Способ получения органофильного бентонита

 

Способ получения органофильного бентонита используется для изготовления структурообразователей буровых растворов . Упрощение процесса получения органофильного бентонита при одновременном улучшении структурообразующих свойств достигается за счет получения органофильного бентонита смешением бентонитового глинопорошка с водным раствором четвертичной аммониевой соли при массовом соотношении бентонита и соли 1,0:0,4 - 1,0:0,6 с последующей сушкой, процесс ведут в водном растворе четвертичной аммониевой соли 30-60%-ной концентрации при температуре 15-25°С в течение 0,5-0,7 ч.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 C 09 К 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (f 0ÑÏATÅНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ при 15 — 25 С в течение 0,5.— 0,7 ч. Реакцию ведут при массовом соотношении бентонита и ЧАС 1,0:0,4-1,0:0,6 с дальнейшей сушкой полученного продукта в кипящем слое, Необводненный бентонитовый глино- 00 порошок вводится в концентрированный водный раствор ЧАС вЂ” низкомолекулярного 0 соединения, способного к дислокации и су- с ществующего в растворе в виде мицелл. 0

Ввиду использования ЧАС 30 — 60%-ной и концентрации мицеллы имеют пластинчатую структуру, состоящую из ориентированных параллельно бимолекулярных слоев четвертичной аммониевой соли, перемежа- -ь ющихся слоями воды. Благодаря этому частицы глины вступают в реакцию обмена не

° с отдельными катионами четвертичной аммониевой соли, а с их ориентированными (21) 4951786/03 (22) 28.06;91 (46) 23.05.93. Бюл. ¹ 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники . (72) И,З,Файнштейн, Н.M.Касвянов, Д.Л.Мухин, К.Ш,Овчинский, М.И.Липкес, Г.А.Шахрвцева и В,Б.Крылов (56) Авторское свидетельство СССР

¹994541,,кл. С 09 К.7/00, 1983, Авторское свидетельство СССР № 1320220. кл. С 09 К 7/06, 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОФИЛЬНОГО БЕНТОНИТА

Изобретение относится к получению органофильных материалов, в частности к получению органофильных бентонитов, используемых в качестве структурообразоввтелей буровых растворов на углеводородной основе, применяемых для бурения нефтяных и газовых скважин. Органофильные бентониты могут также использоваться как структурообразователи и загустители масляных сред в других отраслях техники.

Целью изобретения является упрощение процесса получения органофильногр бентонита при одновременном улучшении, его структурообразующих свойств.

Поставленная цель достигается тем, что бентонитовый глинопорошок смешивают с предварительно приготовленным водным раствором ЧАС 30-60%-ной концентрации Ы,,, 1816784 . А1 (57) Способ получения органофильного бентонита используется для изготрвления структурообразователей буровых растворов, Упрощение процесса получения органофильного бентонита при одновременном улучшении структурообразующих свойств достигается за счет получения органофильного бентонита смешением бентонитового глинопорошка с водным раствором четвертичной аммониевой соли при массовом соотношении бентонита и соли 1,0:0,4 — 1,0:0,6 с последующей сушкой, процесс ведут в водном растворе четвертичной аммониевой соли 30 — 60%-ной концентрации при температуре 15 — 250С в течение 0,5-0,7 ч.

1816784 пакетами, в связи с чем значительно возрастает число элементарных актов взаимодействия реагирующих веществ в единицу времени. Такой способ осуществления реакции позволяет снизить температуру синтеза с 80 — 90 до 15 — 25ОС, что; в свою очередь, создает благоприятные условия для обмена, помимо катионов натрия, катионов кальция, Адсорбция ЧАС вызывает олефилизацию глины, при этом молекулы воды локализуются вокруг необменнь х позиций эа счет водородных связей, образуя пространственно не замкнутую адсорбционную оболочку, не препятствующую диффузии катионов ЧАС к вновь открывающимся, благодаря рэсклинивающемуся действию предыдущих катионов, обменным центрам.

Предлагаемый способ получения органофильного бентонита принципиально отличается от известного. Так, для получения этого продукта по прототипу к предварительно нагретому до 80 — 90 С 2 — 15%-ному .коллоидному водному раствору ЧАС добавляют сухую бентонитовую глину, перемешивают 1 — 1,5 ч при этой температуре, барботируют в конце перемешивания сжатым воздухом или азотом для избежания забивания трубопроводов и сливают горячую массу на вакуум-фильтры, Фильтруют несколько часов при периодической утрамбовке массы на фильтре во избежание ее растрескивания, затем полученную 5055%-ную пасту органофильного бентонитэ и воды вручную переносят в сушилку с кипящим слоем для сушки и гранулирования продукта. При этом загрязненный йаС1 и остатки ЧАС фильтрат сливают в канализацию.

В предлагаемом способе сразу получают 60-80%-ную пасту оргэнофильного бентонита и воды, причем без нагревания и при использовании гораздо меньшего количества воды. При этом отпадает стадия получения весьма разбавленной суспензии органофильного бентонита в условиях нагревания и перемешивания, а также длительная фильтрация на вакуум-фильтрах и ручная выгрузка с них пасты органофильного бентонита. При этом отсутствуют загрязненные промышленные стоки.

