Жидкая фаза инвертного бурового раствора типа вода в масле для освоения геологических месторождений

 

Изобретение относится к инвертным буровым растворам типа вода в масле для освоения геологических месторождений, а именно к углеводородной фазе, включающей эфир моноатомного спирта с 2 12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислотой с 12 16 углеродными атомами ( 55 95мас. ), обладающей текучестью в интервале температур 0 5°С, и вязкостью в данной области температур не более 50 мПа с, а также температурой кристаллизации ниже -10°С и температурой вспышки выше 100°С. Данный эфир содержит в качестве монокарбоновой кислоты линейную кислоту растительного происхождения на основе производных триглицеридов кокосового и пальмового масел. Углеродная фаза дополнительно может содержать эфир моноатомного спирта с 2 12 алифатическими углеродными атомами и монокарбоновой кислотой с 16 24 углеродными атомами, имеющей одну или несколько двойных связей. 3 з.п.ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к области инвертных буровых растворов для освоения геологических месторождений, более конкретно к жидкой фазе инвертного бурового раствора типа вода в масле.

Известно использование масляной фазы на основе масел сложных эфиров (эстролей). Так, бурильные жидкости на основе масел используют не загрязняющие окружающую среду масла. В качестве не загрязняющих среду масел используются как свободные от ароматических фракций фракции перегонки нефти, так и растительные масла типа масла земляного ореха, соевое масло, льняное масло, кукурузное масло, рисовое масло, а также масла животного происхождения, например, китовый жир. Все эти эфирные масла растительного и животного происхождения являются триглицеридами природных жирных кислот, которые не загрязняют окружающую среду и по сравнению с углеводородными фракциями, даже свободными от ароматических углеводородов, имеют преимущества с точки зрения экологии.

Лежащие в основе изобретения исследования показали, что рассмотренное в известном уровне техники применение легко разлагаемых масел растительного и/или животного происхождения из практических соображений рассматриваться не может. Реологические свойства таких масляных фаз для диапазона температур от 0-5^оС до 250^оС и более не достигаются.

Известен сложный эфир изооктилового одноатомного спирта и очищенных кислот таллового масла. Впервые указанный здесь сложный эфир из одноосновного спирта и одноосновных карбоновых кислот представлен как равноценный триглицеридам естественного происхождения и/или свободным от ароматических фракций углеводородным фракциям.

Изобретение основано на представлении, что действительно возможно изготовить бурильные растворы для скважин этого типа на основе эфирных масел с высокими экологическими качествами, которые при хранении и эксплуатации равноценны лучшим известным инертным промывочным системам на основе минеральных масел, однако имеют добавочное преимущество в смысле отсутствия загрязнения окружающей среды. Изобретение при этом основано на двух существенных идеях.

Известные триглицериды в форме природных масел непригодны для получения свободных от минеральных масел инертных буровых растворов, а полученные на основе этих масел или жиров сложные эфиры однофункциональных карбоновых кислот с однофункциональными спиртами являются применимыми.

Эстероли описанного здесь рода при использовании на практике ведут себя не так, как использовавшиеся ранее фракции минеральных масел на основе чистых углеводородов. Эти эстероли из монофункциональных компонентов при практическом использовании частично гидролизуются. При этом образуются свободные жирные кислоты. Они опять реагируют с всегда имеющимися в бурильных системах этого рода щелочными компонентами, например, со щелочным резервом для защиты от коррозии, с образованием соответствующих солей. Соли сильно гидрофильных оснований и часто встречающихся в жирах и маслах естественного происхождения кислот с 16-24 углеродными атомами в молекуле являются веществами, которые способствуют получению и стабилизации водомасляных эмульсий. Промышленность моющих средств широко использует это свойство.

Известна жидкая фаза инертного бурового раствора типа вода в масле для освоения геологических месторождений, содержащая углеводородную фазу, включающую нефтепродукт, например дизельное топливо, и сложный эфир ненасыщенной высшей кислоты моноатомного спирта, и дисперсную фазу.

Недостаток известной жидкой фазы наличие в ней нефтепродукта, который отрицательно сказывается на окружающей среде, в частности при освоении месторождений нефти и/или газа на материковом шельфе.

Цель изобретения исключение вредного влияния инвертного бурового раствора типа вода в масле на окружающую среду, в частности при освоении месторождений нефти и/или газа на материковом шельфе.

Поставленная цель достигается жидкой фазой инвертного бурового раствора типа вода в масле, содержащей углеводородную фазу, включающую по меньшей мере один сложный эфир, и дисперсную водную фазу, за счет того, что в качестве по меньшей мере одного сложного эфира углеводородная фаза содержит эфир моноатомного спирта с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12-16 углеродными атомами, обладающей текучестью в интервале температур 0-5^оС, при следующем соотношении компонентов, мас. углеводородная фаза 55-95, дисперсная водная фаза 5-45. В области температур 0-5^оС эфир имеет определенную при 50^оС вязкость по Брукфильду не более чем 50 мПа ˙ с, температуру кристаллизации ниже -10^оС и температуру вспышки выше 100^оС.

Содержащийся в предлагаемой жидкой фазе сложный эфир может представлять собой индивидуальное соединение или смесь сложных эфиров идентичной или различной структуры.

Согласно одному предпочтительному варианту изобретения эфир моноатомных спиртов с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной кислоты с 12-16 углеродными атомами содержит в качестве монокарбоновой кислоты линейную кислоту растительного происхождения на основе производных триглицеридов кокосового и пальмового масел.

Согласно другому предпочтительному варианту изобретения эфир моноатомных спиртов с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12-16 углеродными атомами содержит в качестве спиртового остатка эфира моноатомный спирт с 4-10 алифатическими линейными и/или разветвленными атомами углерода.

Предлагаемая жидкостная фаза дополнительно содержит эфир моноатомного спита с 2-12 алифатическими углеродными атомами и монокарбоновой кислотой с 16-24 углеродными атомами, имеющей одну или несколько двойных связей. Эти сложные эфиры сами по себе преимущественно имеют точку застывания ниже -10^оС и в особенности ниже -15^оС. Благодаря размеру молекулы их точка вспышки имеет желательную величину, т.е. выше 100^оС. Кроме того, вязкость по Брукфильду в диапазоне температур 0-5^оС составляет не более 50 мПа ˙ с. Содержание сложных эфиров ненасыщенных монокарбоновых кислот в предлагаемой жидкой фазе составляет не более 49% от массы углеводородной фазы.

Известные буровые растворы, содержащие предлагаемую жидкую фазу, имеют следующую реологическую характеристику: пластическая вязкость (РУ) в диапазоне 10-60 мПа, предпочтительно от 15 до 40 мПа, предел текучести (УР) в диапазоне 5-40 фунтов /100 фут², предпочтительно 10-25 фунтов /100 фут², определенные при 50^оС. Для определения этих параметров и используемых при этом методик, а также для природы и содержания целевых добавок в таких инверсных буровых растворах действуют указания уровня техники (справочник "Manual of Drilling Fluid Technology" фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк").

П р и м е р 1. 230 мл перегнанного сложного гексилового эфира лауриновой кислоты, имеющего точку вспышки выше 165^оС, предел текучести ниже -5^оС, плотность (20^оС) 0,857-0,861 г/см³ йодное число и кислотное число каждое ниже 1, содержание воды ниже 0,3% и следующую вязкость по Брукфильду, мПа ˙ с: -5^оС 22,5-25,5; 2^оС 15-18; 5^оС 15-18; 10^оС примерно 15; 20^оС 12-14, и 26 мл воды применяют для получения инвертного бурового раствора типа вода в масле, который содержит следующие целевые добавки, г: Органофильный бентонит (торговый продукт GELTONE фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк") 6 Органофильный лигнит (тор- говый продукт DURАTONE фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк") 6 Известь 1 Эмульгатор типа вода в масле (торговый продукт EZ-MUL фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк") 6 Барит 345
Хлорид кальция в виде дигидрата 9,2
Известным образом определяют пластическую вязкость PV, предел текучести (УР), а также количество образовавшегося геля в фунтах /100 фут² через 10 с и 10 мин. Вязкость измеряют при 50^оС при помощи вискозиметра Fann 35 фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк". Измерения производят как на свежем материале, так и на материале, прошедшем старение обработкой в течение 16 ч при 125^оС в служащей в качестве автоклава вращающейся печи.

