Эмульсия типа масло в воде для вторичной или третичной добычи нефти Советский патент 1991 года по МПК C08L5/00 E21B43/22 

Изобретение относится к эмульсии гете- рополисахарида и микробного происхождения (ксантановой смолы, которая обладает загущающими свойствами) и может быть использована в нефтедобывающей отрасли.

Целью изобретения является достижение стабильности при высоких концентрациях ксантановой смолы,

В композиции использованы следующие товарные продукты:

масла: Сольвессо 200 - смесь ароматических Сю-Сп-углеводородов с температурой кипения 225-290°С; Эксозол Д-100 - смесь алифатических Сц-С15-углеводоро- дов с температурой кипения 205-265°С; поверхностно-активные вещества: Семулсол LA30 - полиэтоксилированный линейный С12-Си-спирт со степенью оксиэтилирования 3; Сокрофор ЗД 33 - С2 - алкиларилфе- нолфосфат оксиэтилированный со степенью оксиэтилирования 25; Семулсол LA 20 - этоксилированный лауриловый спирт со степенью оксиэтилирования 2; Семулсол NP 14- полиэтоксилированный нонилфенол со степенью оксиэтилирования 14; Семулсол РФ 17-Сэ-аякиларил полиэфирфосфат со степенью оксиэтилирования 6; Сап- рофор S 25 - тристирилфеноксиэтилен; - Сапрофор 70 - додецилбензолсульфонат кальция; Селанол РА 17 - то же, что и Семулсол РА 17.

сх

00

00

Јь

Сл)

Пример 1. Загружают в реактор, снабженный системой перемешивания, вращающийся со скоростью 1000 об./мин, 395 г Солвессо 200, затем 20 г тристирилфе- нолоксиэтилена, 20 г додецилбензолсуль- фоната кальция и 15 г оксиэтилированного алкиларилфенолфосфата (торговое наименование Сопрофор 25, Сопрофор 70, Сопро- фор ЗД 33 фирмы Ро-нПуленк).

После растворения системы эмульгато- ров прибавляют 250 г порошка ксантановой смолы (марка Родопол 23), выпускаемой формой Рон-Пуленк.

Размер частиц: 200ц м 77,5%; между 200-250 ,им 14%; 250/г м 8,5%.

После тщательного диспергирования порошка в среде растворителя непрерывно в течение 15 мин вводят 300 г воды при постоянном перемешивании.

Получают очень гомогенную эмульсию масло в воде, которая не разделяется на фазы после отстаивания в течение 20 дней при комнатной температуре.

Из этой эмульсии готовят водный раствор с 0,3% ксантановой смолы. Измеряют вязкость полученного золя и сравнивают с золем той же концентрации (контроль), приготовленным из порошка Родопола.

Условия приготовления золей следующие.

Для каждого опыта готовят 400 г золя. В химический стакан, снабженный системой перемешивания, вращающийся со скоростью 500 об./мин, в водят400 г водопроводной воды, быстро выливают компо- зицию или порошок в желаемом количестве, длительность перемешивания менее 30 с, затем продолжают перемешивание в течение 1 мин после введения.

Измерение вязкости проводят при 23бС на вискозиметре Бруукфилда.

Измерения сделаны через 10, -30, 60 мин, потом после 24 ч отстаивания. Длительность пере- Вязкость, МПа.с. мешивания, мин Пример 1 Контроль

10220110

30540320

60740560

24 ч860740

Пример 2. Используют те же состав- ляющие в тех же количествах, что и в примере 1, но работают следующим обрезом.

Эмульгаторы вводят в Сольвессо 200. После растворения медленно прибавляют воду при перемешивании, потом порошок ксантановой смолы.

Получают стабильную эмульсию, не наблюдается никакого разделения фаз после 20 дней отстаивания.

Пример 3. В реактор, снабженный системой перемешивания и термостатированной баней, вводят 500 г сырой культу- ральной жидкости, концентрированной ультрафильтрацией до содержания ксантановой смолы, равного 7,6%.

