Эмульгатор инвертных эмульсий

 

Использование: эмульгатор инвертных эмульсий для получения эмульсий типа "вода в масле" и "масло в воде", применяемых при добыче нефти и газа. Сущность: эмульгатор включает сложные эфиры кислот таллового масла и триэтаноламина, а также эфиры кислот таллового масла и оксиэтилированных алкиламинов и фракцию ароматических углеводородов. Эмульгатор имеет следующий состав, мас. %: продукт взаимодействия таллового масла с триэтаноламином при массовом отношении кислоты:амин, равном 2:1, продукт взаимодействия кислот таллового масла и кубового остатка производства алкилэтаноламинов, содержащего 85 - 95 мас.% оксиэтилированных алкиламинов, где алкил С₁-С₃, степень оксиэтилирования - 1 - 5, число полиэтиленоксидных цепей - 1 или 2, при массовом отношении кислоты:кубовый остаток, равном 1,5:1, 1:5%, углеводородный растворитель, содержащий низшие ароматические углеводороды от 25 до 50 мас.% и жидкие парафиновые углеводороды, остальное до 100%. Предпочтительно эмульгатор дополнительно содержит оксиэтитлированный алкилфенол, где алкил - С₁-С₃, в количестве 1 - 10% от массы эмульгатора. 1 табл.

Изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий и может быть использовано при получении однородной смеси двух несмешивающихся жидкостей, таких как нефть и вода, масло и вода и т.д. применяемых в нефте- и газодобывающей промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому эмульгатору является эмульгатор эмультал, представляющий собой смесь сложных эфиров олеиновой, линоленовой, линолевой, а также смоляных кислот, содержащихся в дистилляте таллового масла, и триэтаноламина.

К недостаткам эмультала относятся низкая эмульгирующая способность, особенно по отношению к углеводородным средам с низким содержанием ароматических углеводородов, приводящая к увеличению эксплуатационных расходов эмульгатора, и высокая температура застывания, вызывающая трудности в использовании эмульгатора в холодный период времени в восточных и северных районах.

С целью улучшения эмульгирующей способности эмульгатора и снижения его температуры застывания предлагается эмульгатор инвертных эмульсий, содержащий в своем составе сложные эфиры кислот таллового масла и триэтаноламина (эмультал) и дополнительно эфиры кислот таллового масла и оксиэтилированного алкиламина, и ароматизированную углеводородную фракцию с температурой кипения 170 320^oС при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт взаимодействия кислот таллового масла и триэтаноламина при массовом отношении кислоты:амин 2:1 40 50 Продукт взаимодействия кислот таллового масла и кубового остатка производства алкилэтаноламинов, содержащего 85 95% оксиэтилированных алкиламинов, где где алкил С₁-С₃, степень оксиэтилирования 1 - 5, число полиэтиленоксидных цепей 1 или 2, при массовом отношении кислоты:кубовый остаток 1,5:1 1 5 Углеводородный растворитель, содержащий от 25 до 50 мас. ароматических углеводородов, остальное (до 100%) изопарафиновые и нафтеновые углеводороды, фракция 170 320^oС До 100 Предпочтительно эмульгатор содержит дополнительно оксиэтилированный алкилфенол, при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт взаимодействия кислот таллового масла и триэтаноламина при массовом отношении кислоты:амин 2:1 40 50 Продукт взаимодействия кислот таллового масла и кубового остатка производства алкилэтаноламинов, содержащего 85 95% оксиэтилированных алкиламинов, где алкил C₁-C₃, степень оксиэтилирования 1 5, число полиэтиленоксидных цепей 1 или 2, при массовом отношении кислоты:кубовый остаток 1,5:1 1 5 Оксиэтилированный алкилфенол, где алкил алифатическая цепь С₈-С₉, степень оксиэтилирования 4-10, число полиэтиленоксидных цепей 1 1 10 Углеводородный растворитель, содержащий от 25 до 50 мас. ароматических углеводородов, остальное (до 100%) изопарафиновые и нафтеновые углеводороды, фракция 170 320^oС До 100 Талловое масло является побочным продуктом при переработке древесины (ТУ 13-4000177-26-85). Оксиэтилированные алкиламины где R CH₃, C₂H₅, R' CH₃, C₂H₅, (CH₂CH₂O)_mH, n 1 5, m 1 5 представляют собой побочные продукты производства алкилэтаноламинов, например диметилэтаноламина, метилдиэтаноламина и т.п.

