Применение гидрофобных смешанных гидроксосоли 2- и 3- валентных металлов в качестве средства для регулирования текучих свойств инвертной жидкости типа воды в масле для бурения
Изобретение относится к нефтеи газодобывающей промышленности и применимо для регулирования текучих свойств буровых растворов. Объектом изобретения является применение гидрофобных смешанных гидроксосолей ионов 2- и 3-валентных металлов общей формулы M(ll)i-xM(ll)x(OH)2Ax пН20, где М(11) - по крайней мере один ион 2-валентного металла, М(Ш) - по крзйней мере один ион 3-вглентного металла; А - один эквивалент анионов однои/или двухосновной кислоты, имеющей по крайней мере частично четко выраженные олеофильные свойства; х - число между 0,01-0,5; п - число между 0 и 20, в качестве средства для регулирования текучих свойств инвертной жидкости типа воды s масле для бурения. 2 табл. СП
союз соВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю С 09 К 7/08
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г г
К ПАТЕНТУ (86) PCT/EP 90/00683 (27.04,90) (21) 5010609/03 (22) 05.11,91 (46) 30.08.93. Бюл, М 32 (31) Р 3914961. 1 (32) 06.05.89 (33) ОЕ (71) Хенкель КГаА (DF} (72) Хельмут Зндрес, Хайнц Мюллер, КлаусПетер Херольд, Ангела Ханзсн и Гюнтер
Гайсмар (DE) (56) Гокунов В,И.,Хейфец И.Ь. Гидрофобноэмульсионные буровые растворы, М.: Недра 1983, с,13.
Райхле В.Т. Anionic Oay Minerals.
Cherntech, январь, 1986, с,58-63, (54) ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОФОБНЫХ СМЕШАННЫХ ГИДРОКСОСОЛИ 2- И 3-ВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ В КАЧЕСТВЕ
СРЕДСТВА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕКУЧИХ СВОЙСТВ ИНВЕРТНОЙ ЖИДКОСТИ
ТИПА ВОДЫ В МАСЛЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ
Изобретение относится к нефте-газодобывающей промышленности, а именно к средствам для регулирования текучих свойств неводных жидких фаз, в частности к гидрофобным смешанным гидроксосолям ионов 2- и 3-валентных металлов в качестве средства для регулирования текучих свойств инвертной жидкости типа воды в масле для бурения, Задачей изобретения является предоставление менее опасных в отношении окружающей среды средств для регулирования текучих свойств инертной жидкости типа воды в масле для бурения, которые, однако, на практике являются, по
„„Я2„„1838370 А3 (57) Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и применимо для регулирования текучих свойств буровых растворов. Обьектом изобретения является применение гидрофобных смешанных гидроксосолей ионов 2- и 3-валентных металлов общей формулы
M(ll)1-х M(ill)x(OH}zAx и Н20, где M(il) — по крайней мере один ион 2-валентного металла, М(!! г) — по крайней мере один ион 3-валентного металла; А — один эквивалент анионов одно- и/или двухосновной кислоты, имеющей пс крайней мере ча. стично четко выраженные олеофильные свойства; х — число между 0,01 — 0,5; и — число между 0 и 20, в качестве средства для регулирования текучих свойств инвертной жидкости типа воды в масле для бурения. 2 табл. крайней мере, равноценными с известными QQ с редствами. 6д
Указанная задача решается применением гидрофобных смешанных гидроксосолей ионов — 2- и 3-валентных металлов общей формулы
М(И) -хМ(Ш)х(ОНЬ х п Нго. о где М(1Π— ло крайней мере, один ион 2-ее- !)» лентного металла;
М(Ш) — по крайней мере, один ион 3-валентного металла;
А — один эквивалент анионов однои/или двухосновной кислоты, имеющей, по крайней мере, частично четко выраженные олеофильные свойства; х — число между 0,01-0,5;
1838370 и — число между О и 20, в качестве средства для регулирования текучих свойств инвертной жидкости типа воды в масле для бурения.
