Способ облегчения утилизации рабочих средств на основе водно-масляных инвертных эмульсий

Способ облегчения утилизации рабочих средств на основе водно-масляных инвертных эмульсий

Реферат

 

Изобретение относится к способам облегчения утилизации текучих и перекачиваемых рабочих средств. Техническим результатом является целевая закупорка пор поверхности горной породы в буровой скважине через масляный слой, облегчение утилизации буровых растворов и их составляющих на поверхности буровой скважины. Способ облегчения утилизации на основе текучих и перекачиваемых рабочих средств, содержащих эмульгаторы В/М(вода в масле) - инвертных эмульсий, в частности соответствующих вспомогательных средств, используемых при разработке полезных ископаемых, а именно масляных В/М-инвертных буровых промывочных растворов, и упрощенной очистки загрязненных твердых поверхностей, при желании при совместном применении текучих промывочных средств, за счет того, что посредством выбора и согласования эмульгатора с масляной фазой инвертной эмульсии обеспечивают температурорегулируемую фазовую инверсию в температурной области ниже используемых температур В/М-инвертных эмульсий, но выше упрочненной замораживанием водной фазы, и утилизацию или очистку проводят в температурной области фазовой инверсии и/или лежащих ниже температур. 21 з.п.ф-лы, 14 табл.

Изобретение относится к способу облегчения утилизации подвижных и перекачиваемых рабочих средств на основе эмульгаторсодержащих водно-масляных эмульсий и упрощенной очистки тем самым твердых поверхностей, загрязненных водными промывочными средствами.

В последующем описании изобретения представлены согласно данному изобретению элементы воздействия на соответствующие текучие и перекачиваемые рабочие средства для освоения месторождений - в особенности на обработочное средство буровых скважин, - которые проявляются при совместном применении как масляно-фазных, так и водно-фазных эмульгаторов. В качестве характерного примера обработочного средства такого рода в последующем изложении изобретения описаны промывочные буровые жидкости и образующиеся из них буровые шламмы. Область применения согласно данному изобретению вариантов гидравлических жидкостей рассматриваемого здесь вида этим, однако, не ограничивается. Рабочая область применения согласно данному изобретению касается буферных, пакерных жидкостей, вспомогательных жидкостей для капитального ремонта скважин, стимулирования и для разрыва пласта.

Применение данного изобретения имеет особое значение в освоении месторождений нефти и газа, в особенности морской добычи, но этим, однако, не ограничивается. Новое изобретение может также найти применение при материковом бурении, например при геотермальном бурении, бурении скважин на воду, бурении в научных геологических целях, при разработке горных месторождений.

Жидкие промывочные системы для буровой проходки горных пород, сопровождающейся отделением буровой стружки, как известно, ограничиваются уплотненными текучими системами, которые можно отнести к одному из трех следующих классов: чисто водосодержащие буровые промывочные жидкости, буровые промывочные системы на масляной основе, которые обычно используются в качестве так называемых В/М(вода в масле)-инвертных эмульсионных шламмов, а также базирующиеся на воде М/В(масло в воде)-эмульсии, которые содержат в дисперсионной водной фазе гетерогенную, мелкодисперсную масляную фазу.

Буровые жидкости на основе дисперсионных масел в общем построены как трехфазные системы: масло, вода и тонкоизмельченное твердое вещество. Вода при этом распределена в дисперсионной масляной фазе в виде гетерогенной мелкодиспергированной фазы. Предусматривается большое число добавок, в особенности эмульгаторов, утяжелителей, понизителей водоотдачи бурового раствора, средств, обеспечивающих резерв щелочности, регуляторов вязкости, водорастворимых солей и т.п. За подробностями можно отослать к публикации P.A.Boyd и др. Journal of Petrolium Technology, 1985, с. 137-142, R.B.Bennet, там же, 1984, с. 975-981, а также к цитируемой в них литературе.