В водят при перемешивании (500 об. /ми н) 74,5 г смеси, содержащей 67 г Солвессо 200, 2,75 г Сопрофора 70, 2,75 г Сопрофора S 25 и 2 г Сопрофора 3 Д 33.

Продолжают перемешивание 10 мин, потом создают в реакторе пониженное давление (200 000 - 21 33 Па) и поднимают температуру до 80-85°С. Выпаривание продолжают 3 ч.

Получают эмульсию с водной фазой, которая имеет следующий массовый состав,

%:

Ксантановая смола23

Вода44

Масло28,5

Поверхностно-активное вещество4,5

Эта эмульсия является гомогенной и текучей. Не наблюдается никакого разделения фаз после месяца отстаивания при комнатной температуре. Измеряют изменение вязкости как функцию различных градиентов скорости по сравнению с золем, содержащим 2% ксантановой смолы (Родопол 23), приготовленным при растворении порошка в водопроводной воде, и с исходной культуральной жидкостью.

Результаты приведены в табл. 1.

Испытывают в Реомате реологию растворов различной концентрации, приготовленных из эмульсии, и сравнивают с растворами тех же концентраций, приготовленными из исходной культуральной жидкости.

Для каждой концентрации реограмма, снятая через 24 ч после конца приготовления, позволяет вычислить критическое напряжение порога течения и кажущиеся вязкости при различных градиентах скорости и оценить псевдопластичность.

Результаты приведены в табл. 2.

Такие же измерения, проведенные после 10 дней выдержки при 23°С, дают идентичные результаты.

По сравнению с исходной культуральной жидкостью отмечается улучшение эксплуатационных характеристик эмульсии в отношении порога течения и вязкости, какова бы ни была концентрация растворов. В любом случае псевдопластичность возрастает при увеличении концентрации золей.

Сравнительное изучение растворов, приготовленных на водопроводной воде и

соленой воде, показывает благоприятное действие на порог текучести и вязкость применения соленой воды, псевдопластическое поведение остается идентичным..

Пример 4. Готовят эмульсию по методике примера 3, используя 500 г куль- туральной жидкости, содержащей 78% ксантановой смолы, считая на сухой материал, 60 г Сольвессо 260,7,5 г Семулсол ЛА 20, 7,5гСемулсол NP14.

После выпаривания (концентрирования) получают эмульсию, которая имеет следующий весовой состав, %:

Ксантановая смола 22,3

Вода40,5

Масло28,6

Поверхностно-активное вещество8,6

Пример 5. Готовят эмульсию по методике примера 3, используя для водной фазы 87 г культуральной жидкости, содержащей 7,8 мас,% ксантановой смолы, а для масляной фазы 11 г Эксозола Д 100, 1 г Семулсол Л а 20, 1 г Семулсол РА 17.

После концентрирования выпаривани- ем (70°С при давлении 20 000 - 21500 Па) готовая эмульсия имеет следующий состав, %:

Ксантановая смола 25,2

Вода29,0

Масло38,1

Эмульгаторы7,7

. Определяют реологию и фильтруемость разбавленных водных растворов, приготовленных из этой эмульсии и из культуральной жидкости, использованной для приготовления эмульсии (контроль).

Реология. Эмульсию (или культураль- ную жидкость) разбавляют соленой водой (50 г/л NaCI и 5 г/л CaCte), чтобы получить раствор, содержащий 1000 ч. на млн.. ксантановой смолы.

Измеряют кажущуюся вязкость при различных скоростях сдвига.

Испытание на текучесть или фильтруе- мость при постоянном расходе.

Это испытание позволяет доказать явление кельматаза, которое может происходить при инжектировании разбавленного раствора биополимера в нефтяное место- рождение, и, следовательно, измерить пригодность раствора биополимера для использования для вспомогательного извлечения нефти.

