РЕАГЕНТ, УЛУЧШАЮЩИЙ ТЕКУЧЕСТЬ ИНВЕРТНЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1994 года по МПК C09K7/06 

Изобретение относится к жидким системам для бурения скважин, в частности к средству для придания текучести инвертным жидкостям типа воды в масле для бурения.

Известно средство для придания текучести жидкостям для бурения, в частности инвертным жидкостям типа воды в масле для бурения, содержащее масляный компонент высокой переносимостью окружающей средой, поддающийся биологическому разложению, и смесь диэтаноламида, жирных кислот таллового масла, производного имидазолина и амида, при соотношении масляного компонента к смеси, равном 97: 3 (см. патент CША N 4374737, кл. С 07 К 7/06, 1983).

Как масляные компоненты высокой переносимостью окружающей средой, поддающиеся биологическому разложению, следует рассматривать прежде всего растительные масла, например арахисовое масло, соевое масло, масло льняных семен, кукурузное масло, рисовое масло, или же масла животного происхождения, например китовый жир. Известно, что эти масла являются триглицеридами естественных жирных кислот. Выявилось, что в инвертных жидкостях типа воды в масле для бурения триглицериды подвергаются частичному гидролизу, вследствие чего образуются свободные карбоновые кислоты, реагирующие с всегда имеющимися в таких системах для бурения щелочными компонентами, например, с используемым для защиты от коррозии щелочным агентом, причем образуется соответствующая соль. Однако, как известно, соли сильно гидрофильных оснований и прежде всего имеющихся в маслах естественного происхождения кислот С_12-24 являются соединениями со сравнительно высоким гидрофильно-липофильным соотношением, приводящими к устанавливанию и стабилизации эмульсий типа масла в воде. Образование даже небольшого количества таких эмульсий типа масла в воде отрицательно сказывается на реологических свойствах инвертных жидкостей типа воды в масле для бурения и на эффективности придания текучести таким жидкостям для бурения.

Целью изобретения является повышение эффективности придания текучести инвертным жидкостям типа воды в масле для бурения.

Поставленная цель достигается средством для придания текучести инвертным жидкостям типа воды в масле для бурения, содержащим производное кислоты, в качестве которого оно содержит сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот С₈-С₁₆ или сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот С₁₀-С₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот С₁₈-С₂₀ или сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот С₁₂-С₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот С₁₈-С₂₀, или сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот С₁₄-С₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-не- насыщенных монокарбоновых кислот С₁₆-С₁₈, или сложный метиловый эфир смеси однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот С₁₆-С₂₂, или сложный метиловый эфир смеси однократно и/или многократно-олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот С₁₆-С₂₄.

Предлагаемое средство можно успешно применять при 0-5^оС или при температуре до 250^оС и выше.

Состав смеси насыщенных монокарбоновых кислот С₈-С₁₆ смеси насыщенных монокарбоновых кислот С₁₀-С₂₂ или С₁₂-С₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот С₁₈-С₂₀, смеси насыщенных монокарбоновых кислот С₁₂-С₂₂ или С₁₄-С₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-нена- сыщенных монокарбоновых кислот С₁₆-С₁₈ или С₁₈-С₂₀ и смеси однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот С₁₆-С₂₂ или С₁₆-С₂₄, а также конкретное содержание ненасыщенностей не являются критическими относительно поставленной цели.

Обычно смеси насыщенных и ненасыщенных монокарбоновых кислот содержат примерно 20-80 мас. % однократно олефиново-ненасыщенных компонентов, примерно 5-60 мас. % двукратно олефиново-нена- сыщенных компонентов и в случае необходимости примерно 4-15 мас. % многократно олефиново-ненасыщенных компонентов.

Смеси указанных ненасыщенных монокарбоновых кислот содержат по крайней мере 50 мас. % однократно олефиново-нена- сыщенных компонентов и максимум 40 мас. % двукратно олефиново-ненасыщенных компонентов.

Все указанные смеси могут содержать небольшие количества низших карбоновых кислот (С₆, С₇).

Растительными маслами естественного происхождения при омылении или переэтерификации метанолом образуют сложный метиловый эфир названных смесей карбоновых кислот, например пальмовое масло, арахисовое масло, касторовое масло, сурепное масло, хлопковое масло, соевое масло, подсолнечное масло и льняное масло. Типическим животным материалом для получения сложного метилового эфира соответствующих смесей карбоновой кислоты является ворвань, в частности сельдяной жир.

При получении инвертных жидкостей типа воды в масле для бурения предлагаемое средство можно использовать в количестве, обеспечивающем то, что оно образует большую часть постоянной масляной фазы.

Инвертные жидкости типа воды в масле для бурения, получаемые с использованием предлагаемого средства, имеют следующие реологические свойства: пластическую вязкость примерно 10-60 мПа, предпочтительно примерно 15-40 мПа, предел текучести примерно 25-220 кг/100 м², предпочтительно примерно 50-120 кг/100 м², причем параметры определяют при 50^оС. Для определения данных параметров и используемых при этом методом действительным данные по уровню техники, подробно описываемому в справочнике "Manual of Driling Fluids Technology" фирмы NL-Baroid, Лондон, Великобритания, в частности в главах "Mud Testing - Tools and Techniques" и "Oil Mud Technology".