Бесспорно также уже сегодня, что гарантированным рабочим средством, в особенности при бурении водочувствительных слоев, являются базирующиеся на масле В/М-инвертные системы. Дисперсионная масляная фаза В/М-инвертных эмульсий образуется на поверхности подвергающихся бурению горных пластов и на замкнутых полупроницаемых мембранах, формирующихся на вносимых в буровой промывочный раствор обрезках породы так, что становится возможным управление и контроль направления потенциальной водной диффузии. Возможная оптимизация рабочих результатов путем применения В/М-инвертных промывочных жидкостей до сегодняшнего дня не может быть достигнута с помощью других типов промывочных растворов. Применение этих рабочих средств устраняет, конечно, также существенные проблемы с точки зрения их утилизации и связанной с этим возможной нагрузки на окружающую среду, в частности, имеет значение для крупномасштабного технического использования, а именно морского бурения, при котором скапливается большое количество буровой мелочи - так называемых обрезков, - которые слипляются со значительными остатками В/М-инвертных промывочных растворов. Эти обрезки в настоящее временя уничтожаются в основном путем сбрасывания их за борт.

В буровых промывочных растворах представленного вида и, для сопоставления, в других средствах обработки буровых скважин первоначально использовали в качестве масляной фазы фракции минеральных масел. Вследствие этого возникают значительные нагрузки на окружающую среду, если, например, буровые шламмы оказываются над пробуренными горными породами в окружающей среде. Минеральные масла являются не только тяжелыми, но и практически анаэробно не расщепляемыми, вследствие чего рассматриваются как долгосрочные загрязнители. В последнее десятилетие специалистами сделано много предложений для замены минеральных масляных фракций экологически совместимыми и легко расщепляемыми масляными фазами. Заявители описывают в большом числе возможные защитные альтернативные варианты для масляной фазы, при этом могут быть использованы смеси этих заменителей масел. Из описанных, в частности, особенно выбраны липофильные эфиры монокарбоновых кислот, эфиры поликарбоновых кислот, по крайней мере в значительной степени водонерастворимые и в рабочих условиях текучие спирты, соответствующие простые эфиры и некоторые эфиры углеводородных кислот. Суммарно при этом можно сослаться на следующие публикации, а именно: европейские патенты ЕР 0374671, ЕР 0374672, ЕР 0386638, ЕР 0386636, ЕР 0382070, ЕР 0382071, ЕР 0391252, ЕР 0391251, ЕР 0532570, ЕР 0535074.

В качестве альтернативных масляных фаз для рассматриваемого здесь направления работы для замены минеральной фазы в В/М-инвертных промывочных растворах предлагаются следующие классы веществ: ацетали, -олефины (АО), поли--олефины (ПАО), олефины с внутренней двойной связью (ВО), (олиго)-амиды, (олиго)-имиды, (олиго)-кетоны, при этом см.: европейский патенты ЕР 0512501, ЕР 0627481, патент Великобритании GB 2258258, патенты США US 5068041, US 5189012 и международные заявки WO 95/30643, WО 95/32260.

В настоящее время на практике используется большое число конкретных альтернативных масляных фаз для рабочей области, касающейся данного изобретения. Тем не менее по-прежнему существует потребность в корректировке трех определяющих параметров для рациональных технических операций: оптимизации технологических рабочих процессов, оптимального преодоления экологических проблем и, наконец, оптимизации соотношения издержки/прибыль.

Изобретение исходит из проблемы в ее широкой формулировке, сохраняя и используя существующие на сегодня обширные технические разделы знаний для поисковой области по данному изобретению, чтобы выявить новую концепцию, которая сделает возможным оптимизацию общих результатов. Высокая технологическая производительность должна привести в соответствие соотношение издержки/прибыль и одновременно сделать возможным оптимальное удовлетворение имеющихся сегодня экологических требований. Данная концепция сформулирована при этом как широкий принцип работы, который при использовании конкретных специальных знаний варьируется во многих почти произвольных специфических формах реализации и тем самым может быть оптимально приспособлен к имеющейся в каждом отдельном случае цели. Данное изобретение предусматривает в качестве технического решения для этой широкой концепции комбинацию следующих рабочих элементов: - композиция текучих и перекачиваемых, базирующихся на воде и масле многокомпонентных смесей обеспечивает при конкретных условиях применения, в особенности в районе опасных горных образований, формирование внутри буровых скважин В/М-инвертных промывочных растворов с дисперсной водной фазой в дисперсионной масляной фазе; - за пределами областей опасных горных образований, и особенно в рамках переработки и ликвидации буровых обрезков, покрытых промывочными остатками, возникает возможность фазовой инверсии при формировании водных М/В-эмульсионных состояний.