Принцип испытания заключается в со- здании циркуляции разбавленных растворов с постоянным расходом через калиброванный фильтр. Потеря напора (Д Р), происходящая на концах фильтра при прохождении

раствора ксантановой смолы, характеризует способность к фильтрации.

Для соблюдения условий применения в поле растворы испытывают при идентичной вязкости (а не с одинаковой концентрацией).

Испытания проводят в следующих условиях:

температура 30°С, расход 22,5% мл/ч, фильтры Миллипор диаметром 47 мм, диаметр пор 8 ft м и 12 ц м.

Приготовление растворов. Культураль- ную жидкость разбавляют соленой водой (50 г/л NaCI и 5 г/л CaCIa) таким образом, чтобы полученный раствор имел вязкость 35 мПа с измерено на вискозиметре Брук-, фильда, при 30°С, степень сдвига 7,3 с .

Потерю напора Л Р измеряют при фильтровании 350 мл раствора. Если давление превышает 50 мб, число в скобках указывает объем раствора, который профильтровался, когда давление достигло 50мб.

Испытание на инжектирование при постоянном давлении.

Это испытание позволяет доказать свойства инжектируемости разбавленных растворов ксантановой смолы. Принцип заключается в создании циркуляции растворов при постоянном давлении через калиброванный фильтр. Вытекший объем в зависимости от времени характеризует ин- жектируемость.

Работают в следующих условиях: фильтры Миллипор диаметром 47 мм, диаметр пор б ft м - 12// м; давление 3 бара; приготовление растворов: идентично испытанию на фильтруемость при постоянном расходе, вязкость 35 мПа с.

Отмечают время вытекания для прохождения 1000 мл раствора. Если время превышает 10мин, величина вскобках показывает объем профильтровавшегося раствора.

Результаты приведены в табл. 3.

Пример 6. Прибавляют к 700 г культуральной жидкости, содержащей 15 г/кг ксантановой смолы, при перемешивании смесь, состоящую из 38,1 г алифатического углеводорода (Эксозол Д100) и 7,7 г эмульгатора (Семулсол Л А 20 и Семулсол ПА 17, соотношение 50:50).

Эмульсию концентрируют ультрафильтрацией.

Начальное давление 5 бар на входе, 3 бара на выходе.

Конечное давление 7 бар на входе, 3 бара на выходе.

Прекращают ультрафильтрацию, когда концентрация ксантановой смолы достигает 12 мас.%.

Измеряют кажущуюся вязкость в зависимости от градиента сдвига. Для сравнения концентрируют исходную культуральную жидкость ультрафильтрацией до достижения той же величины (12%), Результаты приведены в табл. 4.

Пример 7. Согласно способу по примеру 1 получают эмульсию, содержащую 8,9% ксантановой смолы, при этом использовали: ксантановую смолу 16 г; водную фазу 144 г; масло Exsol Д100 15 г; Cemulsol A 30 1,4 г.Поверхностно-активные вещества Celanol PA 17 1,6 г.

Полученная однородная и стабильная эмульсия содержит:

91,4 ч. водной фазы, содержащей 10% ксантана и 90% воды; 8,6 ч, масла Exsol Д100, 1,68% поверхностно-активных веществ по отношению к смеси (а+б).

Пример 8. Получают эмульсию масло в воде из 250 г ксантанового сусла с 8% сухого вещества, 1 г масла (Exsol Д100), 17 г Cemulsol LA30 и 17,5 г Celanol PA17,

Эмульсию концентрируют за счет испарения воды до получения эмульсии, содержащей 20 вес.% ксантановой смолы, 98,5% ч. водной фазы, содержащей 31,25% ксантановой смолы, 1,5 ч. масла, 35% поверхностно-активных веществ по отношению к (а1+Б).

Эмульсия типа масло в воде остается стабильной.

Пример 9. Получают эмульсию масло в воде из 300 г сусла ксантановой смолы с содержанием 8% сухих веществ, 45 г масла Exsol Д100. 12 г поверхностно-активных веществ (смесь 50:50 Cemulsol A30 и Celanof РА 17).

