Применение гидрофобных смешанных гидроксосоли 2- и 3-валентных металлов в качестве средства для регулирования текучих свойств инвертной жидкости типа воды в масле для бурения Советский патент 1993 года по МПК C09K7/08 

Изобретение относится к нефте-газодо- бывающей 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

крайней мере, равноценными с известными средствами.

Указанная задача решается применением гидрофобных смешанных гидроксосолей ионов -2-й 3-валентных металлов общей формулы

M(ll)i-xM(N)x(OH)2Ax п Н20, где М(И) - по крайней мере, один ион 2-валентного металла;

М(1Н) - по крайней мере, один ион 3-валентного металла;

А - один эквивалент анионов одной/или двухосновной кислоты, имеющей, по крайней мере, частично четко выраженные олеофильные свойства;

х - число между 0,01-0,5;

00 GO 00

со xj

о

IGJ

n - число между 0 и 20, а качестве средства для регулирования те- кучкх свойств инвертной жидкости типа воды в масле для бурения.

Анионы кислот с четко выраженным олефильным характером необходимы для обеспечения гидрофобное™ соединений вышеуказанной общей формулы. Гидрофобный характер проявляется уже при исполь-. зовании 2-3 вес.% (в пересчете на общее количество твердого вещества) аниона кислоты е четко выраженным олеофильным характером.

Гидрофобным в смысле изобретения является такое твердое вещество, которое при следующем опыте более чем на 90% 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 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 масляной фазе, которая при поглощении большого количества твердого вещества может образовать комки, осаждающиеся на дне стакана.

8 качестве ионов 2-валентного металла M(U) предпочтительно используют магний, кальций, барий или цинк или любые смеси данных металлов.

Б качестве ионов 3-валентного металла М(Н) предпочтительно используют алюминийи/или железо.

Остаток А представляет собой анионы олеофильных органических соединений, имеющих, по крайней мере, одну солеобра- зующую кислотную группу. Пригодной кислотной группой является карбоксильная группа. Однако, изобретение не ограничено на данные соединения. Кроме таких остатков карбонрвой кислоты пригодны и остатки гетероорганических кислот, причем, в частности, возможно использование гетероор- ганических кислот на основе серы и/или фосфора. При этом верно следующее.

Своим ядром кислотной группы кислотный остаток может быть связанным непосредственно с олеофильной основной структурой. Однако, в частности, в случае многоосновных кислотных групп образующий анионы кислотный остаток может быть связанным с олеофильным органическим остатком также через гетероатомы, напр., атом кислорода. Последняя возможность имеет значение в 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-X(a) и/или R-0-Y (б),

причем R означает четко выраженный олеофильный углеводородный остаток, имеющий, по крайней мере, б атомов углерода, X

- анионный остаток кислотной группы, предпочтительно представляющий собой - 5 СООН, -ЗОзН и/или -POsHR. Y может означать анионный остаток группы -ЗОзН и.ч

-РОзЬШ; причем R, означает водородный или углеводородный остаток, в частности, алкил, имеющий число атомов углерода до

0 20.

Особенно пригодным анионами А кислоты являются анионы кислот общих формул (а) и/или (б), причем R означает неразветвленный или разветвленный, нена5 сыщенный или насыщенный алкил и/или аралкил. Данные углеводородные остатки также могут быть замещенными. Пригодными заместителями являются, в частности, гидроксильная группа и/или тиольная груп0 па аминогруппа. При этом R являясь одним из вышеуказанных углеводородных остатков, имеет 8-36 атомов углерода. В частности используют соответствующие карбоновые кислоты естественного или син5 тетического происхождения, причем особое значение могут иметь смеси карбоновых кислот естественного происхождения. В каждом случае остаток А является гидрофо- бизирующим анионным остатком малоток0 сичных соединений, не вредящих окружающей среде.

Общеизвестно, что инвертные жидкости типа воды в масле для бурения состоят из трехфазной системы, включающей мас5 ло, 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 эксплуатацион0 ных свойств данные жидкости содержат ряд добавок, в частности эмульгаторы, наполнители, обеспечивающие выполнение сплошного жидкостного слоя вещества, щелочные агенты, регуляторы вязкости и т.п.

5 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 примерно 0,5-5% от веса

масляной фазы жидкости для бурения, предпочтительно примерно 0,8-3,5%.

Нижеследующие примеры поясняют применение гидрофобных смешанных гид- роксосолей 2- и 3-валентных металлов вы- шеуказанной общей формулы в качестве средства для регулирования текучих свойств указанных ниже, инвертных жидкостей А и Б типа воды в масле для бурения.

Инвертная жидкость А типа воды в мае- ле для бурения

168 г дизельного масла

6 г эмульгатора для эмульсий типа воды в масле (марки Invermul фирмы NL Baroid, США)

3 г извести

6 горгзпофильного лигнита {марки Duratone фирмы NL Baroid, США)

3 г эмульгатора для эмульсий типа воды в масле (марки EZ-mul NT фирмы NL Baroid, США)

73 граствора хлористого кальция

470 г барита

Инвертная жидкость Б типа воды в масле для бурения 200 мл эфирного масла (изо- бутилолеата на основе бедного эрукой сурепного масла)

50,9 мл воды

1,9 гдиэтзноламина

7,8 г обеспечивающего выполнение сплошного жидкостного слоя вещества

7.5 г эмульгатора для эмульсий типа воды в масле (марки NT фирмы NL Barofd, CUJA)

326 г барита

17,5 г хлорида калия

В качестве средства для- регулирования текучих свойств жидкостей для бурения используют:

Модифицированный лауриновой кисло- той торговый гидротальцит (средство I)

Данное средство получают следующим образом: 200 г торгового гидротальцита сус- пендируют в 1 л изопропанола. 132 г лауриновой кислоты растворяют в 1 л изопропанола (насколько это возможно) и добавляют к суспензии гидротальцита. Полученную суспензию пе- ремешивают при комнатной температуре в течение А ч, затем нагревают с обратным холодильником в течение часа. После этого твердое вещество выделяют путем фильтрации, промывают изопропзнолом и сушат в сушильном шкафу при температуре 110°С.

Модифицированный стеариновой кислотой торговый гидротальцит (средство И)

Данное средство получают следующим образом:

200 г торгового гидротальцита суспенди- руют в 1 л изопропзнол а. 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 III, IV и V)

Данные средства получают следующим образом:

Средство III:

К 315,5 г технической смеси жирных кислот, получаемых в результате расщепления сурепного масла, добавляют 200 г торгового гидротальцита и размешивают. Получаемое полутвердое комковатое вещество дополнительно сушат в сушильном шкафу при температуре 110°С.

Средство IV:

К 155,6 гтехнической смеси жирных кислот, получаемых в результате расщепления сурепного масла, добавляют 400 гторгового гидротальцита и размешивают, Получаемое полутвердое комковатое зещество дополнительно сушат в сушильном шкафу при температуре 110°С,

Средство V:

К 1800 мл воды добавляют 200 г технической смеси жирных кислот, получаемых в результате расщепления сурепного масла, и 500 г 50 вес,%-ного натрового щелока. К получаемой смеси при размешивании и комнатной температуре каплями добавляют раствор 230 г гексагидрата нитрата магния и 16& г нонагидрата нитрата алюминия в 630 г 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 VI)

Данное средство получают следующим об- разом:

Смесь 22,5 гидроокиси алюминия и 100 г стеарата цинка расплавляют при температуре 125-130°С и держат при данной температуре в течение часа. Охлажденную массу размельчают.

Модифицированный додецилбензол- сульфокислотой торговый гидротальцит (средство VII)

Данное средство получают следующим образом:

100 г торгового гидротальцита суспен- дируют в 1 л воды и добавляют 67,2 г додецилбензолсульфокислоты. Полученную суспензию перемешивают при комнаткой температуре в течение часа, твердое вещество отсасывают, промывают водой и сушат.

Модифицированный сложным моноэтиловым эфиром : фосфр}ноуксусной кислоты торговой гидротальцит (средство Vlil)

Данное средство получают следующим образом:

410 г гексагидратз нитрата магния и 300 г нонагидрата нитрата алюминия растворяют в 8000 г полностью обессоленной воды (рартвор I). Кроме того, 448 г 50 вес.%-ного натрового щелока и 160 г безводного карбоната натрия растворяют в 8000 г полностью обессоленной воды (раствор II). 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.% (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 суспендмруют в 250 мл полностью обессоленной воды, и при комнатной температуре добавляют 2,5 г сложного моноэтилового эфира фосфоноуксусной кислоты. Полученную смесь перемешивают при комнатной температуре в течение часа, фильтруют, промывают водой и сушат в сушильном шкафу при температуре 110°С.

Модифицированный 1-оксистеарино- вой кислотой торговый гидротальцит (средство IX)

Данное средство получают следующим образом:.

410 г гексагидрата нитрата магния и 300 г нонагидрата нитрата алюминия растворяют в 8000 г полностью обессоленной воды (раствор I). Кроме того, 448 г 50 вес.%-ного натрового щелока и 160 г безводного карбоната натрия растворяют в 8000 г полностью обессоленной воды (раствор II). Каждый из растворов I и II 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.% (определенное путем сушки при температуре 110°С), не подвергают дополнительной сушке с тем, чтобы первичные частицы далее не агломерировались.

100 г получаемой вышеописанным образом пасты суспендируют в 250 мл полностью обессоленной воды, и при комнатной

температуре добавляют 5 г 12-оксистеари- новой кислоты. Полученную смесь перемешивают при комнатной температуре в течение часа, фильтруют, промывают водой и сушат в сушильном шкафу при температуре 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:

Пластическую вязкость в сп, предел текучести в фунт/100 фут и количество образовавшегося геля в фунт/100 фут по истечении 10 с и 10 мин, причем первая величина в таблице 1 относится к значению

после получения жидкости, а вторая величина - к значению после 16-часового старения при121,11°С.

Пример 2, К инвертной жидкости Б типа воды в масле для бурения добавляют

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

Применение гидрофобных смешанных гидроксосолей ионов 2- и 3-валентных металлов общей формулы

M(l)i-xM(lll)x(OH)2Ax nH20, где М(И)- по крайней мере один ион 2-валентного металла;

М(И)-- по крайней мере один ион 3-валентного металла;

А - один эквивалент анионов одной/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 в масле для бурения.

Таблица 1

Изобретение относится к нефте- и газо- добывающей 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 одно- и/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

Бентонит Gettone/ продукт фирмы NL Baroid, США/, гидрофобированный четвертичными аммониевыми солями 1 фунт/ ЮОфунт 0, 005 г/см2

Бентонит Gettone л/продукт фирмы ML Baroid, США, гидрофобированный четвертичными аммониевыми солями

Таблица 2