Сложные эфиры в качестве масляной фазы эмульсионных буровых растворов

 

Применение эмульгируемых в воде сложных эфиров насыщенных и/или ненасыщенных монокарбоновых кислот с числом атомов углерода до 24 и одноатомных низших, и/или высших спиртов, и/или многоатомных низших спиртов в качестве масляной фазы жидкостей для бурения в виде эмульсии масла в воде. 6 табл.

Изобретение относится к применению известных эмульгируемых в воде сложных эфиров насыщенных и/или ненасыщенных монокарбоновых кислот с числом атомов углерода до 24 или их смесей и одноатомных, низших и/или высших спиртов и/или многоатомных низших спиртов в качестве дисперсной масляной фазы жидкостей для бурения в виде эмульсии типа масла в воде.

Общеизвестно применение для различных целей, например, в качестве реагентов или растворителей, эмульгируемых в воде сложных эфиров насыщенных и/или ненасыщенных монокарбоновых кислот с числом атомов углерода до 24 или их смесей и одноатомных, низших или высших спиртов или их смесей и/или многоатомных низших спиртов или их смесей (Краткая химическая энциклопедия. Советская Энциклопедия, 1967, том. V, 1058-1061).

Известно применение углеводородных масел в качестве дисперсной масляной фазы жидкостей для бурения в виде эмульсии типа масла в воде [2].

Недостаток известного технического решения заключается в том, что обычно используемые углеводородные масла являются опасными с точки зрения экологии. Даже используемые в настоящее время в качестве углеводородных масел так называемые "незагрязняющие масла", то есть в основном свободные углеводородные фракции, не являются полностью неопасными с точки зрения экологии.

Целью изобретения является нахождение способных к применению в качестве дисперсной масляной фазы для жидкостей для бурения в виде эмульсии типа масла в воде веществ, которые не только практически неопасны с точки зрения экологии, но и отрицательно не влияют на хорошие эксплуатационные свойства известных жидкостей для бурения типа эмульсии масла в воде.

Цель достигается применением эмульгируемых в воде сложных эфиров насыщенных и/или ненасыщенных монокарбоновых кислот с числом атомов углерода до 24 или их смесей и одноатомных, низших и/или высших спиртов в качестве дисперсной масляной фазы жидкостей для бурения в виде эмульсии типа масла в воде.

Предлагаемая дисперсная масляная фаза содержится в жидкостях для бурения типа эмульсии масла в воде в количестве около 5-65% от веса водной и масляной фаз. В случае необходимости жидкости для бурения могут еще содержать в обычных концентрациях растворенные и/или диспергированные, общеизвестные вспомогательные вещества, такие как эмульгаторы, обеспечивающие выполнение сплошного жидкостного слоя вещества, средства для ингибирования нежелательной замены воды между разбуренными формациями и промывочной жидкостью, смачиватели, органические полимерные соединения естественного и/или синтетического происхождения, мелкодисперсные наполнители, соли, щелочные агенты и/или дезинфицирующие средства.

Применяемые согласно изобретению сложные эфиры (далее эфирные масла) должны быть текучими при температуре окружающей среды, а также в условиях их применения, причем под текучими веществами понимаются и такие материалы, которые при температуре окружающей среды обладают способностью по меньшей мере к пластической деформации и размягчению до текучести при обычно имеющихся повышенных рабочих температурах. Для обеспечения облегченной перерабатываемости предпочтительно применяют эфирные масла, пределы затвердевания (точка плавления и точка затвердевания) которых ниже 10^оС и целесообразно ниже 0^оС. Особенно пригодными могут быть соответствующие эфирные масла с точкой затвердевания, не превышающей - 5^оС. При этом следует принять во внимание то, что жидкости для бурения обычно приготовляют на месте эксплуатации с использованием, например, морской воды, при сравнительно низкой температуре воды.

Для обеспечения необходимой эксплуатационной надежности применяемые эфирные масла должны иметь температуру вспышки по меньшей мере 80^оС, предпочтительно по меньшей мере 100^оС и существенно выше, например, выше 150-160^оС. Одноатомные высшие спирты содержат 6-24 атомов углерода, предпочтительно 8-18 атомов углерода. Многоатомные низшие спирты имеют 2-6 атомов углерода и до 4 гидроксильных групп.