После концентрирования путем испарения воды получают эмульсию, содержащую 24 вес.% ксантановой ,смолы следующего состава: 45,5 ч. водной фазы, содержащей 60% ксантановой смолы и 40% воды; 54,5 ч, масла, 13,6% поверхностно-активных веществ по отношению к (А+Б).

Эмульсия типа масло в воде остается стабильной.

Пример 10. Получают эмульсию масло в воде согласно способу из примера 7 с использованием ксантановой смолы 38,2%; масла Exsol Д100 30,6, поверхностно-активного вещества 4,2 г и воды 27 г.

Полученная стабильная эмульсия содержит 68 ч. водной фазы, содержащей 58,6% ксантана и 41,4% воды, 32 ч. масла и 4,2% поверхностно-активных веществ в от- ношении к (а+в).

Данные о составе композиций представлены в табл. 5.

Предлагаемая эмульсия, содержащая 9,1-38,2 мас.% ксантановой смолы, не под- вержена желатинизированию продолжительное время (более месяца) и в дальнейшем может быть разбавлена до желаемой концентрации, чтобы получить растворы, используемые для вторичной или третичной добычи нефти.

Известная эмульсия, которая также является стабильной, содержит ксантановую смолу в значительно меньших концентрациях - 0,05% и имеет вязкость ниже 100// Пз с при 1 .

Формула изобретения Эмульсия типа масло в воде для вторичной или третичной добычи нефти, вклю- чающая ксантановую смолу, масло, поверхностно-активное вещество и воду, отличающаяся тем, что, с целью достижения стабильности эмульсии при

высоких концентрациях ксантановой смолы, в качестве масла она содержит смесь ароматических Сю-С1з-углеводородов с температурой кипения 225-290°С или смесь алифатических Сц-С15 углеводородов с температурой кипения 205-265°С, в качестве поверхностно-активного вещества - соединения, выбранные из группы, включающей тристирилфеноксиэтилен. до- децилбензолсульфонат кальция, оксиэтилированный С2-алкиларилфенолфосфат со степенью оксиэтилирования 25, этоксилиро- ванныйлауриловый спирт со степеньюокси- этилирования 2, политоксилированный нонилфенол со степенью оксиэтилирования

14, Cg-алкиларилполиэфирфосфат со степенью оксиэтилирования 6, полиэтоксили- рованный линейный спирт Ci2-Cu со степенью оксиэтилирования 3, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Ксантановая смола9,1-38,2

Масло1,1-48

Поверхностно-активное вещество1,6-25,9

ВодаОстальное

Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к эмульсии типа масло в воде, содержащей ксантановую смолу. Эмульсия может быть использована для вторичной и третичной добычи нефти. Целью изобретения является получение стабильной эмульсии при высоких концентрациях ксантановой смолы. Это достигается тем, что эмульсия содержит, мас.%: ксанта- новая смола 9,1-38,2; масло 1,1-48; поверхностно-активное вещество 1,6-25,9; вода остальное до 100%. В качестве масла она содержит смесь ароматических Cio-Cia-yr- леводородов с ТКип. 225-290°С или смесь алифатических Сц-С15-углеводородов с Ткип. 205-265°С, в качестве поверхностно- активного вещества - тристирилфеноксиэ- тилен, додецилбензолсуяьфонат кальция, оксиэтилированный Са-алкиларилфенол- фосфат со степенью оксиэтилирования 25, этоксилированный лауриловый спирт со степенью оксиэтилирования 2, полиэток- силированный нонилфенол со степенью оксиэтилирования 14, Сэ-алкиларилполи- эфирфосфат со степенью оксиэтилирования 6 или полиэтоксилированный линейный спирт Ct2-Ci4 со степенью оксиэтилирования 3. 5 табл. сл С

Нример 3

Таблица 2

Культуральная жидкость 12%-ная (контроль)

13000

Т а б л и ц а4i

1800

290

46

Т а б л и ц а 5