Ароматизированная углеводородная фракция с температурой кипения 170-320^oC, содержащая 25 50% ароматических углеводородов (остальное - изопарафиновые и нафтеновые углеводороды), представляет собой побочный продукт при производстве жидких парафинов и используется в качестве компонента дизельных топлив (ТУ 38.1011309-90).

Оксиэтилированный алкилфенол общей формулы

где R C₈-C₉, m 4 10 производится по ТУ 38.507-63-171-91 (Неонол АФ9-4, Неонол АФ9-10).

Пример 1. Получение эфиров кислот таллового масла и оксиэтилированных алкиламинов. В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина Старка и термометром, загружают 150 г таллового масла с кислотным числом 156 мг КОН/г и 120 г кубового остатка от производства диметилэтаноламина (молекулярная масса 224, плотность 948 кг/м³) следующего состава, мас.

где n 1 14; n 2 35; n 3 28; n 4 10; n 5 6; смола 7. Смесь нагревают до 160 -180^oC и выдерживают при этой температуре в течение 6 ч при перемешивании. За время реакции отгоняется 7,2 мл воды. Образовавшийся продукт представляет собой подвижную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью 940 кг/м³, температурой застывания -20^oС, кислотным числам 20,2 мг КОН/г и межфазным натяжением 1%-ного раствора в дизельном топливе на границе с дистиллированной водой 2,8 мН/м.

Пример 2. Получение смеси эфиров кислот таллового масла. В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина Старка и термометром, загружают 155 г таллового масла с кислотным числом 156 мг КОН/г, 70 г триэтаноламина и 12 г кубового остатка от производства диметилэтаноламина (характеристика дана в примере 1). Смесь нагревают до 160 180^oC и выдерживают при этой температуре в течение 6 ч при перемешивании. За время реакции отгоняется 8,6 мл воды. Образовавшийся продукт представляет собой подвижную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью 990 кг/м³, температурой застывания -10^oС, кислотным числом 10,3 мг КОН/г, межфазным натяжением 1%-ного раствора в дизельном топливе на границе с дистиллированной водой 2,0 мН/м и содержит в своем составе 88% эфиров кислот таллового масла и триэтаноламина и 12% эфиров кислот таллового масла и оксиэтилированного диметиламина.

Эмульгатор получают методом смешения компонентов при температуре 40 - 60^oС. Получение эмульгатора описано в примерах 3 5.

Пример 3. В лабораторный стакан помещают 45 г эмультала (смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, смоляных кислот таллового масла и триэтаноламина, производится по ТУ 6-14-1035-79. В данном случае был использован эмультал, содержащий 4% пальмиаттриэтаноламина, 18% стеараттриэтаноламина, 51% олеаттриэтаноламина, 9% линолеаттриэтаноламина, 7% линоленаттриэтаноламина, 7% триэтанол аминовых эфиров кислот C₂₀-C₂₄, 4% примесей углеродного характера), нагревают до 40^oС и вливают при перемешивании нагретый до 60^oC углеводородный растворитель (52 г). Не прекращая перемешивания, добавляют 3 г продукта, полученного по примеру 1. Смесь перемешивают в течение 10 15 минут до образования гомогенного продукта. Он представляет собой вязкую жидкость коричневого цвета с плотностью 914 кг/м³, температурой застывания -40^oС, кислотным числом 4,6 мг КОН/г и межфазным натяжением 1%-ного раствора в дизельном топливе на границе с дистиллированной водой 1,7 мН/м.

Пример 4 (в таблице пример 2). В лабораторный стакан помещают 45 г продукта, полученного по примеру 2, нагревают до 40^oC и вливают при перемешивании нагретый до 60^oС углеводородный растворитель (55 г). Смесь перемешивают в течение 10 15 минут до образования гомогенного продукта. Он представляет собой вязкую жидкость коричневого цвета с плотностью 908 кг/м³, температурой застывания -42^oС, кислотным числом 4,8 мг КОН/г и межфазным натяжением 1%-ного раствора в дизельном топливе на границе с дистиллированной водой 2,1 мН/м.