Становится доступной таким образом комбинация нижеследующих рабочих результатов: - в рабочей области, в особенности внутри опасных горных образований, имеется подвижное рабочее средство в виде В/М-инвертной эмульсии, которое известным путем формирует на горной поверхности желательный запор в виде образующейся полупроницаемой мембраны. Этим самым достигается стабильность буровой скважины в оптимальной форме; - через рассмотренный в последующем элемент изобретения становится доступной теперь целенаправленная фазовая инверсия В/М-эмульсии с дисперсионной водной и дисперсной масляной фазами, и одновременно происходит известное специалистам облегчение при переработке и уничтожении буровых обрезков, отделяемых с помощью циркулирующей промывочной фазы. Масляная фаза, существующая в этом случае в диспергированной форме, позволяет легко промывать по крайней мере преобладающую часть буровых обрезков, при этом в соответствии с экологической совместимостью разделительный моющий процесс позволяет отделить обрезки хотя бы обычным сбрасыванием их за борт при морском бурении. Дисперсная масляная фаза может быть отделена моющей жидкостью, при этом становится доступным облегченное анаэробное разложение в области соприкасающихся с водой поверхностей.

Согласно данному изобретению принцип фазовой инверсии осуществляется через использование задаваемых рабочих параметров циркулирующего в процессе промывочного бурового раствора, а именно температуры промывочного бурового раствора на данном вступающем в действие месте. Внутри буровой скважины создаются температуры, быстро возрастающие по мере углубления в скважину. Буровая промывочная жидкость, нагруженная буровыми обрезками, выходит из буровой скважины еще сильно разогретой. Через настройку и регулирование соответствующих температур фазовых инверсий можно вызывать за пределами буровой скважины требуемую инверсию В/М-инвертной фазы в М/В-эмульсионную фазу каждый раз там, где, исходя из технических потребностей, такая фазовая инверсия желательна и совершенно необходима. В особенности это имеет значение для облегченной ликвидации масляных компонентов, например, промывочных растворов, которые слепляют находящуюся за пределами скважины и отделенную с помощью буровых растворов часть буровой стружки, что должно привести к максимально упрощенной и благоприятной в смысле затрат утилизации. В предусмотренной согласно данному изобретению фазовой инверсии первоначально имеющейся В/М-инвертной фазы в М/В-эмульсионную фазу состоит решающий подход. Подробности этого представлены в последующем изложении. Через выбранные по данному изобретению и заданные тем самым в каждой промывке параметры устанавливается одновременно температура фазовой инверсии (ТФИ), чтобы циркулирующая в процессе бурения буровая жидкость перешла в желательное состояние В/М-инвертной эмульсии.

Для гомогенизации не смешивающихся с водой М/В-фаз через эмульгирование используют известные эмульгаторы или эмульгаторные системы. При этом имеют значение общие сведения: эмульгаторы являются соединениями, в молекуле которых соединены друг с другом гидрофильный и липофильный компоненты. Выбор и объем данных компонентов в соответствующей молекуле эмульгатора/эмульгаторной системы нередко обозначается через ГЛБ-показатель (использованы первые буквы сочетания "гидрофильно-липофильный баланс"). При этом имеет значение: эмульгаторы/эмульгаторные системы со сравнительно сильной гидрофильной составляющей ведут к высокому ГЛБ-показателю и в практическом использовании, как правило, к базирующимся на воде М/В-эмульсиям с дисперсной масляной фазой. Эмульгаторы/эмульгаторные системы со сравнительно сильной липофильной частью ведут к низкому ГЛБ-показателю и тем самым к В/М-инвертным эмульсиям с дисперсионной масляной фазой и диспергированной водной фазой.