Остаток карбоновой кислоты эфирных масел может производиться от монокарбоновых кислот естественно и/или синтетического происхождения, которые неразветвлены и/или разветвлены, насыщены и/или ненасыщены, в частности однократно и/или многократно олефино-ненасыщены.

В качестве кислотных радикалов эфиров применяют радикалы насыщенные монокарбоновые кислоты с 1-16 атомами углерода или их смеси и однократно и/или многократно олефино-ненасыщенные монокарбоновые кислоты с 16-24 атомами углерода или их смеси. Возможно также применять смеси упомянутых насыщенных или ненасыщенных монокарбоновых кислот.

Как правило, радикалы смеси насыщенных и ненасыщенных монокарбоновых кислот содержат около 10-80 мас.% однократно олефино-ненасыщенных компонентов, около 5-60 мас. % двухкратно олефино-ненасыщенных компонентов и, в случае необходимости, около 4-15 мас.% многократно олефино-ненасыщенные компоненты.

Смеси вышеупомянутых радикалов ненасыщенных монокарбоновых кислот состоят из 20-75 мас. % однократно олефино-ненасыщенных компонентов и 25-80 мас.% двухкратно и/или многократно олефино-ненасыщенных компонентов.

Применяемые эфирные масла имеют вязкость по Брукфильду до 2 млн МПа ˙ с.

П р и м е р 1. Сначала приготавливают 350 г 6 %-ной по весу гомогенной суспензии бетонита путем смешения торгового бетонита (не гидрофибированного) с водопроводной водой при перемешивании, причем суспензию доводят до значения рН 9,2-9,3 посредством натрового щелока.

В эту предварительно набухшую водную фазу бетонита последовательно вводят при интенсивном перемешивании нижеследующие компоненты: 1,5 г технической карбоксиметилцеллюлозы, низковязкий торговый продукт Релатин U 300 S 9 ; 35 г хлорида натрия; 70 г сложного 2-этилгексилового эфира смеси в основном насыщенных жирных кислот с 8-14 атомами углерода; 17 г эмульгатора (сульфонированного касторового масла, ализаринового масла); 219 г барита.

Текучесть получаемых таким образом жидкостей для бурения в виде эмульсии типа масла в воде до и после старения при термообработке определяют следующим образом.

Сначала определяют пластическую вязкость, предел текучести, а также количество образовавшегося геля по истечении 10 с и 10 мин нестаревшей жидкости при температуре 50^оС. Затем жидкость подвергают старению при температуре 125^оС в течение 16 ч в автоклаве, так называемой вращающей печи с тем, чтобы определить влияние температуры на стабильность эмульсии. Затем опять определяют указанные свойства при температуре 50^оС. Результаты опытов сведены в табл. 1.

П р и м е р 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что в качестве дисперсной масляной фазы используют сложный изобутиловый эфир олеиновой кислоты.

Данные по свойствам нестаревшей и старевшей жидкостейсведены в табл. 2.

П р и м е р 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что в качестве дисперсной масляной фазы используют моноолеат пропиленгликоля. Данные по свойствам нестаревшей и старевшей жидкостей сведены в табл. 3.

П р и м е р 4. Повторяют пример 1 с той разницей, что в качестве дисперсной масляной фазы используют сложный триметилопропановый эфир трижирной кислоты. Данные по свойствам нестаревшей и старевшей жидкостей сведены в табл. 4.

П р и м е р 5. Повторяют пример 1 с той разницей, что в качестве дисперсной масляной фазы используют сложный глицериновый эфир трижирной кислоты. Данные по свойствам нестаревшей и старевшей жидкостей сведены в табл. 5.

П р и м е р 6. Повторяют пример 1 с той разницей, что в качестве дисперсной масляной фазы используют этерифицированный н-гексанолом остаток димеризации жирной кислоты (мономерной жирной кислоты "Аliрhat 47"). Данные по свойствам нестаревшей и старевшей жидкостей сведены в табл. 6.

Формула изобретения

Применение эмульгированных в воде сложных эфиров насыщенных и/или ненасыщенных монокарбоновых кислот с числом атомов углерода до 24 и одноатомных низших и/или высших одноатомных спиртов и/или многоатомных низших спиртов в качестве дисперсной масляной фазы эмульсионных растворов типа масла в воде.