Анионы кислот с четко выраженным олефильным характером необходимы для обеспечения гидрофобности соединений вышеуказанной общей формулы. Гидрофобный характер проявляется уже при использовании 2-3 вес. :(в пересчете на общее 10 количество твердого вещества) аниона кислоты с четко выраженным олеофильным характером, Гидрофобным в смысле изобретения является такое твердое вещество; которое при 15 следующем опыте более чем на 90 j диспергируется в масляной фазе: 1 г исследуемого соединения подают в 50 мл полностью обессоленной воды, содержащейся в стакане емкостью 100 мл. На водную фазу слоем 20 подают 5 мл силиконового масла (напр., торговый продукт "Байсилон" фирмы Байер
АГ, ДЕ), и обе фазы смешивают с использованием магнитной мешалки. Гидрофобная часть твердого вещества диспергируется в 25 масляной фазе, которая при поглощении большого количества твердого вещества может образовать комки, осаждающиеся на дне стакана.
8 качестве ионов 2-валентного металла 30
M(U) предпочтительно используют магний, кальций, барий или цинк или любые смеси данн61х металлов.
В качестве ионов 3-валентного металла
М(1И) предпочтительно используют алюми- 35 ний и/или железо.
Остаток А представляет собой анионы олеофильных органических соединений, имеющих, по крайней мере, одну солеобразующую кислотную группу. Пригодной кис- 40 лотной группой является карбоксильная группа. Однако, изобретение не ограничено на данные соединения. Кроме таких остатков карбоновой кислоты пригодны и остатки
: гетероорганических кислот, причем, в част-..45 ности; возможно использование гетероорганических кислот на основе серы и/или фосфора. При этом верно следующее, Своим ядром кислотной группы кислотный. остаток может быть связанным непос- 50 редственно с олеофильной основной структурой. Однако, в частности, в случае многоосновных кислотных групп образующий анионы кислотный остаток может быть связанным с олеофильным органическим 55 остатком также через гетероатомы, напр., атом кислорода, Последняя воэможность имеет значение а частности в случае многоосновных. кислот, напр., сульфокислот или фосфоновых кислот, которые тогда также можно использовать в форме их кислот сложных эфиров, имеющих четко выраженный олеофильный характер.
Таким образом, в общем верно, что твердые вещества вышеуказанной формулы предпочтительно являются соединениями, в которых гидрофобизирующие анионные кислотные остатки А получают из соединений общей формулы R-Х(а) и/или R-О-У (б), причем R означает четко выраженный олеофильный углеводородный остаток, имеющий, по крайней мере, 6 атомов углерода, Х вЂ” анионный остаток кислотной группы, предпочтительно представляющий собой—
СООН, -ЗОзН и/или -РОзНй, Y может означать анионный остаток группы -ЯОзН и.:
-P0aHR; причем R, означает водородный или углеводородный остаток, в частности, алкил, имеющий число атомов углерода до
20.
Особенно пригодным анионами А кислоты являются анионы кислот общих формул (а) и/или (б), причем R означает. неразветвленный или разветвленный, ненасыщенный или насыщенный алкил и/или аралкил. Данные углеводородные остатки также могут быть замещенными. Пригодными заместителями являются, в частности, гидроксильная группа и/или тиольная группа аминогруппа. При этом R являясь одним из вышеуказанных углеводородных остатков, имеет 8-36 атомов углерода, 8 частности используют соответствующие карбоновые кислоты естественного или синтетического происхождения, причем особое значение могут иметь смеси карбоновых кислот естествен но ro и роисхождения. В каждом случае остаток А является гидрофобизирующим анионным остатком малотоксичных соединений, не вредящих окружающей среде.
Общеизвестно, что инвертные жидкости типа воды в масле для бурения состоят иэ трехфазной системы, включающей масло, воду и твердые вещества в виде мелких частиц. Для стабилизации водной фазы, тонкодиспергированной в масляной фазе, и для стабилизации общей системы, а также для регулирования желаемых эксплуатационных свойств данные жидкости содержат ряд добавок, в частности эмульгаторы, наполнители, обеспечивающие выполнение сплошного жидкостного слоя вещества, щелочные агенты, регуляторы вязкости и т.п.
Предлагаемое средство, так же как и гидрофобные бентониты, известным образом добавляют к инвертной жидкости типа воды в масле для бурения в тонкораспределенной форме. Его количество обычно составляет примерна 0,5-5 от веса
1838370 масляной фазы жидкости для бурения, предпочтительно примерно 0,8-3,5 (, Нижеследующие примеры поясняют применение гидрофобных смешанных гидроксосолей 2- и 3-валентных металлов вы5 шеуказанной общей формулы в качестве средства для регулирования текучих свойств укаэанных ниже, инвертных жидкостей А и Б типа воды в масле для бурения.