Это представление, разумеется, сильно упрощено: действие эмульгаторов/эмульгаторных систем оказывается под влиянием большого числа сопутствующих факторов в общей смеси и благодаря этому меняется. В качестве известных параметров для этих модификаций могут быть названы согласно данному изобретению, в особенности: загрузка водной фазы растворимыми органическими и/или неорганическими компонентами, например водорастворимыми, особенно многоатомными низшими спиртами и/или их олигомерами, растворимыми неорганическими и/или органическими солями, количественное соотношение эмульгатора/эмульгаторной системы к количеству масла и, наконец, согласование при построении структур эмульгаторов/эмульгаторных систем и молекулярной структуры масляной фазы.

В соответствии с данным изобретением особо значимым параметром для образования в каждом конкретном случае М/В- или В/М-эмульсионных состояний вследствие эмульгаторного воздействия может быть соответствующая температура многокомпонентных систем. Особенно, по меньшей мере, частично неионные эмульгаторы/эмульгаторные системы обнаруживают эффект четкой температурной зависимости в смеси не растворимых друг в друге масляной и водной фаз.

Упомянутый уже раньше системный параметр - температура фазовой инверсии (ТФИ) - приобретает, таким образом, решающее значение: в совместном взаимодействии с другими ранее названными параметрами систем используемые эмульгаторы/эмульгаторные системы приводят к следующему взаимодействию между эмульсиями: температуры систем ниже ТФИ приводят к М/В-эмульсионному состоянию, температуры систем выше ТФИ формируют В/М-инвертную эмульсию. Смещение температур каждый раз в другую температурную область вызывает фазовую инверсию системы.

Из этого согласно данному изобретению разработан и предложен для применения вариант этих рабочих параметров: в горячих внутренних частях пробуренных скважин - благодаря выбору подходящих эмульгаторов/эмульгаторных систем при согласовании с другими принимаемыми здесь во внимание переменными величинами - достигается В/М-инвертное состояние с дисперсионной масляной фазой. В сравнительно холодной наружной области благодаря снижению температуры ниже ТФИ-систем происходит фазовая инверсия промывочного раствора и благодаря этому обычным образом осуществляется облегченная переработка отделенной части. Разогрев, связанный с циркулирующей подачей в недра земли промывочного раствора, устанавливает желаемую высокую температурную область выше ТФИ-систем на названной поверхности горной породы и тем самым обеспечивает инертность по отношению к дисперсной водной части бурового раствора.

Перед тем, как подробно обсуждать детали технического решения данного изобретения, следует процитировать обобщенную здесь научную специальную литературу и специальные научные данные, касающиеся явлений температурозависимой фазовой инверсии и относящихся к ней параметров ТФИ. В свете этих доступных обобщенных научных фактов открываются понимание и возможность осуществления данного изобретения.

Очень подробно фазовое равновесие 3-компонентных систем водная фаза/ масляная фаза/поверхностно-активное вещество (особенно неионных эмульгаторов/эмульгаторных систем) рассмотрено в публикации K. Shinoda, H.Kunieda "Фазовые свойства эмульсий: ТФИ и ГЛБ" в "Encyclopedia of Emulsion Technology", 1983, т. 1, с. 337-367. Авторы также особенно включают в свой обзор специальные широко опубликованные данные, относящиеся к уровню техники, при этом для понимания представленной в последующем идеи данного изобретения в особенности имеют значения данные о температурной зависимости фазовой инверсии таких эмульгаторов, содержащих М/В-системы. В цитируемом обзоре K.Shinoda и др. подробно рассматриваются эти температурные параметры и вызываемые их вариациями эффекты в многофазных системах. При этом ссылаются также на более ранние данные, например из списка литературы в цитированной выше работе, с. 366-367, старые публикации K.Shinoda с сотр. (ссылки 7-10). K.Shinoda описывает тут параметры температуры фазовой инверсии (ТФИ, ГЛБ-температура), при этом эффект температурной зависимости действующих систем при использовании неионных эмульгаторов особенно выявлен в старых публикациях K.Shinoda с сотр. согласно ссылкам 7 и 8. Описан М/В-эмульгатор для легкоподвижной смеси веществ на основе 3-компонентной системы и особенно зависимость возникающего каждый раз фазового равновесного состояния от температуры многокомпонентной системы. Стабильное состояние в сравнительно низкой температурной области М/В-эмульсий с дисперсной масляной фазой в дисперсионной водной фазе переходит при повышении температуры в область фазовой инверсии - ТФИ или в область "промежуточной фазы". При дальнейшем повышении температуры многокомпонентная система переходит в стабильное В/М-инвертное состояние, в котором в дисперсионной масляной фазе существует теперь водная диспергированная фаза.

K. Shinoda ссылается в цитированном выше обзоре (ссылки 31 и 32) на старые работы P.A.Winsor. В тексте своей публикации (с. 344-345) обозначенные словом WINSOR взаимозависимости фазовых равновесий WINSOR I, WINSOR II, WINSOR III K.Shinoda соотносит с температурной зависимостью стабильных фазовых областей М/В - промежуточная фаза - В/М: WINSOR I связан со стабильной, базирующейся на воде М/В-фазой, WINSOR II соответствует области стабильной инвертной фазы типа В/М, WINSOR III связан с промежуточной фазой и соответствует таким образом температурной области фазовой инверсии ТФИ согласно принятой в настоящее время терминологии и соответствующей данному изобретению.

Определение этих названных различных фазовых областей и, в особенности, четкое выявление в действующей системе (микроэмульсионно-)промежуточной фазы (WINSOR III) возможно двумя способами, при этом обе возможности целесообразно сочетаются друг с другом: а) определение температурной зависимости и вызванного этим фазового смещения через экспериментальное исследование действующих систем, в особенности посредством определения электропроводности, б) существующая на основе имеющихся в настоящее время специальных знаний возможность математического вычисления ТФИ применяемых каждый раз систем.

В основном имеет значение прежде всего следующее: явление фазовой инверсии и связанная с ним температура фазовой инверсии (ТФИ) происходит внутри одной из температурных областей, которые со своей стороны разделяются нижней границей по отношению к М/В-эмульсионному состоянию и своей верхней границей по отношению к В/М-инвертному эмульсионному состоянию. Экспериментальные исследования действующих систем, в особенности через определение электропроводности при повышенных и/или пониженных температурах, дают значения для соответствующих ТФИ - нижней границы и ТФИ - верхней границы, при этом здесь повторно может иметь место легкое смещение, если определение электропроводности проводят один раз в повышающихся температурных координатах, а другой раз - в понижающихся. Температура фазовой инверсии (ТФИ), или лучше ТФИ-область, обнаруживает в этом отношении совпадение с определением рассмотренного ранее WINSOR III-(микроэмульсионно-)промежуточная фаза. При этом тем не менее имеет значение: интервал между ТФИ-нижней границей (ограничение по отношению к М/В-) и ТФИ-верхней границей (ограничение по отношению к В/М-инверт-) является температурной областью в общем, как правило, управляемой и сравнительно ограниченной благодаря выбору подходящих компонентов эмульгатора. Вместо использования уже описанных разработок в дальнейшем безусловно интересно работать в сравнительно широких областях температурной фазовой инверсии, поскольку установлено, что в области рабочих температур при использовании буровых растворов внутри скважины верхняя граница этой ТФИ-области-установление В/М-инвертного состояния - не только достигается, но в достаточной степени превышается.

