Гидрофобизующий состав для утяжелителей буровых растворов

Гидрофобизующий состав для утяжелителей буровых растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаатс

Соцналнстнче

Ресвублн

< 11787445 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) 3аявлено 17 ° 07 ° 78 (21) 2645861/23-03 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.8Ь Бюллетень HP 46

Дата опубликования описания 18. 12. 80 (51)М. Кл.

С 09 К 7/02

ГосударственмыА комитет

СССР по деяам изобретеииА и открытнА (53) УДК 622.243. .144.2(088.8) (72) Авторы изобретения

О. H. Обозин, Б. В. Касперский н Г. И. Аникеенко

Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (71) Заявитель (5 4 ) ГИДРОФОБИЗУЮЩИД COCTAB ДЛЯ УТЛЖЕЛИТЕЛЕЙ

БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к обработке утяжелителей буровых растворов на углеводородной основе.

Известен гидрофобизатор для утяжелителей, содержащий растворитель (бенэол, .вода и др.) и органическое катионоактивное поверхностно-активное вещество (ПАВ) из гругпы первичных аминов или диаминов (11 .

Однако недостаточная устойчивость 10 адсорбционного слоя ПАВ при воздей .твии высоких температур и гидрофиЛИЗИрУющих факторов, обусловленная

Фго химическим строением, а также его дефицитность и токсичность, не позво- )$ ляют получить качественный и относительно дешевый утяжелитель на его основе.

Известен также гидрофобизатор для утяжелителей, представляющий собой 29 нефть или минеральное масло )2) .

Недостатком данного гидрофобиэатора является слабая устойчивость гидрофобного покрытия к воздействию агрессивных факторов. Это объясняет- 25 ся тем, что =акрепление аполярных реагентов (все нефтепродукты), не имеющих в своем составе солидофильных функциональных групп,. на гидрофильной поверхности утяжелителей З0

2 происходит эа счет слабых сил физических дсорбций с малой энергией взаимодействия (работой адгезии).

Известен гидрофобизатор для утяжелителей, содер:::ащий 2,4-4 масс.Ъ

ПАВ (соединение ароматической сульфокислоты) и 96-97,6 масс.Ъ воды ПЗ.

Данный гидрофобизатор характеризуется недостаточной устойчивостью гидрофобного покрытия {полимолекулярного адсорбционного слоя анионоактивного IIAB) и, как следствие,десорбция (отмывание) его с поверхности частиц утяжелителя при взаимодействии водной фазы.

Цель изобретения — повышение устойчивости гидрофобного покрытия частиц утяжелителя к воздействию агрессивных факторов как при его производстве, так и при его использовании.

Поставленная цель достигается тем, что гидрофобизатор дополнительно содержит сырую товарную нефть при следующем соотношении компонентов, масс.Ъ:

Соединение ароматической сульфокислоты 0,38-1,27

Сырая товарная нефть 3,8 -12,1

Вода Остальное

787445

0,65 0,81 0,85 0,89 0,92 0,95 0,95

Кф

40,3

41,6

11,9

2,1 .г, 8

B качестве соединения ароматической сульфокислоты состав содержит сульфонол НП-3.

Для придания утяжелителю оптимальной степени гидрофобизации укаэанный гидрофобизатор вводят и количестве

10-18% от массы утяжелителя. 5

Гидрофобизатор готовят следующим образом.

Додецилбензолсульфонат натрия (сульфонол НП-3)по ТУ 6-01-18-16-75, сырую товарную нефть по ГОСТ 9965-76 (0 и воду смешивают в указанном соотношении при 1500-2000 об/мин в течение

15 мин до состояния эмульсии 1 рода.

Тип эмульсии и ее агрегативную устойчивость определяют по показателю электростабильности (И э.c.) с помощью прибора ИГЭР-1.

Для испытаний берут исходный баритовый утяжелитель (барит) марки КБ-2 по ГОСТ 4682-74 с гидрофильной поверхностью частиц (коэффициент флотируемости Кф равняется 0,01). При гидрофобизации поверхности частиц утяжелителя Кф стремится к единице.

Для сравнения устойчивости гидрофобного покрытия готовят 6 проб утяжелителей с использованием гидрофобизаторов.

Пробу 1 (по прототипу) готовят следующим образом.

Суспензию (1 л воды, 1 кг барита 30 и 40 r сульфонола НП-3) перемешивают при 2000 об/мин в течение 4 ч. Затем отделяют барит фильтрованием,сушат при 80-100 С н течение 5 ч и измельчают. 35

Пробы 2-6 (по предлагаемому техническому решению) готовят по следующей методике.

Исходный барит обрабатынают соот.ветствующими составами гидрофобизатора, перемешивают и сушат при 350500оC до остаточной влажности 0,1-2Ъ.

Устойчивость гидрофобного покрытия косвенно оценивают по степени отмывания сульфонола НП-3 в водную фазу. Степень отмывания характеризуют 4> концентрацией С(мг/л) сульфонола в

Из таблицы видно, что область оптимальных добавок гидрофобиэатора, обеспечивающих достаточную степень гидрофобизации барита, находится в пределах 10-18% от массы утяжелителя.

Для сравнения эксплуатационных свойстн предлагаемого и известного утяжелителей их испытывают при утяжелении исходного эмульсионного раа фильтрах полученных проб и их пенообразующей способностью.

Фильтраты получают следующим образом.

Содержимое стакана (25 г барита и

300 мл воды разных температур 20,50 и 80ОС) перемешивают при 800 об/мин в течение 15 мин. Затем суспензию отфильтровывают под вакуумом через бумажный фильтр, а полученный фильтрат подвергают следующим испытаниям.

Вначале цилиндр (емкостью 250 мл) с полученным и охлажденным до 20оС фильтратом (50 мл) опрокидывают 30 раз на 180о в вертикальной плоскости в течение 1 мин. Затем ставят на стол, включают секундомер и замеряют высоту образовавшейся пены Н (см) и время ее "жизни" Ь (с). Затем с помощью фотоэлектрического колориметра — нефелометра модели ФЭК-56N определяют концентрацию сульфонола (С) по приложенной инструкции. После этого осуществляют визуальный контроль наличия нефтяной пленки на поверхности фильтрата (250 мл) в пробах 2-6.

Минимальная концентрация десорби- рованного сульфонола и отсутствие отмытой нефти н фильтратах свидетельствуют о том,что устойчивость гидрофобного покрытия резко возрастает за счет его блокирования пленкой нефти с упрочнен«ой в результате сушки структурой.

К ф определяют следующим образом.

125 г гидрофобизованного утяжелителя засыпают во флотационную камеру емкостью 0,5 л, приливают 375 мл воды и флотируют на лабораторной флотомашине УФЛ-67 в течение 9 мин без добавления химреагентов. Отфлотированный продукт собирается, нысушивается и взвешивается. Кф н долях едиА ницы определяют по формуле Кф= где А — масса высушенного отфлотированного продукта, г; 125 — масса исходной навески утяжелителя,г.

Полученные результаты приведены в таблице. створа на углеводородной осноне (ЭРУО) состава, масс.%:

Дизельное топливо

Вода пресная

Хлористый кальций

Эмульгатор .(кубовые остатки синтетических жирных кислот фракции

Сл -Сао )

Окись кальция

787445

Формула изобретения

1О

Составитель Г. Аникеенко

Редактор Н. Горват Техред С.Мигунова Корректор М. Шароши

Заказ 8273/24 Тираж 725 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Исходный ЭРУО утяжеляют испытываемыми утяжелителями до плотности

1,70 г/см и подвергают термостатированию в течение 6 ч при 150ОC.Наряду с общепринятыми параметрами бурового раствора, как плотность (P ), условная вязкость (T) и статическое напряжение сдвига (СНС) за 1 и 10мин определяют показатель электрической стабильности (И.э.с.),характеризующий агрегативную устойчивость эмульсии, а значит и устойчивость гидрофобного покрытия частиц утяжелителя в термальных условиях.

Полученные результаты свидетельствуют, что известный утяжелитель не !5 соответствует требованиям глубокого бурения. Высокая вязкость (16 против

12с), низкая плотность ЭРУО (1,71 против 1,77 г/см ), электростабильность (200 против 500B)CHC за

1/10 мин (О/О против 3/8)в промысловых условиях могут привести к обращению фаз эмульсии, флокуляции и выпадению утяжелителя, а также другим серьезным осложнениям при бурении.

Проведенные сравнения позволяют сделать вывод, что данный гидрофобизатор более эффективен, чем известнь .и.

Описанный эффект повышения устойчивости гидрофобного покрытия с применением гидрофобизатора согласно изоб- ЗО ретению подтверждается в аналогичных испытаниях и с другими, менее распространенными по сравнению с баритом (BaS04 )утяжелителями, такими как гематит (F e> 02,), магнетит (F e> 04 ), из вестняк(СаСО ) и др.

1. Гидрофобизующий состав для утяжелителей буровых растворов, содержащий соединение ароматической суль-.. фокислоты и воду, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения устойчивости состава, он дополнительно содержит сырую товарную нефть при следующем соотношении компонентов, масс.Ъ|

Сульфонол 0,38-1,27

Сырая товарная нефть 3,8 -12,1

Вода Остальное

2. Состав по и ° 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве соединения ароматической сульфокислоты он содержит сульфонол НП-З.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Патент ChlA 9 2900337, кл. 252-8.5, опублик. 1959.

2. Патент СИА Р 2055666, кл. 252-8.5, опублик. 1936.

3. Патент Франции 9 1309153, кл. E 21 В, опублик. 1962(прототип).