Изобретение поясняется примером.

Известным образом получают инвертные жидкости типа воды в масле для бурения, имеющие следующий состав:
Масляный компонент согласно опытам 1-3, мл 230 Вода, мл 26
Органофильный
бентонит (марки
Geltone II фирмы NL Baroid), г 6
Органофильный лиг-
нит (марки Duratone фирмы NL Baroid), г 6 Известь, г 2
Эмульгатор воды в мас-
ле (марки EZ-mul NT фирмы NL Baroid), г 6 Барит, г 346
Дигидрат хлористого кальция, г 9,2
Реологические свойства получаемых таким образом инвертных жидкостей типа воды в масле для бурения определяют и в нестаревшем состоянии, и в старевшем состоянии следующим образом.

Определение вязкости при 50^оС в вискозиметре марки Fann-35 фирмы NL Baroid. Известным образом определяют пластическую вязкость, предел текучести и количество образовавшегося геля (в кг/м²) по истечении 10 с и 10 мин соответственно. Старение осуществляют путем обработки в автоклаве - в вращающейся печи - в течение 48 ч.

Опыт 1. В качестве масляного компонента используют сложный метиловый эфир жирной кислоты сурепного масла, имеющий следующие показатели (в зависимости от источника сырья): кислотное число (макс. ) 1; число омыления 187-197; йодное число 100-115; распределение остатков карбоновой кислоты, % : С₁₆ 5-10; С₁₈ 1-3; С_18' 54-62; С_18'' 17-23; С_18''' 7-12; С₂₀ 1-4; следы разных кислот С₁₂-С₂₂ остальное.

Определяемые на нестаревшем и старевшем материалах показатели приведены в табл. 1.

Опыт 2. В качестве масляного компонента используют сложный метиловый эфир жирной кислоты соевого масла, имеющий следующие показатели (в зависимости от источника сырья): кислотное число (макс. ) 1; число омыления 189-195; йодное число 115-135; распределение остатков карбоновой кислоты, % : С₁₆ 8-13; С₁₈ 3-6; С_18' 23-30; С_18'' 40-50; С_18''' 4-12; С₂₀ 1-4, следы монокарбоновых кислот С₁₀-С₂₂ остальное.

Определяемые на нестаревшем и старевшем материалах показатели приведены в табл. 2.

Опыт 3. В качестве масляного компонента используют технический сложный метиловый эфир олеиновой кислоты, имеющий следующие показатели (в зависимости от источника сырья): кислотное число (макс. ) 1; число омыления 192-197; йодное число 84-92; распределение остатков карбоновой кислоты, % : С₁₄ 2-5; С₁₆ 4-6; С_16' 4-6; С₁₇ 1-3; С₁₈ 1-3; С_18'' 63-73; С18 7-12; следы разных карбоновых кислот до С₂₂ остальное.

Определяемые на нестаревшем и старевшем материалах показатели приведены в табл. 3.

Реагент относится к нефтедобывающей промышленности и используется для улучшения текучески инвертных буровых растворов. Реагент на основе сложного эфира содержит сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот C₈-C₁₆ или сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот C₁₀-C₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот C₁₂-C₂₂ , и однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот C₁₈-C₂₀ , или сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот C₁₄-C₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот C₁₆-C₁₈ , или сложный метиловый эфир смеси однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот C₁₆-C₂₂ , или сложный метиловый эфир смеси однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот C₁₆-C₂₄ . 3 табл.

1. РЕАГЕНТ, УЛУЧШАЮЩИЙ ТЕКУЧЕСТЬ ИНВЕРТНЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ на основе сложного эфира, отличающийся тем, что в качестве сложного эфира содержит сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот фракции C₈ - C₁₆, или сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот фракции C₁₀ - C₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот фракции C₁₈ - C₂₀, или сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот фракции C₁₂ - C₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот фракции C₁₈ - C₂₀, или сложный метиловый эфир смеси насыщенных монокарбоновых кислот фракции C₁₄ - C₂₂ и однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот фракции C₁₆ - C₁₈, или сложный метиловый эфир смеси однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот фракции C₁₆ - C₂₂, или сложный метиловый эфир смеси однократно и/или многократно олефиново-ненасыщенных монокарбоновых кислот фракции C₁₆ - C₂₄. 2. Реагент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сложного метилового эфира смеси карбоновых кислот фракции C₁₆ - C₂₂ содержит сложный метиловый эфир смеси карбоновых кислот следующего фракционного состава, мас. % :
Насыщенные монокарбоновые кислоты фракции C₁₆ 5 - 10
Однократно олефиново-ненасыщенные монокарбоновые кислоты фракции C₁₈ 54 - 62
Двукратно олефиново-ненасыщенные монокарбоновые кислоты фракции C₁₈ 17 - 23
Трикратно олефиново-ненасыщенные монокарбоновые кислоты фракции C₁₈ 7 - 12
Насыщенные монокарбоновые кислоты фракции C₂₀ 1 - 4
Смесь монокарбоновых кислот фракции C₂₂ Остальное