых 1 комтонен- лом ЭН-4 выражается в увеличении та из указанных трех, наблюдается механической. скорости бурения на ухудшение смазочных свойств. ° 23,3%, средней проходки за рейс на

40 20%, проходки на буровую коронку

Технико-экономическая эффектив- на 28,8В и уменьшении удельного ность от применения состава .по срав- расхода алмазов на 21,0Ъ. . ВНИИПИ Заказ 647/22 Тираж 634 Подписное

Ю

Филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул.Проектная, 4

Сравнить смазочные свойства прототипа и предлагаемого. состава (по крутящему момейту) в условиях жестких и минерализованных вод (табл. 1 не представляется возможным, так как прототип в указанных условиях не образует стабильных эмульсий. Крутящие моменты 2%-ных эмульсионных буровых растворов на основе прототипа и- рвдлагаемого состава, приготовленных на невской воде, равны соответственно 1,30,и 1,05 кг м

) {пример 10 табл. 1 .

Наличие синергетического эффекта

5 действия таллового масла, оксиэтилированных жирах кислот и оксиэтилированного алкилфенола подтверждаеТся

:данными, приведенными в табл. 3.

Крутящий момент, кг м, при бурении на стенде с промявкой эмульсионным раствором 2%-ной концентрации на воде, содержащей, В