Таким образом, в предлагаемом способе получения органофильного бентонита значительно упрощается технология его получения за счет уменьшения количества стадий процесса, сокращения ручного труда, времени производства и производственных площадей. Снижение количества стадий и проведение процесса получения органофильного бентонитэ при 20 С и в зна10

Ф чительно больших концентрациях реакционной массы позволяет резко увеличить производительность, дает экономию энергии и воды, При этом возрастает скорость сушки и увеличивается производительность сушилки. 3а счет исключения производственных стоков улучшается экология процесса, В результате реализации данного способа реакция протекает с большей скоростью и глубиной, что приводит к улучшению структурообразующей способности органофильного бентонита в буровых растворах на углеводородной основе, Способ осуществляется следующим образом.

Растворяют в воде расчетное количест-. во ЧАС, затем при перемешивании вводят необводненный бентонитовый глинопорошок и продолжают перемешивание в течение 0 5 — 0,7 ч. Полученный продукт сушат в сушилке с кипящим слоем.

Способ может быть реализован в любом. аппарате, предназначенном для механического перемешивания пастообразных" смесей, например аппарате Вернера.

Предлагаемый способ получения, органофильного бентонита был проверен влабораторных условиях и опробован в опытно-промышленном масштабе.

Для осуществления способа использовали бентонитовый глинопорошок Асканского месторождения группы ПБВ и следующие четвертичные аммониевые солй: алкилбензилдиметиламмонийхлорид с (R =

=C1o — Сп (катамин АБ), алкилбензилдиметилэммонийхлорид с (R = Сп — Сго (АБДМххлорид), диалкилдиметиламмонийхлорид с R =

=Си — С14 (ДАДМАХ).

В процессе синтеза органофильного бентонита необходимые количества четвер. тичной аммониевой соли и глинопорошка определяются, исходя из обменной емкости глины.

Пример 1. Соотношение глинопорошка и четвертичной аммониевой соли 1,0:0,5, Концентрация водного раствора ЧАС 30 мас.%. В 43,74 г воды вводят 18,75 r ЧАС и при перемешивании вводят 37,50 r бентонитового глинопорошка.

Пример 2. Соотношение глинопорошка и четвертичной аммониевой соли 1,0:0,5.

Концентрация водного раствора ЧАС 40 мас,%. В 33,34 г воды вводят 22,22 г ЧАС и при перемешивании вводят 44,44 г глинопорошка.

Пример 3. Соотношение глинопорошка и четвертичной аммониевой соли 1,0 0 5.

Концентрация водного раствора ЧАС 60 мас.%. В 16,67 г воды вводят 25,00 ЧАС и

1816784

Таблица 1

Температура синтеза. С

Концентрация реакционной смеси. мас. ления конечного и одкта, ч ции, ч

8,0-12,0

1,0-2,0

5-38

80-90

D,5-0.7

1,5-2,0

53-84

15-25 мый при перемешивании вводят 58,33 г глинопорошка

Технологические параметры синтеза органофильного бентонита различными способами приведены,в табл.1, из которой видно, что по предлагаемому способу упрощается процесс получения органофильного бентонита и значительно сокращается его длительность.

Оценка органофильных бентонитов, полученных на различных ЧАС при разных соотношениях глины и ЧАС, проводилась по структурно-механическим показателям

10%-ных суспензий этих органобентонитов в дизельном топливе и различных типов растворов на углеводородной основе (РУО).

Органосуспензии готовили с помощью смесителя типа "Воронеж" в течение 1 ч.

Измерения структурно-механических показателей проводили на приборе СНС-2. При этом после обработки всех исследуемых типов РУО органофильным бентонитом улучшение структурно-механических свойств не сопровождалось ухудшением других показателей, в частности электростабильности и фильтрации.

В табл,2 приведены структурно-механические показатели 10%-ных органосуспензий с органофильным бентонитом на основе

ДАДМАХ (соотношение глины и ЧАС 1,0:0,5) при различных концентрациях водного раствора ЧАС, температурах и времени реакции, Из табл.2 видно, что повышение концентрации водного раствора ЧАС и снижение .температуры реакции приводит к

Способ получения органобентонита

Введение глинопорошка в водный раствор ЧАС

2-15, мас. %-ной концентрации (прототип) Введение глинопорошка в водный раствор ЧАС

30-60, мас. %-ной концентрации (предлагаеувеличению структурообразующей способности органофильного бентонита и снижению времени реакции, при этом оптимальная концентрация раствора ЧАС

5 составляет 30 — 60 мас.%, Концентрация ЧАС ниже 30 мас, % и выше 60 мас. % не приводит к улучшению структурно-механических свойств органосуспензий, Структурно-механические, показатели

10 10%-ных органосуспензий с органофильным бентонитом на основе различных 4АС приведены в табл.3.

Структурно-механические показатели различных РУО с органофильным бентони15 том на основе ДАДМАХ (количество органофильного бентонита 2,0 мас.% приведены в табл.4.

Иэ табл, 2 — 4 следует, что введение органофильного бентонита, полученного по

20 предлагаемому способу, обеспечивает более высокие структурно-механические показатели как органосуспензий, так и инвертных эмульсий различного состава.

Формула изобретения

25 Способ получения органофильного бен" тонита путем смешения бентонитового глинопорошка с водным раствором четвертичной аммониевой соли при массовом соотношении бентонита и соли 1,0:0,4—

30 1,0:0,6 с последующей сушкой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения процесса его получения при одновременном улучшении структурообразующих свойств, реакцию ведут в водном растворе четвер35 тичной аммониевой соли 30-60%-ной концентрации при 15 — 250С в течение 0,5 — 0,7 ч, Время реак- Время выде1816784

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

1816784

Продолжение табл, 4

Составитель И.Фан штейн

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М. Максиминишец

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г,. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1708 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5