Данные по свойствам свежего материала и прошедшего строение материала сведены в табл. 1.

П р и м е р 2.

Повторяют пример 1 с той разницей, что готовят инвертный буровой раствор следующего состава, г: Сложный эфир, мл 184 Вода, мл 10
Органофильный бентонит
(торговый продукт GELTONE
фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк") 2
Органофильный лигнит (тор-
говый продукт DURATONE
фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк") 20 Известь 1
Эмульгатор типа вода в масле
(торговый продукт EZ-MUL
фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк") 10 Барит 568
Хлорид кальция в виде дигидрата 4,8
Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в табл. 2.

П р и м е р 3. 230 мл смеси сложных эфиров 2-этилгексанола и насыщенных жирных кислот на основе польмового масла состава, мас.

С₈ 3,5-4,5; С₁₀ 3,5-4,5; С₁₂ 65-70; С₁₄ 20-24; С₁₆ 2; С₁₈ 0,3-1, имеющей точку вспышки выше 165^оС, пределе текучести ниже -10^оС, плотность при вспышке 20^оС 0,86 г/см³, кислотное число ниже 0,3 и следующую вязкость по Брукфильду, мПа ˙ с:
-5^о 20-22; 0^оС 16-18; 10^оС примерно 11; 20^оС 7-9, и 26 мл воды применяют для получения инвертного бурового раствора типа вода в масле, который содержит следующие целевые добавки, г: Эмульгатора (NVERMUL NT) 6
Органофильный бентонит торгового продукта GELTONЕ 6
Органофильный лигнит тор- гового продукта DURATONE 12 Известь 1,5
Эмульгатор торгового про- дукта EZ-MUL 6 Барит 346 Хлорид кальция в виде дигидрата 9,2
Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в табл. 3.

П р и м е р 4. Повторяют пример 3 с той разницей, что готовят инвертный буровой раствор следующего состава, г: Вышеуказанный сложный эфир, мл 350 Эмульгатор торгового продукта EZ-MUL 20 Органофильный лигнит тор- гового продукта DURATONE 3 Известь 4 Органофильный бентонит торгового продукта GELTONE 6 Вода, мл 234 Хлорид кальция в виде дигидрата 99 Барит 150
Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в табл. 4.

Формула изобретения

ЖИДКАЯ ФАЗА ИНВЕРТНОГО БУРОВОГО РАСТВОРА ТИПА ВОДА В МАСЛЕ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, содержащая углеводородную фазу, включающую сложный эфир и дисперсную водную фазу, отличающаяся тем, что в качестве углеводородной фазы, включающей сложный эфир, она содержит сложный эфир моноатомных спиртов с 2 12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12 16 углеродными атомами, обладающие текучестью в интервале температур от 0 до 5^oС, при следующем соотношении компонентов, мас.

Сложный эфир моноатомных спиртов с 2 12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12 16 углеродными атомами 55 95
Дисперсная водная фаза 5 45
причем в области температур от 0 до 5^oС эфир имеет вязкость по Брукфильду не более 50 мПас и температуру кристаллизации ниже минус 10^oС, а температуру вспышки выше 100^oС.

2. Фаза по п. 1, отличающаяся тем, что сложный эфир моноатомных спиртов с 2 12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12 16 углеродными атомами содержит в качестве монокарбоновой кислоты линейную кислоту растительного происхождения на основе производных триглицеридов кокосового и пальмового масла.

3. Фаза по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что сложный эфир моноатомных спиртов с 2 12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12 16 углеродными атомами содержит в качестве спиртового остатка эфира моноатомный спирт с 4 10 алифатическими линейными и/или разветвленными атомами углерода.

4. Фаза по пп. 1 3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит эфир моноатомного спирта с 2 12 алифатическими углеродными атомами и монокарбоновой кислоты с 16 24 углеродными атомами, имеющей одну или несколько двойных связей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2