Эмульгатор инвертных эмульсий, используемых, преимущественно, в нефтедобыче

Изобретение относится к рецептуре эмульгаторов инвертных эмульсий и предназначено для получения однородной смеси несмешивающихся жидкостей, в основном водонефтяных эмульсий. Эмульгатор содержит активное вещество на основе таллового пека, обработанного триэтаноламином (ТЭА) при массовом соотношении пек: ТЭА, равном 1:0,1÷0,25, и дополнительно обработанный моноэтаноламином (МЭА) при массовом соотношении пек: МЭА, равном 1:0,01÷0,025 и/или диэтаноламином (ДЭА) при массовом соотношении пек: ДЭА, равном 1:0,01÷0,025. Концентрация указанного активного вещества в углеводородном растворителе составляет 20-80 мас.%. Технический результат заключается в улучшении эмульгирующей способности эмульгатора за счет повышения стабильности эмульсии и ее устойчивости к воздействию сероводорода. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к рецептуре эмульгаторов инвертных (обратных) эмульсий и может быть использовано при получении однородной смеси несмешивающихся жидкостей, таких как нефть и вода, масло и вода и др., применяющихся, преимущественно, в нефте- и газодобывающей промышленности.

Изобретение также может быть использовано для приготовления эмульсий, применяемых в нефтехимической, химической, лесохимической и других отраслях промышленности.

Инвертные (обратные) эмульсии представляют собой полидисперсные системы, внешней (дисперсионной) средой которых является углеводородная жидкость, а внутренней (дисперсной) фазой - вода или водные растворы солей, кислот, щелочей.

Для придания эмульсии устойчивости в ее состав входит эмульгатор, от вида которого зависит тип эмульсии и ее свойства. Характер поведения частиц в дисперсных системах определяется их размером и разностью плотностей частиц и среды. Чем больше разница между плотностью внутренней (водной) фазы гидрофобной эмульсии и внешней (углеводородной) средой, тем менее устойчивы эмульсии, т.к. усиливается процесс седиментации частиц внутренней фазы.

В стабилизации гидрофобных эмульсий основную роль играет эмульгатор - поверхностно-активное вещество (ПАВ), способное снизить межфазное поверхностное натяжение на границе углеводородная жидкость - водная фаза таким образом, чтобы при интенсивном перемешивании частицы водной фазы стремились образовать капельки в углеводородной среде. При этом эмульгатор несет наибольшую ответственность за тип, устойчивость и структурно-механические показатели эмульсии.

Известен эмульгатор для получения обратных эмульсий - эмультал, представляющий собой продукт взаимодействия дистиллята таллового масла и триэтаноламина [1].

К недостаткам указанного известного эмульгатора относится низкая эмульгирующая способность, высокая температура застывания, а также ограниченность сырьевой базы - таллового масла, и его высокая стоимость.

Известен ряд эмульгаторов для инвертного бурового раствора, активная основа которых представляет собой талловый пек, обработанный медно-аммиачной солью [2], или талловый пек, омыленный углекислым натрием [3]. Указанные эмульгаторы обеспечивают повышение термостойкости инвертных буровых растворов.

Однако стабильность и реологические свойства эмульсий, получаемых с использованием указанных известных эмульгаторов и пластовых вод высокой минерализации, сильно зависит от содержания в водной фазе солей жесткости (кальция и магния) и поэтому может изменяться в широких пределах, что иногда приводит к потере стабильности эмульсии и непрогнозируемому изменению вязкости из-за образования кальциевых или магниевых солей карбоновых кислот, входящих в состав эмульгаторов.

Также известно водорастворимое неионогенное поверхностно-активное вещество, которое получают путем обработки таллового пека окисью этилена [4]. Указанное ПАВ рекомендуется для использования в качестве эмульгатора для эмульсий типа масло-вода.

Недостатком указанного известного эмульгатора является сложность его получения, вследствие необходимости ведения процесса при повышенной температуре и повышенном давлении.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является эмульгатор инвертных эмульсий "Тарин", представляющий собой 60%-ный раствор таллового пека в керосине или катализате реформинга нефти [5]. Указанный эмульгатор относится к кислотным и предназначен для приготовления технологических жидкостей, в частности, жидкостей глушения, применяемых в нефтяной и газовой промышленности.

Однако указанный известный эмульгатор не лишен ряда недостатков, а именно:

- эмульсии, приготовленные с его использованием, характеризуются невысокой стабильностью из-за недостаточных стабилизирующих свойств "Тарина" и из-за образования в таких эмульсиях коагуляционной структуры, поэтому эти эмульсии могут использоваться при температуре не выше +60°С;

- кроме того, "Тарин" не рекомендуется использовать в технологических жидкостях, содержащих мелкодисперсный наполнитель, т.к. он не обеспечивает седиментационную устойчивость таких жидкостей;

- вместе с этим, "Тарин" неустойчив к воздействию сероводорода в больших его количествах, что отрицательно влияет на устойчивость эмульсии в этих условиях.

Технический результат обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в улучшении его эмульгирующей способности за счет повышения стабильности эмульсии, а также ее устойчивости к воздействию сероводорода.

Дополнительным техническим результатом является расширение ассортимента эмульгаторов.

Указанный технический результат достигается предлагаемым эмульгатором, содержащим активное вещество на основе талового пека и углеводородный растворитель, при этом новым является то, что в качестве активного вещества на основе таллового пека эмульгатор содержит талловый пек, обработанный триэтаноламином ТЭА при массовом соотношении пек: ТЭА как 1:0,1÷0,25, и дополнительно обработанный моноэтаноламином МЭА при массовом соотношении пек: МЭА как 1:0,01÷0,025 и/или диэтаноламином ДЭА при массовом соотношении пек: ДЭА как 1:0,01÷0,025, при этом концентрация указанного активного вещества в углеводородном растворителе составляет 20-80 мас.%.

В преимущественном варианте выполнения в качестве углеводородного растворителя используется растворитель, содержащий до 50 мас.% низших ароматических углеводородов.

Достигаемый технический результат обеспечивается за счет следующего.

Благодаря тому, что в качестве активного вещества используется талловый пек, обработанный триэтаноламином (ТЭА), при заявленном соотношении компонентов, обеспечивается образование в ходе реакции моноэфиров триэтаноламина жирных и смоляных кислот и, как следствие, это придает эмульгатору хорошую эмульгирующую способность и нечувствительность эмульгатора к солям магния и кальция, а также сероводороду.

Дополнительная обработка таллового пека моноэтаноламином (МЭА) и/или диэтаноламином (ДЭА) при их заявленном компонентном соотношении приводит к образованию соответствующих алкилоламидов жирных и смоляных кислот, входящих в состав таллового пека, что обеспечивает высокую стабильность обратной эмульсии и повышает ее устойчивость к сероводороду.

Для приготовления предлагаемого эмульгатора были использованы следующие вещества:

- талловый пек (ТУ 13-4000177-184-84) побочный продукт, получаемый в процессе переработки целлюлозы сульфатным способом из древесины путем сбора, нейтрализации и ректификации выделяющихся смол. Он является плавким остатком от ректификации. Представляет собой густую, малоподвижную массу темного цвета с температурой размягчения 25-43°С; кислотное число 30-40 мг КОН/г, число омыления 90-120 мг КОН/г; средняя молекулярная масса 550; он содержит до 15% смоляных и жирных кислот, до 50% эфиров, 10-15% дитерпеновых спиртов (бегеновый, лигноцериловый, цериловый и др.), 6-8% стеринов, окисленные вещества;

- триэтаноламин (ТУ 6-09-2448-91);

- моноэтаноламин (ТУ 6-09-2447-91);

- диэтаноламин (ТУ 6-09-2652-91);

- углеводородный растворитель: керосин, дизельное топливо, нефрас, легкая смола пиролиза, толуолбензольная фракция и т п.

Предлагаемый эмульгатор готовили следующим образом.

Пример 1.

В трехгорлую колбу (V=250 мл), снабженную мешалкой, термометром, капельной воронкой, насадкой Дина-Старка и нисходящим холодильником, загружают 100 г таллового пека и дозируют 1,0 г моноэтаноламина, 1,0 г диэтаноламина и 10,0 г триэтаноламина. Реакционную массу нагревают до температуры 160-180°С и выдерживают при данной температуре и при перемешивании в течение ˜6 часов. Выделившуюся воду сливают. Смесь охлаждают до температуры 40-60°С и добавляют в нее при перемешивании керосин в массовом соотношении 1:1 для получения 50%-ного раствора эмульгатора. Полученный эмульгатор перемешивают в течение 30 минут, затем сливают в тару.

Пример 2.

В трехгорлую колбу (V=250 мл), снабженную мешалкой, термометром, капельной воронкой, насадкой Дина-Старка и нисходящим холодильником, загружают 100 г таллового пека и дозируют 2,5 г диэтаноламина и 10,0 г триэтаноламина. Реакционную массу нагревают до температуры 160-180°С и выдерживают при данной температуре и при перемешивании в течение ˜6 часов. Выделившуюся воду сливают. Смесь охлаждают до температуры 40-60°С и добавляют в нее при перемешивании дизельное топливо в массовом соотношении 0,5:1 для получения 33%-ого раствора эмульгатора. Данный состав перемешивают в течение 30 минут, затем сливают в тару.

Предлагаемые эмульгаторы с другим соотношением компонентов готовят аналогичным образом.

В лабораторных условиях с использованием предлагаемого эмульгатора была приготовлена, с целью исследования ее свойств, инвертная эмульсия, которая может использоваться как жидкость глушения, так и в качестве бурового раствора.

Инвертную эмульсию готовят следующим образом.

В мерный цилиндр наливают минерализованную воду до метки 100 см3, перемешивают и переливают в капельную воронку. 20 см3 гексановой фракции помещают в градуированную пробирку, добавляют 5 см3 заявляемого эмульгатора, перемешивают и переливают в стакан. Стакан закрывают крышкой с отверстиями для вала мешалки и наконечника капельной воронки. В стакан опускают насадку мешалки так, чтобы расстояние от лопастей мешалки до дна стакана составляло 1-3 мм. В боковое отверстие крышки стакана вставляют наконечник капельной воронки. Включают мешалку и открывают кран воронки. Скорость подачи водной фазы 15 мин. После введения водной фазы образовавшуюся эмульсию перемешивают 5-7 мин.

В лабораторных условиях определяли следующие свойства приготовленных инвертных эмульсий: устойчивость к расслоению, термостабильность, устойчивость к воздействию сероводорода.

Устойчивость к расслоению и термостабильность определяли следующим способом.

В две стеклянные пробирки наливают по 15 см3 эмульсии и герметично закрывают пробками. Первую пробирку оставляют при комнатной температуре на 24 часа. Эмульсия считается устойчивой, если в течение указанного времени в пробирке не наблюдается расслоения эмульсии на водную и органическую фазы.

Вторую пробирку помещают в термостат, нагретый до +80°С. Эмульсия считается термостабильной, если в течение 8 часов не наблюдается ее разрушения.

Устойчивость к воздействию сероводорода определяли следующим способом.

Эмульсию, приготовленную вышеприведенным способом, насыщали сероводородом из аппарата Кипа (до появления постоянного проскока H2S через слой эмульсии). Насыщенную сероводородом эмульсию направляли на испытания: устойчивость к расслоению (см. выше).

Полученные данные приведены в таблице.

Из результатов таблицы следует, что при использовании компонентов в предлагаемом эмульгаторе в соотношении ниже заявляемых (см. опыт 7) не обеспечивается стабильность инвертной эмульсии, а использование соотношение компонентов выше заявляемого приводит к неполному расходованию на реакцию этаноламидов (см. опыт 6) и нецелесообразно по экономическим соображениям, поскольку стоимость этаноламинов выше стоимости таллового пека.

Таким образом, предлагаемый эмульгатор обеспечивает получение обратных эмульсий, характеризующихся:

- высокой устойчивостью во времени,

- термостойкостью до +80°С,

- стойкостью к сероводороду даже при его высокой концентрации.

Компоненты, используемые в предлагаемом эмульгаторе, не относятся к разряду дефицитных и имеют относительно низкую стоимость.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Кистер Э.Г. и др. Эмультал - эмульгатор для инвертных эмульсионных буровых растворов. - Бурение, 1974, №12, с.15-18.

2. Авторское свидетельство СССР №1177327, кл. С 09 К 7/06 от 1984 г.

3. Авторское свидетельство СССР №1134594, кл. С 09 К 7/06 от 1983 г.

4. Патент РФ №2153516, кл. С 09 F 1/04 от 1999 г.

5. Орлов Г.А. и др. Применение обратных эмульсий в нефтедобыче, М., Недра, 1991 г., с.42.

Таблица
№ п/пКомпонентный состав активного вещества эмульгатора, гСвойства обратной эмульсии
Талловый пекТриэтанол-аминДиэтанол-аминМоноэтанол-аминУстойчивость эмульсии к расслоению, чТермостабильность эмульсии, чУстойчивость эмульсии к расслоению при насыщении H2S, ч
1100101,01,0>24>8>24
2100102,5->24>8>24
310010-2,5>24>8>24
4100101,01,5>24>8>24
5100251,51,0>24>8>24
6100302,52,5>24>8>24
710050,50,5˜10˜1,5˜8
8100---˜8˜0,5˜1,5
Примечание: В качестве углеводородного растворителя для приготовления эмульгатора в опытах 1, 3, 5, 7, 8 использовали керосин; в опытах 2,4 - дизельное топливо; в остальных опытах - нефрас.

1. Эмульгатор инвертных эмульсий, используемых, преимущественно, в нефтедобыче, содержащий активное вещество на основе таллового пека и углеводородный растворитель, отличающийся тем, что в качестве активного вещества на основе таллового пека эмульгатор содержит талловый пек, обработанный триэтаноламином (ТЭА) при массовом соотношении пек: ТЭА как 1:0,1÷0,25 и дополнительно обработанный моноэтаноламином (МЭА) при массовом соотношении пек: МЭА как 1:0,01÷0,025 и/или диэтаноламином (ДЭА) при массовом соотношении пек: ДЭА как 1:0,01÷0,025, при этом концентрация указанного активного вещества в углеводородном растворителе составляет 20-80 мас.%.

2. Эмульгатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеводородного растворителя используется растворитель, содержащий до 50 мас.% низших ароматических углеводородов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к деэмульгаторам для разрушения водонефтяных эмульсий и удаления воды из нефтепродуктов. .

Изобретение относится к получению инвертных эмульсий, применяющихся при бурении и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин в качестве технологических жидкостей.

Изобретение относится к производству взрывчатых веществ, в частности к эмульгирующему составу для получения эмульсий ВВ. .

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий и может быть использовано при получении однородной смеси двух несмешивающихся жидкостей, таких как нефть и вода, масло и вода и др., применяющихся в нефте- и газодобывающей промышленности.

Изобретение относится к способу получения сложных эфиров жирных кислот и сорбитана и/или их алкоксилированных производных путем взаимодействия жирной кислоты непосредственно с сорбитом в присутствии каталитической системы.

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий для получения однородных смесей несмешивающихся жидкостей, таких как нефть и вода, углеводород и вода, применяемых в технологиях добычи нефти и газа.

Изобретение относится к эмульгатору, входящему в состав взрывчатой эмульсии. .

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий и может быть использовано при получении однородных смесей несмешивающихся жидкостей, таких как нефть и вода, углеводород и вода и др.

Изобретение относится к эмульгаторам, способным образовывать эмульсии типа "вода в масле". .
Изобретение относится к получению эмульгирующих составов, применяемых в производстве взрывчатых веществ эмульсионного типа для горных взрывных работ
Изобретение относится к эмульгирующим составам для изготовления эмульсий «вода в масле», применяемым в производстве эмульсионных взрывчатых веществ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при приготовлении обратных водонефтяных эмульсий, используемых в качестве технологических жидкостей при вторичном вскрытии продуктивного пласта, глушении, ограничении водопритоков, гидроразрыве и перфорации нефтегазовых скважин

Описана косметическая композиция в виде эмульсии Пикеринга типа «масло в воде» для кожи или волос, содержащая микрогелевый эмульгатор типа «ядро-оболочка», ингредиенты масляной фазы и ингредиенты водной фазы, где микрогелевый эмульгатор типа «ядро-оболочка» состоит из сополимера, типично полученного путем полимеризации макромономеров полиэтиленоксида следующей формулы (1), гидрофобных мономеров следующей формулы (2) и сшивающих мономеров следующей формулы (3) в следующих условиях (А) и (В): А) молярное соотношение исходного молярного количества указанного полиэтиленоксида к исходному молярному количеству гидрофобных мономеров составляет 1:10-1:250, (В) исходное количество указанных сшивающих мономеров составляет 0,1-1,5 мас.% относительно исходного количества указанных гидрофобных мономеров; где R1 означает алкил, имеющий 1-3 атомов углерода, и n является целым числом от 8 до 200, X означает Η или СН3; где R2 означает алкил, имеющий 1-3 атомов углерода, и R3 означает алкил, имеющий 1-12 атомов углерода; где R4 и R5 каждый независимо означает алкил, имеющий 1-3 атомов углерода, и m является числом от 0 до 2, где количество микрогелевого эмульгатора типа «ядро-оболочка» составляет 0,01-10 мас.% относительно общего количества композиции в виде эмульсии Пикеринга. Также описан способ получения указанной выше косметической композиции в виде эмульсии Пикеринга типа «масло в воде», включающий: смешивание и диспергирование микрогелевого эмульгатора типа «ядро-оболочка» в воде или ингредиентах водной фазы, добавление ингредиентов масляной фазы и других ингредиентов, и эмульгирование смеси путем перемешивания и приложения усилия сдвига. Также описано применение указанного выше микрогеля типа «ядро-оболочка» в качестве эмульгатора для получения косметической композиции в виде эмульсии Пикеринга типа «масло в воде» для кожи или волос. Технический результат – получение композиции в виде эмульсии с улучшенной стабильностью эмульгирования, с низким раздражением кожи и низким ощущением скрепучести и мучнистости. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 14 табл., 20 пр.

Изобретение относится к способу получения сложных эфиров сорбитана, являющихся поверхностно-активными веществами, который может быть использован в химической промышленности. В предложенном способе получения сложных эфиров жирных кислот и сорбитана растительные масла взаимодействуют непосредственно с сорбитом в присутствии каталитической системы, состоящей из оксикислоты и гидроксида натрия при их молярном соотношении 0,8:1,2-1:2 и при концентрации каталитической системы 2-4 мас. % в расчете на сорбит. Предложен новый эффективный способ получения эфиров сорбитана и жирных кислот с цветностью по шкале Гарднера не выше 5,5. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 32 пр.
Наверх