Математическое определение ТФИ систем, согласно б), приводит по отношению к ним не только к точному определению упоминаемых до этого значений температурных областей, но и к количественным значениям, которые соответствуют порядку величин упоминаемых до этого ТФИ-областей, фактически встречающихся на практике. Этим оправдано, что комбинация определений фазового смещения, согласно а) и б), на практике может быть целесообразна. Вслед за этим имеют значение подробности: экспериментальное определение электропроводности систем обнаруживает в области водных М/В-промывочных растворов оптимальную электропроводность, в области В/М-инвертной фазы, как правило, не обнаруживает никакой электропроводности. Если электропроводность была измерена на эмульсионных пробах в области температуры фазовой инверсии при варьировании температуры (повышающаяся или понижающаяся), тогда при этом очень тщательным образом количественно должны быть установлены температурные границы между тремя названными областями М/В - промежуточная фаза - В/М. Для электропроводности, не более имеющейся, имеют значение граничные области, между которыми лежит температурная область возникающей при этом фазовой инверсии действующих систем, температурные границы которой должны устанавливаться по нижней границе (обнаруживаемая электропроводность) и по верхней границе (отсутствие электропроводности). Эти экспериментальные определения температурных областей фазовой инверсии через измерения электропроводности подробно описаны в специально изданных стандартах техники. В качестве примера см. европейские патенты ЕР 0354586, ЕР 0521981. Охлажденные ниже температурной области фазовой инверсии М/В-эмульсии обнаруживают при измерении электропроводность свыше 1 мСименс/см (мС/см). При постепенном нагревании в запрограмированных условиях составляют диаграмму электропроводности. Температурная область, внутри которой электропроводность понижается ниже 0,1 мС/см, отмечается как температурная область фазовой инверсии. Для задач согласно данному изобретению целесообразно составить диаграмму электропроводности также и на пониженную температурную область, при которой определяют теплопроводность многокомпонентной смеси, которую вначале нагревают выше области температуры фазовой инверсии, а затем охлаждают в предписанных условиях. Найденные при этом значения верхней и нижней границ для температурной области фазовой инверсии не должны полностью идентифицироваться с соответствующими показателями ранее описанных областей определения с повышенной температурой многокомпонентных смесей. Как правило, соответствующие граничные значения так плотно располагаются друг к другу, что проведение крупномасштабных технических работ можно осуществлять с унифицированными размерными показателями - особенно через выведение среднего значения зависимых друг от друга граничных величин. Однако, если обнаруживаются сильные различия граничных значений ТФИ-областей при проведении измерений один раз при повышенной температуре, а другой - при пониженной температуре, осуществление в последующем детально рассмотренной технической идеи обеспечивается исходя из использованных здесь рабочих принципов. В многокомпонентной системе так взаимосогласованы рабочие и результативные параметры, что может осуществляться установка ранее описанных согласно данному изобретению рабочих принципов: во внутренней части буровой скважины действительно достигается В/М-инвертное состояние с дисперсионной масляной фазой. В сравнительно холодной области может быть осуществлена фазовая инверсия промывочного раствора через понижение температуры ниже ТФИ-системы и тем самым проведена обычным образом облегченная переработка отделенной части.

Для сокращения экспериментальных издержек целесообразно провести математические расчеты ТФИ рассматриваемых многокомпонентных систем. Но особенно это имеет значение для потенциальной оптимизации выбора эмульгаторов/эмульгаторных систем и их согласования с выбранными и смешанными в соответствии с другими технологическими соображениями водной фазой, с одной стороны, и типом масляной фазы, с другой. Специальные отраслевые технологии в самое последнее время усовершенствуются исходя из разработок совсем других областей, в особенности из области изготовления косметики. Изобретение предусматривает использование при этом этих общих действительных в настоящий момент специальных разработок непосредственно для затрагиваемой согласно данному изобретению области работы - бурения скважин или обработки уже существующих скважин системами, содержащими оптимизированные масляную и водную фазы.

Отсылаем в этой связи к публикации T.H.Foster, W.von Rubinski, H.Tesmann, A. Wadle "Вычисление оптимальных эмульсионных смесей для фазовых инверсионных эмульсий" в International Journal of Cosmetik Science, т. 16, с. 84-92, 1994. В ней детально изложено, как математическим путем могут быть вычислены для заданной 3-компонентной системы (из масляной фазы, водной фазы и эмульгатора на масляной основе) характеристические EACN-показатели (эквивалент алкануглеродного числа) температурной области фазовой инверсии CAPICO-методом (вычисление фазовой инверсии в концентратах). Эта публикация затрагивает в свою очередь научную литературу по рассматриваемой здесь теме комплексов (см. список литературы названной публикации на с. 91-92). В деталях в виде приложения представлены многочисленные примеры, которые посредством CAPICO-метода в рамках EACN-концепции делают доступным выбор и оптимизацию эмульгатора/эмульгаторной системы для оптимального определения значений заданных температурных областей фазовой инверсии.

Опираясь на эти основополагающие сведения, можно каждый раз при предполагаемом практическом использовании компонентов-в особенности по виду и количеству масляной фазы, принадлежащей эмульгатору/эмульгаторной системе - заранее определить смеси и соотношения компонентов при смешивании, ТФИ которых лежит в требуемой согласно данному изобретению области. Из этого вытекает первый рациональный подход к решению задачи путем проведения экспериментальных работ по а). Выходящие за пределы вычисленных значения ТФИ могут быть найдены в особенности в области образования промежуточной фазы с ее нижней и особенно верхней температурной границами. Как правило, при этом целесообразно (смотри нижеследующие разъяснения идеи данного изобретения) выбрать и установить с достаточной надежностью эти верхние границы температурных областей фазовой инверсии на практике, чтобы обеспечить в названной области требуемую В/М-инвертную фазу.

С другой стороны, в низкотемпературной области должно быть возможным существование неиспользованных В/М-инвертных состояний в таком объеме, чтобы могла произойти фазовая инверсия до М/В-фазы и, как правило, связанная с этим облегченная переработка отделенной части бурового промывочного раствора. В дополнение к сведениям, относящимся к специальным знаниям, сошлемся на следующее: в недалеком прошлом значительные усилия исследователей были затрачены на то, чтобы улучшить так называемую третичную нефтедобычу путем насыщения нефтесодержащих пластов эмульгаторами/эмульгаторными системами, содержащими эмульсии М/В-типа. Стоящая при этом цель предусматривает особенно, чтобы эти системы были введены в действие в область промежуточной эмульсионной фазы (WINSOR III) внутри пласта. Понятно, что представленная цель противоположно отлична от вытекающей из данного изобретения: оптимизация равновесия М/В-В/М при образовании микроэмульсионной фазы в многокомпонентной системе ведет к повышению активности процессов промывки и тем самым к ускорению вымывания масляной фазы из горной породы. Несомненно при этом, что может быть надежно предотвращено нежелательное, основанное на микроэмульсионных состояниях, заполнение объемов пор в горной породе множеством масляных капель.

Представленная цель изобретения прямо противоположна рабочей концепции третичной нефтедобычи путем заводнения: идея данного изобретения - в соответствии с известными работами с В/М-эмульсиями - целевая закупорка пор поверхности горной породы в буровой скважине через масляный слой. Одновременно должна достигаться облегченная утилизация буровых растворов или их составляющих на поверхности буровой скважины посредством фазовой инверсии.

Объектом изобретения согласно своей первоначальной форме реализации является способ облегчения утилизации текучих и перекачиваемых рабочих средств на основе В/М-инвертных эмульсий, содержащих эмульгаторы, особенно соответствующих вспомогательных средств, используемых при освоении месторождений, а именно основанных на масле В/М-инвертных буровых промывочных растворов - и упрощенной очистки тем самым загрязненных твердых поверхностей при желании при совместном применении текучих промывочных вспомогательных средств. Этот способ согласно данному изобретению одновременно отличается тем, что посредством выбора и согласования эмульгаторов/эмульгаторных систем с масляной фазой инвертной эмульсии обеспечивается температурорегулируемая фазовая инверсия в температурной области ниже используемых температур В/М-инвертных эмульсий, но при этом одновременно температурорегулируемая фазовая инверсия происходит на поверхности упрочненной путем заморозки водной фазы. Изобретение далее отличается тем, что утилизацию или очистку проводят в температурной области фазовой инверсии и/или при температурах, лежащих ниже.

В предпочтительных формах осуществления далее обеспечивается охлаждение загрязненных твердых материалов или, по крайней мере, охлаждение отделяемой инвертной эмульсии в области температуры фазовой инверсии (ТФИ) перед и/или при очистке загрязненных твердых поверхностей. При этом может происходить, по меньшей мере значительное, отделение в особенности состоящего из крупных частей твердого вещества под действием собственного веса от текучих и перекачиваемых при рабочих температурах частей подлежащих очистке горных пород. Далее может быть произведена промывка загрязненной твердой поверхности водными промывочными средствами, в особенности холодной водой, температура которой лежит ниже ТФИ-областей промываемого эмульсионного остатка. Этот процесс промывки может быть проведен с введением механической энергии так, чтобы можно было работать с применением кратких и ограниченных по времени стадий промывки. Подробности в нижеследующем.

В дальнейшей форме реализации данное изобретение касается применения описанных здесь способов облегчения и утилизации буровой мелочи (обрезков), наполненных остатками буровых скважин при и/или предпочтительно перед их захоронением на суше или в море.

Представленная согласно данному изобретению концепция и ее техническое решение показывают, что выбору соответствующих эмульгаторов/эмульгаторных систем при согласовании с другими рабочими параметрами принадлежит решающая роль. Подходящими для этой цели являются эмульгаторы/эмульгаторные системы, в которых по крайней мере частично, преимущественно или преобладающе присутствует неионная структура и/или в основной молекуле эмульгаторов/эмульгаторных систем соединены друг с другом как неионные структурные элементы, так и анионные.

Если осуществление рабочих принципов согласно данному изобретению не настолько привязано к использованию эмульгаторов/эмульгаторных систем неионной структуры, то в последующем при изложении общих и предпочтительных форм реализации согласно данному изобретению в первую очередь рассматривается использование таких неионных эмульгаторов/эмульгаторных систем. Для практического осуществления данного изобретения также предлагается этот класс эмульгаторов. Влияние солевой нагрузки водной фазы, в особенности солями многовалентных катионов, на эмульгирующую активность этого класса веществ сравнительно мало. Совместное использование именно таких нагруженных солями водных фаз в инвертных промывочных растворах может иметь важное практическое значение для регулирования равновесия осмотического давления между буровыми промывочными растворами, с одной стороны, и жидкой фазой в окружающей породе, с другой стороны. Неионные эмульгаторы/эмульгаторные системы могут находить применение для предпочтительных форм реализации данного изобретения в качестве подвижных компонентов также уже при комнатной температуре или немного повышенной температуре. Область подходящих неионных эмульгаторов так широка, и при этом из химикатов доступны как природные, так и синтетические исходные, что могут быть использованы эмульгаторные системы, оптимальные с точки зрения экологической совместимости и, особенно при необходимости, морского загрязнения. Одновременно при этом важно, что компоненты доступны по стоимости. Решающим для этого предпочтительного выбора согласно данному изобретению неионных эмульгаторных компонентов является их ярко выраженная температурная зависимость ТФИ в действующей масляной системе, которая дополнительно может быть четко отрегулирована через количественное соотношение при примешивании масляной фазы к эмульгатор/эмульгаторным компонентам (смотри ранее цитированную публикацию Forster и др.).

В формах реализации данного изобретения эмульгатор/эмульгаторные системы в промывочной композиции при этом подбираются на действующий в каждом конкретном случае параметр так, чтобы ТФИ многокомпонентной смеси лежала в температурной области, нижняя граница которой допускает холодную промывку подлежащих очистке твердых поверхностей водной фазой. Как уже вкратце до этого упоминалось, обычно в промывочных системах рассматриваемого здесь вида имеется водная фаза, которая может содержать значительные количества растворимых органических и/или неорганических веществ, например растворимые соли для настройки и регулирования равновесия давления связанных друг с другом конкурирующих водных фаз и их осмотического давления в окружающей скважину породе, с одной стороны, и буровом растворе, с другой стороны. Температура затвердевания таких, например, наполненных солями водных фаз может четко лежать ниже 0^oС, например в области от -10 до -20^oС. Предпочтительная нижняя граница для ТФИ, или ТФИ-области, многокомпонентной смеси лежит все же выше от 0 до 5^oС, и особенно в области от 10 до 15^oС или даже при 20^oС.

В последующем будет подробно рассмотрено практическое значение этого сравнительно низкого граничного показателя для определения ТФИ-области в связи с предпочтительными конкретными формами исполнения данного изобретения.

Для определения установленной согласно данному изобретению верхней границы температурных областей, внутри которых происходит фазовая инверсия при охлаждении, имеют значение нижеследующие известные и предпочтительные данные: верхняя граница температурных областей для осуществления фазовой инверсии должна обладать достаточным интервалом для области стабильной В/М-инвертной эмульсии. Целесообразно в связи с этим, чтобы верхняя граница упомянутых областей фазовой инверсии лежала минимум на 3-5^oС ниже рабочих температур многокомпонентной смеси в области разработки месторождения. Предпочтительны, конечно, при этом более четко выраженные интервалы между этими обоими темп