Промывочная жидкость на основеобратных эмульсий

Промывочная жидкость на основеобратных эмульсий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1>806731

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22),3вявлено 05. 02 ° 73 (21) 1879007/22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 23.02,81. бюллетень N9 7

Дата опубликования описания 23. 02. 8 -: (51) щ. К .з

С 09 К 7/00

Государственный комитет

СССР по .делам изобретений н откр ытя и (53) УДЯ 622. 693..4(088.8) н (72) Авторы изобретения

У. Л. Скальская, А. M. Ткач, Н. B. Вдовенко,

Институт коллоидной химии и химии воды Украинской ССР и Центральная научно-исследовательская лабор опия, Государственного объединения нефтяной промыш енности

"УКРнефть" с (71) Заявители

t, t

t (54 ) ПРОМЫВОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ HA ОСНОВЕ

ОБРАТНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам буровых растворов на углеводородной основе, используемых для вскрытия продуктивных горизонтов при капитальном ремонте скважин, и может найти применение в горнорудной промышленности.

Известна промывочная жидкость на основе эмульсии типа вода-масло", содержащая дизельное топливо (65,09Ъ), остатки от дистилляции жирных кислот (4,98Ъ), сульфат бария (20,13Ъ),. окись кальция (1,98Ъ), гидрат окиси натрия (4,89Ъ), воду (2,93Ъ) или диз- 15 топливо, остатки,от дистилляции -жирных кислот, гидраты окиси натрия и кальция, барит, сульфат .кальция, хлорид натрия и воду (1 ).

Известен также состав типа эмульсии "вода-масло", содержащий щелочно-земельную соль жирной или соляной кислоты, маслодиспергируемый коллоид, утяжелитель, смесь fIAB из замещенного имидазолина. На 100 ч,жидкой фазы эмульсии приходится 1 5-7е5 ч.(по весу) смеси IIAB. Смесь IIAB содержит

75-95 ч ° замещенного имидазолина, 45-25 ч. сложного эфира фосфорной кислоты (2 1.

Известен ийвертный эмульсионный растьор, содержащий в качестве эмульгатора сложный эфир ненасыщенной высшеи жирной кислоты и многоатомного спирта с числом гидроксильных групп

2-6 (например, яентол). Этот спирт введен в количестве 0,1-1,0Ъ от веса раствора (3J .

Известен состав на нефтяной основе, содержащий в качестве эмульгатора кальциевые или магниевые мыла, нефтяной битум, обожженный гипс, измельченный известняк, воду, нефть или дизтопливо и утяжелитель (4 )..

Эти составы отличаются по компонентному составу, реологическим и фильтрационным свойствам, технологии приготовления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является буровая жидкость типа "вода в нефти", где в качестве эмульгирующего агента используется QKk. ленное талловое масло, состоящее из дизельного топлива (45 об.Ъ), воды(45 об.Ъ), хлорида кальция (10 фунт/бар), гидроокиси натрия (1 фунт/бар),.гидроокиси кальция (10 фунт/бар), окисленного таллового масла ("0 фунт/бар). Кроме того, эмульсия может содержать чет806731

1,0-5,0 вертичную соль аммония, а именно диметилдидоцециламмонийхлорид в количестве 1/2 фунт/бар, при этом количестно окисленного таллового масла уменьшаетбя до 15 фунт/бар.

В эмульсию может быть введен вспученный перлит или диатомоная земля в соотношении 15 фунтов таллового масла: 10 фунтов диатомовой земли,при этом хлорид кальция и гидроокись кальция добавляются в количестве

1 фунт на 1 фунт диатомоной земли, а четвертичный амин нводится в количестве 0 5 фунта на каждый фунт диатомовой земли.

Параметры данной эмульсии, выдержанной н течение 16 ч при 350 К 15 (176,76 C), изменяются в пределах: .Фильтрация, см з

0-0 3

Стабильность,B 260-280

При смешении эмульсии с насыщенным раствором соли стабильность колеб-20 лется н пределах 210-330 В, фильтра ция равняется 0,3 см (5).

К недостаткам даннои эмульсии orносят-.я:

1. Отсутстние корко- и структурообразующих свойств, что не позволяет утяжелять ее и отрицательно сказывается особенно при бурении глубоких скважин. Это обусловлено тем, что вводимый н эмульсию вспученныи перлит и диатомоная земля даже при их обработке нагретым окисленным талловым маслом не являются структурообразователями. (1

2. Приготовление эмульгатора путем окисления таллоного масла происходит в жестком режиме, т.е. при строго определенных параметрах (температура, время окисления, вязкость), что представляет некоторые технологические трудности. 40

3. Термостоикость эмульсии ограничена до 176, 76 С.

