Гидрофобизующий состав для утяжелителей буровых растворов Советский патент 1980 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к обработк утяжелителей буровых растворов на углеводородной основе. Известен гидрофобизатор для утяжелителей , содержащий растворитель (бензол, .вода и др.) и органическое к 1тионоактивное поверхностно-активное вещество (ПАВ) из группы первич ных аминов или диаминов 1 . Однако недостаточная устойчивост ййсорбционного слоя ПАВ при воздеййтвии высок1 х температур и гидрофилизирующих факторов, обусловленная «го химическим строением, а также е дефицитность и токсичность, не позв ляют получить качественный и относи тельно дешевый утяжелитель на его основе. Известен также гидрофобизатор дл утяжелителей, представляющий собой нефть или минеральное масло 2 . Недостатком данного гидрофобизатора является слабая устойчивость гидрофобного покрытия к воздействию агрессивных факторов. Это объясняет ся тем, что закрепление аполярных реагентов (все нефтепродукты), не имеющих в своем составе солидофильных функциональных групп,- на гидрофильной поверхности утяжелителей происходит за счет слабых сил физических адсорбции с малой энергией взаимодействия (работой адгезии). Известен гидрофобизатор для утяжелителей, содерп.аший 2,4-4 масс.% ПАВ (соединение ароматической сульфокислоты) и 96-97,6 масс.% воды . Данный гидрофобизатор характеризуется недостаточной устойчивостью гидрофобного покрытия (полимолекулярного адсорбционного слоя анионоактивного ПАВ) и, как следствие,десорбция (отмывание) его с поверхнос- ° ти частиц утяжелителя при взаимодействии водной фазы. Цель изобретения - повышение устойчивости гидрофобного покрытия частиц утяжелителя к воздействию агрессивных факторов как при его производстве, так и при его использовании. Поставленная цель достигается тем, что гидрофобизатор дополнительно содержит сырую товарную нефть при следующем соотношении компонентов, масс. %: Соединение ароматической сульфокислоты0,38-1,27 Сырая товарная нефть 3,8 -12,1 ВодаОстальное

В качестве соединения ароматическо сульфокислоты состав содержит сульфонол НП-3,

Для придания утяжелителю оптимальной степени гидрофобизации указанный гидрофобизатор вводят в количестве 10-18% от массы утяжелителя.

Гидрофобизатор готовят следующим образом.

Додецилбензрлсульфонат натрия (сульфонол НП-3)по ТУ 6-01-18-16-75, сырую товарную нефть по ГОСТ 9965-76 и воду смешивают в указанном соотношении при 1500-2000 об/мин в течение 15 мин до состояния эмульсий 1 рода. Тип эмульсии и ее агрегативную устойчивость определяют по показателю электростабильности (И э.с.) с помощью прибора ИГЭР-1.

Для испытаний берут исходный баритовый утяхселитель (барит) марки КБ-2 по ГОСТ 4682-74 с гидрофильной поверхностью частиц (коэффициент флотируемости Кф равняется О,01).При гидрофобизации поверхности частиц утяжелителя Кф стремится к единице.

Для сравнения устойчивости гидрофобного покрытия готовят 6 проб утяжелителей с использованием гидрофобизаторов.

Пробу 1 (по прототипу) готовят следующим образом.

Суспензию (1 л воды, 1 кг барита и 40 г сульфонола НП-3) перемешивают при 2000 об/мин в течение 4 ч. Затем отделяют барит фильтрованием,сушат при 80-100°С в течение 5 ч и измельчают.

Пробы 2-6 (по предлагаемому техническому решению) готовят по следу ющей методике.

Исходный барит обрабатывают соот.ветствующими составами гидрофобизатора, переме1иивают и сушат при 350500°С до остаточной влажности 0,1-2%

Устойчивость гидрофобного покрытия косвенно оценивают по степени отмывания сульфонола НП-3 в водную фазу. Степень отмывания характеризуют концентрацией С(мг/л) сульфонола в

фильтрах полученных проб и их пенообразующей способностью.

Фильтраты получают следующим образом.