Инвертная жидкость А типа воды в мас- 10 ле для бурения
168 г дизельного масла
6 r эмульгатора для эмульсий типа воды в масле (марки Invermui фирмы М(Baroid, США)
3 г извести
6 r органофильного лигнита (марки Duratone фирмы NL Harold. США}
3 r эмульгатора для эмульсий типа воды в масле (марки EZ-mul NT фирмы М1
ВагоЫ, США)
73 r раствора хлористого кальция
470 r барита
Инвертная жидкость Б типа воды в масле для бурения 200 мл эфирного масла (изо- 25 бутилолеата на основе бедного эрукой сурепного масла)
50,9 мл воды
1,9 г диэтаноламина
7,8 г обеспечивающего выполнение 3р сплошного жидкостного слоя вещества
7,5 r эмульгатора для эмульсий типа воды в масле (марки EZ=mul NT фирмы М(ВагоЫ, США)
326 r барита 35
17,5 г хлорида калия
В качестве средства для регулирования текучих свойств жидкостей для бурения используют:
Модифицированный лауриновой кисло- 4р той торговый гидротальцит (средство I)
Данное средство получают следующим образом: 200 г торгового гидротальцита суспендируют в 1 л изопропанола. 132 г лауриновой кислоты растворяют в 1 л изопропанола 45 (насколько это возможно) и добавляют к суспензии гидротальцита. Полученную суспенэию перемешивают при комнатной температуре в течение 4 ч, затем нагревают с обратным холодильникомвтечениечаса. Послеэтоготвердое 50 вещество выделяют путем фильтрации, промывают изолрапанолом и сушат в сушильном шкафу при температуре 110ОС, Модифицированный стеариновой кислотой торговый гидротальцит (средство ll) 55
Данное средство получают следующим образом:
200 r торгового гидротальцита суспендируют в 1 л изопропанола. 187 г стеариновой кислоты растворяют в 1 л изопропанола (насколько это возможно) и добавляют к суспензии гидротальцита. Полученную суспензию перемешивают при комнатной температуре в течение 4 ч, затем нагревают с обратным холодильником в течение часа. После этого твердое вещество выделяют путем фильтрации, промывают изопропанолом и сушат в сушильном шкафу при температуре
110 С.
Торговый гидротальцит, модифицированный технической смесью жирных кислот, получаемых в результате расщепления сурепного масла (средства 1И, IV и \I)
Данные средства получают следующим образом:
Средство II I.
К 315,5 г технической смеси жирных кислот, получаемых в результате расщепления суреп ного масла, добавля ат 200 г торгового гидротальцита и размешивают. Получаемое полутвердое комковатое вещество дополнительно сушат в сушильном шкафу при температуре 110 С, Средство! Ч;
К 155,6 г технической смеси жирных кислот, получаемых в результате расщепления сурепного масла, добавляют 400 гторгового гидротальцита и размешивают, Получаемое полутвердое комковатое вещество дополнительно сушат в сушильном шкафу при температуре 110 С, Средство V:
К 1800 мл воды добавляют 200 r технической смеси жирных кислот, получаемых в результате расщепления суреп ного масла, и
500 r 50 вес, -ного натрового щелока. К получаемой смеси при размешивании и комнатной температуре каплями добавляют раствор 230 г гексагидрата нитрата магния и 169
r нонагидрата нитрата алюминия в 630 r воды (пенообразование), По окончании добавления продолжают перемешивать при температуре
65 С в течение 4 ч, промывают водой и сушат в сушильном шкафу при температуре 110 С.
Модифицированная стеаратом цинка гидроокись алюминия {средство Vl)
Данное средство получают следующим образом:
Смесь 22,5 гидроокиси алюминия и 100 r стеарата цинка расплавляют при температуре
125-130 С и держат при данной температуре в течение часа. Охлажденную массу размельчают.
Модифицированный додецилбензолсульфокислотой торговый гидротальцит (средство Vll)
Данное средство получают следующим образом:
100 г торгового гидротальцита суспендируют в 1 л воды и добавляют 67,2 г доде1838370 цилбензолсульфокислоты. Полученную суспензию перемешивают при комнатной температуре в течение часа, твердое вещество отсасывают, промывают водой и сушат.
Модифицированный сложным моноэтиловым эфиром фосфо1ноуксусной кислоты торговой гидротальцит (средство VIII)
Данное средство получают следующим образом:
410 г гексагидрата нитрата магния и 300 г нонагидрата нитрата алюминия растворяют в 8000 г полностью обессоленной воды (раствор !). Кроме того, 448 r 50 вес, 7-ного натрового щелока и 160 г безводного карбоната натрия растворяют в 8000 г полностью обессоленной воды (раствор ll). Каждый из растворов I и Н по двум. ветвям V-образной трубы подают в сосуд, образующийся осадок гидротальцита отсасывают и промывают полностью обессоленной водой.
Полученный пастообразный продукт, имеющий содержание твердого вещества примерно 25 вес. о/ (определенное путем сушки при температуре 110 С), не подвергают дополнительной сушке с тем, чтобы тонкие первичные частицы далее не агломерировались.
100 г получаемой вышеописанным образом пасты суспендируют в 250 мл полностью обессоленной воды. и при комнатной температуре добавляют 2,5 г сложного моноэтилового эфира фо=фоноуксусной кислоты. Полученную смесь перемешлвают при комнатной температуре в течение часа, фильтруют, промывают водой л сушат в сушильном шкафу при температуре 110 С.
Модифицированный 1-оксистеариновой кислотой торговый гидротальцит (средство IX)
Данное средство получают следующим образом:
410 гтексагидрата нитрата магния и 300 г нонагидрата нитрата алюминия растворяют в 8000 г полностью обессоленной воды (раствор !). Кроме того, 448 r 50 вес. j>-ного натрового щелока и 160 г безводного карбоната натрия растворяют в 8000 r полностью обессоленной воды (раствор II). Каждый из растворов и !! no двум ветвям Ч-образной трубы подают в сосуд, образующийся осадок гидротальцита отсасывают и промывают полностью обессоленной водой.
Полученный пастообразный продукт, имеющий содержание твердого вещества примерно 25 вес.7 (определенное путем сушки при температуре 110 С), не подвергают до5 полнительной сушке стем, чтобы первичные частицы далее не агломерировались.
100 r получаемой вышеописанным образом пасты суспендируют в 250 мл полностью обессоленной воды, и при комнатной
10 температуре добавляют 5 r 12-оксистеариновой кислоты, Полученную смесь перемешивают при комнатной температуре в течение. часа, фильтруют, промывают водой и сушат в сушильном шкафу при температу15 ре 110 С.
Пример 1. К инверсной жидкости А типа воды в масле для бурения добавляют 2 г приведенного в табл.1 средства, а затем определяют следующие параметры:
20 Пластическую вязкость в сп, предел текучести в фунт/100 фут2 и количество образовавшегося геля в фунт/100 фут2 по истечении 10 с и 10 мин, причем первая величина в таблице 1 относится к значению
25 после получения жидкости, а вторая величина — к значению после 16-часового старения при 121 11оС, Пример 2, К инвертной жидкости Б типа воды в масле для бурения добавляют
30 1,5 г приведенного в таблице 2 средства, а затем описанным в примере 1 образом определяют указанные параметры.
Результаты приведены в табл.2.
Формула изобретения
35 Применение гидрофобных смешанных гидроксосолей ионов 2- и 3-валентных металлов общей формулы
М(!!)1-х M(lll)x (ОН)2Ах и Н20, где M(ll) — по крайней мере один ион 2-ва40 лентного металла;
М(!!!) — по крайней мере один ион 3-валентного металла;
А — один эквивалент анионов однои/или двухосновной кислоты, имеющей по
45 крайней мере частично четко выраженные олеофильные свойства; х — число между 0,01-0,5;
n — число между 0 и 20, 50 в качестве средства для регулирования текучих свойств инвертной жидкости типа воды в масле для бурения.
1838370
Таблица 1
* Бентонит Gettone/ продукт фирмы NL Вагоо14, США/, гидрофобированный четвертичными аммониевыми солями
1 фунт/100фунт = 0,005 г/см
Таблица 2
* Бентонит Gettone п/продукт фирмы и Ваго14, США, гидрофобированный четвертичными аммониевыми солями
Составитель С. Кулакова
Техред ММоргентал " Корректор А. Козориз
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2903 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобратениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