Цель изобретения — повышение корко- и структурообразующих свойств, а также стабильности эмульсии при высоких температуре и давлении. . Поставленная цель достигается тем, что промывочная жидкость содержит в качсстве высших жирных кислот кубовые остатки синтетических жирных кислот, в качестве дисперсных минералов — минералы слоистого или слоисто-ленточного строения, а также алкилсульфаты, высшие жирные спирты, барит или мел при следующем соотношении компонентов, вес.oo:

Нефть или нефтепродукт (дизельное топливо) 20,0-40,0

Вода 15с0-40 0

Кубовые остатки синтетических жирных кислот 2,5-10,0 щ

Битумный структурообразователь

Минералы слоистого или слоистоленточного строения 0,5-5,0 у

Четвертичные соли аммония 0,1-1,0

Хлористый кальции 2 "-6,0

Окись кальция (активность не менее

50%) 2,5-5,0

Едкий натр

Ллкилсульфатч 0,5-1,0

Высшие жирные спирты 0,1-0,3

Барит или мел 5-4 5

В качестве утяжелителя могут использоваться барит, мел.

Кроме того, н состав эмульсии, с целью понижения ее вязкости, вводят разжижитель, например вторичные алкилсупьфаты, и пеногаситель, например высшие жирные спирты фракции

С7--"-и °

Кубовые остатки cèíòeòè÷åñêèõ жирных кислот являются отходом производства синтетических жирных кислот в процессе получения их при окислении парафиновых углеводородов молекулярным кислородом. При этом количество кубового остатка составляет н среднем

6,8 — 2=,6Ъ от израсходованного парафина.

Кубоныи остаток синтетиЧЕСКИХ жнрных кислот, используемыи нами, является отходом производства СЖК Надворняиского нефтеперерабатывающего завода. Качество кубовых остатков производства синтетических жирных кислот, названных "термообработанные синтетические жирные кислоты С2> и выше", регулируются требованиямиТу 38-10754-74,, которые приведены н табл .1. Эти требования предусматриваЮт содержание синтетических жирных кислот в кубовом остатке не менее 77%..

В кубоных остатках СЖК, неизбежно образующихся в производстве синтетических жирных кислот, н достаточно большом количестве (20-30% от общего количества кислот) содержатся высокомолекулярные кислоты С С и

19 16 выше.

Более детальными исследованиями качественного состава кубового остатка. СЖК выявлено, что примерно половина его не растворяется в метиловом или этиловом спиртах при 60 С о и состоит из полимерных кислот со средним числом атомов углерода в молекуле, равным 36.

Кроме того, н нем содержится до

10% смолистых неомыляемых веществ, не растворимых в спирто-бензольной смеси или нетролейном эфире. Количество их изменяется в зависимости от режима окисления парафина и дистилляции сырых жирных кислот.

Кубовые остатки СЖК используют для получения строительных материалов, т.е. линолеума, асбесто-смоляных плит и полимеризата, заменяющего строительный битум.

Четвертичные соли аммония представляют собой 50%-ный раствор в изо806731

6. пропаноле диметилалкилбензиламмонийхлорида, длина алкильной цепи которого содержит число углеродных атомов от 17 до 22.

Технология приготовления эмульсии заключается в следующем.

Приготовляется эмульгатор на основе продукта омыления кубовых остатков

СЖК. Затем производится модифицирование минералов. слоистого или слоисто-ленточного строения в углеводородной среде (например, в дизельном топ- ливе) путем обработки их спиртовым раствором четвертичных солеи аммония.

Для приготовления эмульгатора (продукт омыления кубового остатка

ChK) в емкость, снабженную перемеши- 1Э вающим устроиством, вводится негашенная известь (активность не менее 50Ъ)

У затем добавляется вода и дизельное топливо. Смесь перемешивается до полного гашения извести. 20

Во время протекания процесса гашения вводится при непрерывном перемешивании кубовой остаток СЖК и гидроокись натрия или калия в виде 50%ного водного раствора до получения однородной массы.

Модифицирование минералов производится в угпеводороднои среде (например, дизельном топливе), содЕржащей спиртовый раствор модификатора (четвертичные соли аммония, например диметилалкилбензиламмонийхлорид) до получения однороднои композиции. Процесс производится при непрерывном перемешивании.

Пример 1. В емкость, снабжен- 35 ную перемешивающим устройством, вводится 350 г (35%) дизельного топлива и 100 г (10Ъ) эмульгатора, предварительно приготовленного на основе кубовых остатков синтетических жирных 40 кислот, и 10 r (1Ъ) битумного структурообразователя.

Смесь перемешивается в течение

30-40 мин. Затем вводится 20 г (2Ъ) хлористого кальция и 350 г (35%) во- 4 ды, производится перемешивание смеси в течение часа. В полученную эмульсию вводится предварительно модифицированный минерал (палыгорскит) в количестве 5 г (0,5%) при непрерывном перемешивании в течение 15-20 мин.

Затем добавляется барит в количестве 51 г (5,1Ъ) ° Вслед за утяжелителем. вводятся в смесь алкилсульфаты в количестве 5 г (0,5%) и высшие жифные спирты в качестве пеногасителя в количестве 1 г (0,1Ъ).

Введенный в эмульсию эмульгатор содержит 2,5% кубовых остатков СЖК, омыленных 4Ъ СаО и 0,2Ъ едкого натра в присутствии 5Ъ воды и 4% дизтопли- ф) ва.

Модифицированный минерал представляет собой палыгорскит, взятый в количестве 5 г (0,5%),обработка которого производится в углеводородной сре- Я де (дизтопливе), взятом в количестве

10 г (1%), спиртовым раствором диметилалкилбензиламмонийхлорида в ко-, личестве. 1 г (0,1%).

Пример 2. B емкость, содержащую 150 г (15Ъ) дизельного топлива, вводится 140 г (14%) эмульгатора на основе кубовых остатков СЖК и 30 r (3%-) битумного структурообразователя при непрерывном перемешивании в течение i ч. В полученную смесь добавляют 140 r (14Ъ) воды,и 30 г (ЗЪ) хлористого кальция с последующим перемешиванием в течение 40 мин.

В пблученную эмульсию вводится

5О г (5Ъ) предварительно модифицированного монтмориллонита, 416 r (41,6%) барита, 7 г (0,7Ъ) вторичных алкил- . сульфатов и 2 г (0,2%) высших жирных спиртов.

Приготовленный эмульгатор на основе кубовых остатков СЖК содержит

78 г (7,8%) последних, 25 г (2,5%) окиси кальция, 4 r (0,4Ъ) едкого натра, 10 г (1".o-) воды и 10 г (1%) дизельного топлива.

Модифицированный монтмориллонит в своем составе содержит 50 г (5Ъ) монтморилЛонита, модифицированного спиртовьм раствором четвертичной соли аммония, содержащим 8 r (0,8%) последнего в 40 г (4Ъ) дизельного топлива.

Пример 3. В емкость вводится 150 г (15%) дизтоплива и эмульгатор, предварительно Ilpk отовленный на основе кубовых остатков C)KK, в количестве 50 r (5%), битумный структурообразователь в количестве 10 г (1%). Смесь перемешивается в течение часа, затем в нее добавляется 200 г (20%) воды и 60 r (6%) хлористого кальция, снова смесь перемешивается в течение 40 мин.

В полученную эмульсию при непрерывном перемешивании на протяжении 20-30 мич вводится предварительно модифицированный минерал, т. е.природная смесь палыгорскита с монтмориллонитом в количестве 30 r (3";.) и смесь перемешивается в течение 1 ч. Вслед за этим вводится мел в количестве

212 r (21,2Ъ), при этом прсизвсдится непрерывное перемешивание и затем добавляются в эмульсию вторичные алкилсульфаты в количестве 10 r (1%) и ВЖС вЂ” 3 г (0,3%). Вводимый в эмульсию эмульгатор содержит 10% кубсвых остатков СЖК, омыленных 5,0% СаО и

0,4% едкого натра в присутствии 5% во;ы и 4% дизтоплива.

Модифицирова .ный минерал представляет собой природную смесь палыгорскита и монтмориллонита, взятого в количестве 30 г (3%), обработка которого производится в дизтопливе, взятом в количестве 60 r (6%), спиртовым растворсм диметилалкилбензилам806731 монийхлоридом, взятым в количестве

10 г (1%).

В табл. 2 приведены составы промывочной жидкости на основе эмульсии, в табл. 3 — ее технологические параметры .

Как виднб из табл. 2 и 3, эмульсии приведенных составов характеризуются низкой фильтрацией, могут утяжеляться вплоть до 2,0 г/см,сохраняя при этом 3 агрегативную устойчивость. Эмульсия, выдержанная в автоклаве в течение 20 ч при 200 С и давлении, равном 500 атм, не теряет своей агрегативной устойчивости, что говорит о высокой термостабильности эмульсий.

Предлагаемая эмульсия имеет сле- 15 дующие преимущества:

1.Обладает -высокими корко- и структурообразующими свойствами, что обусловлено, во — первых, особенностью кристаллохимического строения слоис- 2О тых минералов, используемых в предла гаемой эмульсии,и, во — вторых, высокой степенью гидрофобизации этих минералов в неполярной среде четвертичными солями аммония . Высокие струк- 5 турообразующие свойства системы обусловлены присутствием органофильных минералов и битума, способных образовывать взаимопрониканщие сетчатые структуры.

Т а б л и ц а 1

,Термообработанные синтетические жирные кислоты

С и выше

Продукт от твердой до мазеоб разной консистенции от коричневого до темно-коричневого

Продукт от твердои до мазеобразной консистенции от светло-.коричневого до коричневого

Продукт от твердой до мазеобразной консистенции от темнокоричневого до черного.Показатели

Не менее 70

50-70

70" 90

Не более 4 0

Не менее 77

Не более 0,5

Не более 40

Эфирное число, мг КОН/г

Содержание воды,Ъ.

Не более О, 5

Не более 0,5

Таблица2

Компоненты

Нефтепродукт (дизельнбе топливо) 20,0

25 0

40,0

Вода

40,0

15,0 25,0

2 5

7,8

Кубовые остатки СЖК

10,0

Кислотное число, мг.КОН/r

Содержание жирных кислот, Ъ

2,Высокая удерживающая .:нособность эмульсии, обусловлен иная t2e структури.рующими свойствами, позволяет утяжелять ее вплоть до 2,0 г/см .

3. Промывочная жидкость на основе обратной эмульсии отличается повышенной термостабильностью и устойчивостью к действию высоких давлений, что позволяет успешно использовать ее при бурении глубоких скважин.

Использование промывочной жидкости предлагаемого состава поз воляет качественно вскрывать продуктивные горизонты, сократить роки освоения скважин, повысить технико-зкономические показатели бурения (повышается проходка на долото, механическая скорость бурения). Эмульсия также может использоваться при капитальном и подземном ремонте скважин для их глушения.

Предлагаемая промывочная жидкос=ь прошла испытания на 17 объектах при вскрытии продуктивных горизонтов бурением на глубине 2000-4500 м с мощ- ностью пласта в среднем 400 м и при глушении 8 скважин на предприятиях объединения "Укрнефть", при этом получен значительный экономичс "кий эфФект.

806731

Продолжение табл. компоненты

Битумный структурообразователь

1,0

3,0

5,0

3,0

510

0,5

Четвертичные соли аммс ни я

1,0

6,0

3,0 2,0

Хлористый кальции

5,0

2,5

4,0

1,5

0,4

Едкий натр

0,2

1,0

0,7

0,5

Ллкилсул фаты

Высшие жирные спирты

0,3

0,2

0,1

5,1

2 хх

41,6

Утяжелитель 1 аблица3

3 удельный вес, г/см

Вязкость условия, С

1,10 2,0 1, 30

185 25) 180

280

250 270

20,0-40,0

15,0-40,0

2,5"10,0

1,0-5,0

0 5-5,0

C ii-1i0

Минералы слоистого или слоисто-ленточного строения

Окись кальция (активность не менее 50Ъ) Утяжелитель — барит. хх Утяжелитель - мел.

Статическое напряжение сдвига, мг/см

Фильтрация, см /ЗО мин

Стабильность, г/см

Предельное напряжение пробоя, В

Формула изобретения

Промывочная жидкость на основе обS0 ратных эмульсий, содержащая нефть . или нефтепродукты, воду, вещеатва, поставляющие ионы кальция, дисперсные минералы, высшие жирные кислоты, едкий натр и четвертичные соли аммония, о т л н ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения корко- и структурообразующих свойств стабильности эмульсии при высоких температуре и давлении, она содержит в качестве 50. высших жирных кислот кубовые остатки синтетических жирных кислот, в качестве дисперсных минералов - минералы слоистого или слоисто-ленточного строения, а также алкилсульфаты, 65

9/13 30/40 25/35

0 0,5 0,5

0 0 0 высшие жирные спирты, барит или мел при следующем соотношении компонентов, вес.Ъз

Нефть или нефтепродукт (дизельное топливо}

Вода

Кубовые остатки синтетических жирных кислот

Битумный ст1.Уктурообразователь

Минералы слоистого или слоистоленточного строения

Четвертичные соли аммония

2,0.-6,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Хлористый кальций

Окись кальция (активность не менее 50%)

Едкий натр

Аякилсульфаты .Высшие жирные спирты

Бархт или мел

2,5-5,0

0,2-1,5

0,5-1,0

0,1-0i3

5-45

806733

1. Патент СРР 9 43699, кл. 5 а 21/04, 1966.

2. Патент ГДР Р 79984, кл. 5 а 21/04, 1971.

3. Авторское свидетельстьо СССР

9 234285, кл. Е 21 В 21/04, 1967.

4; Патент Франции 9 1581186, кл. Е 21 В, 19F9.

5. Патент США Р 2861042, кл.. 252-85, 1958 (прототип).

Составитель М.Бабминдра

Редактор Г.Волкова Техред М.Рейвес Корректор H.Áàáèíåö

Заказ 176/43 Тираж 695 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