Содержимое стакана (25 г барита и 300 мл воды разных температур 20,50 и 80°С) перемешивают при 800 об/мин в течение 15 мин. Затем суспензию отфильтровывают под вакуумом через бумажный фильтр, а полученный фильтрат подвергают следующим испытаниям. Вначале цилиндр (емкостью 250 мл) с полученным и охлажденным до 20°С фильтратом (50 мл) опрокидывают 30 раз на 180° в вертикальной плоскости в течение 1 мин. Затем ставят на стол, включают секундомер и замеряют высоту образовавшейся пены н (см) и время ее жизни t (с). Затем с помощью фотоэлектрического колориметра - нефелометра модели ФЭК-56М определяют концентрацию сульфонола (С) по приложенной инструкции. После этого осуществляют визуальный контроль наличия нефтяной пленки на поверхности фильтрата (250 мл) в пробах 2-6.

Минимальная ко.нцентрация десорбированного сульфонола и отсутствие отмытой нефти в фильтратах свидетельствуют о том,что устойчивость гидрофобного покрытия резко возрастает за счет его блокирования пленкой нефти с упрочненной в результате сушки структурой.

Кф определяют следующим образом.

125 г гидрофобизованного утяжелителя засыпают во флотационную камеру емкостью 0,5 л, приливают 375 мл воды и флотируют на лабораторной флотомашине УФЛ-67 в течение 9 мин без добавления химреагентов. Отфлотированный продукт собирается, высушивается и взвешивается. Кф в долях единицы определяют по формуле Кф ,2& где А - масса высушенного отфлотированного продукта, г; 125 - масса исходной навески утяжелителя,г.

Полученные результаты приведены в таблице.

0,65 0,81 0,85 0,89 0,92 0,95 0,95

Из таблицы видно, что область оптимальных добавок гидрофобизатора, обеспечивающих достаточную степень гидрофобизации барита, находится в пределах 10-18% от массы утяжелителя.

Для сравнения эксплуатационных свойств предлагаемого и известного утяжелителей их испытывают при утяжелении исходного эмульсионного раствора на углеводородной ос

(ЭРУО) состава, масс.%:

Дизельное топливо Вода пресная

Хлористый кальций Эмульгатор .(кубовые остатки синтетических жирных кислот фракции Сп -С2.0)

Окись кальция Исходный ЭРУО утяжеляют испытыва мь1ми утяжелителями до плотности 1,70 г/см и подвергают термостатированию в течение 6 ч при 150°С.Наряду с общепринятыми параметрами бурового раствора, как плотность (/ ) условная вязкость (т) и статическое напряжение сдвига (СНС) за 1 и Юмин определяют показатель электрической стабильности (Н.э.с.).характеризующий агрегативную устойчивость эмульсии, а значит и устойчивость гидрофобного покрытия частицутяжелителя в термальных условиях. Полученные результаты свидетельст вуют, что известный утяжелитель не соответствует требованиям глубокого бурения. Высокая вязкость (16 против 12с), низкая плотность ЭРУО (1,71 против 1,77 г/см), электростабильность (200 против 500В)СНС за 1/10 мин (О/О против 3/8)в промысло вых условиях могут привести к обращ нию фаз эмульсии, флокуляции и выпа дению утяжелителя, а также другим серьезным осложнениям при бурении. Проведенные сравнения позволяют сде лать вывод, что данный гидрофобизатор более эффективен, чем известный Описанный эффект повышения устойчивости гидрофобного покрытия с применением гидрофобизатора согласно изоб ретению подтверждается в аналогичных испытаниях и с другими, менее распространенными по сравнению с баритом (НаS04)утяжелителями, такими как гематит (FejOi).магнетит (FejO).известняк (СаСОт,) и др. Формула изобретения 1.Гидрофобизующий состав для утяжелителей буровых растворов, содержащий соединение ароматической суль-. фокислоты и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости состава, он дополнительно содержит сырую товарную нефть при следующем соотношении компонентов, масс.%: 0,38-1,27 Сульфонол Сырая товарная 3,8 -12,1 нефть Вода Остальное 2.Состав по п.1, отличающ и и с я тем, что в качестве соединения ароматической сульфокислоты он содержит сульфонол НП-3. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2900337, кл. 252-8.5, опублик, 1959. 2.Патент США № 2055666, кл. 252-8.5, опублик. 1936. 3.Патент Франции 1309153, кл. Е 21 В, опублик. 1962(ПРОТОТИП).