Пример 5. В лабораторный стакан помещают 30 г эмультала (ТУ 6- 14-1035-79), нагревают до 40^oС и вливают при перемешивании нагретый до 60^oС углеводородный растворитель (55 г). Не прекращая перемешивания, последовательно добавляют 5 г продукта, полученного по примеру 1, и 10 г Неонола АФ9-4. Смесь перемешивают в течение 10 15 минут до образования гомогенного продукта. Он представляет собой вязкую жидкость коричневого цвета с плотностью 911 кг/м³, температурой застывания -42^oС, кислотным числом 3,8 мг КОН/г и межфазным натяжением 1%-ного раствора в дизельном топливе на границе с дистиллированной водой 1,1 мН/м.

Аналогично примерам 3 5 получены эмульгаторы с другим массовым соотношением компонентов. Состав эмульгаторов и их физико-химические свойства даны в таблице. В качестве продукта взаимодействия кислот таллового масла и триэтаноламина в примерах 6 13 использовался эмультал (ТУ 6-14-103579). Для получения одного из компонентов эмульгатора продукта взаимодействия кислот таллового масла и кубового остатка от производства адкилэтаноламинов в примерах 7, 9 13 был использован кубовый остаток от производства диметилэтаноламина, а в примерах 6 и 8 от производства этилдиэтаноламина (получение компонента аналогично примеру 1). В качестве оксиэтилированного алкилфенола в примерах 7, 6, 9-13 применялся Неонол АФ9-4, а в примере 8 - Неонол АФ9-10.

Из данных таблицы следует, что предлагаемые эмульгаторы по сравнению с известным (эмультал) обладают лучшими эксплуатационными свойствами, а именно имеют более высокую эмульгирующую способность и низкую температуру застывания, что позволяет расширить область их применения.

Опытные партии предлагаемых эмульгаторов под условными названиями "Нефтенол НЗ" и "Нефтенол НЗН" изготовлены в ПО "НОРСИ" и прошли успешные испытания в НО "Ноябрьскнефтегаз".

Литература
Кистер Э. Г. Файнштейн И.3. Касьянов Н.М. и др. Эмультал эмульгатор для инвертных эмульсионных буровых растворов / Бурение, 1974, N 12, c. 15 - 18.

Формула изобретения

1. Эмульгатор инвертных эмульсий, включающий сложные эфиры кислот таллового масла и триэтаноламина, отличающийся тем, что он дополнительно содержит эфиры кислот таллового масла и оксиэтилированных алкиламинов и ароматизированную углеводородную фракцию с температурой кипения 170-320^oС при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт взаимодействия кислот таллового масла и триэтаноламина при массовом отношении кислоты амин 2 1 40 50
Продукт взаимодействия кислот таллового масла и кубового остатка производства алкилэтаноламинов, содержащего 85 95% оксиэтилированных алкиламинов, где алкил C₁ C₃, степень оксиэтилирования 1 5, число полиэтиленоксидных цепей 1 или 2, при массовом соотношении кислоты: кубовый остаток 1,5 1 1 5
Углеводородный растворитель, содержащий 25 50% ароматических углеводородов, остальное (до 100%) изопарафиновые и нафтеновые углеводороды фракции 170 320^oС До 100%
2. Эмульгатор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксиэтилированный алкилфенол при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт взаимодействия кислот таллового масла и триэтаноламина при массовом соотношении кислоты амин 2 1 40 50
Продукт взаимодействия кислот таллового масла и кубового остатка производства алкилэтаноламинов, содержащего 85 95% оксиэтилированных алкиламинов, где алкил C₁ C₃, степень оксиэтилирования 1/5, число полиэтиленоксидных цепей 1 или 2, при массовом соотношении кислоты кубовый остаток 1,5 1 1 5
Оксиэтилированный алкилфенол, где алкил-алифатическая цепь C₁ - C₃, степень оксиэтилирования 4 10, число полиэтиленоксидных цепей 1 - 1 10
Углеводородный растворитель, содержащий 25 50% ароматических углеводородов, остальное (до 100%) изопарафиновые и нафтеновые углеводороды, фракция 170 320^oC До 100%

РИСУНКИ

Рисунок 1

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Закрытое акционерное общество "Химеко-ГАНГ"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью "НЬЮТЕК"

Договор № РД0033284 зарегистрирован 29.02.2008

Извещение опубликовано: 10.04.2008        БИ: 10/2008

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия