Способ получения активной основы эмульгатора инвертных эмульсий и эмульгатор инвертных эмульсий

Авторы патента:

Гидиятуллин Мидхат Мухтарович (RU)

Хлебников Валерий Николаевич (RU)

Григорьева Надежда Петровна (RU)

Курамшина Елена Алексеевна (RU)

Каримова Алсу Мухаметгатовна (RU)

Лебедев Николай Алексеевич (RU)

Маргулис Борис Яковлевич (RU)

Нугманов Олег Кагарманович (RU)

Хакимуллина Роза Гарифовна (RU)

C09K8/035 - Материалы для различного использования, не отнесенные к другим подклассам

B01F17/22 - амиды кислот или гидразиды кислот

Владельцы патента RU 2296614:

Открытое Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии" (ОАО НИИнефтепромхим) (RU)

Изобретение относится к эмульгаторам, способным образовывать инвертные эмульсии, и может быть использовано при получении однородной смеси двух несмешивающихся жидкостей, таких, как нефть и вода, масло и вода, применяемых в современных технологиях интенсификации добычи нефти. Для получения активной основы эмульгатора инвертных эмульсий, осуществляют взаимодействие алканоламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным растворителем C₈-C₂₄ при нагревании. В качестве алканоламина берут моноэтаноламин или диэтаноламин или триэтаноламин при их мольном соотношении 1-4:1 соответственно. Процесс ведут при температуре 120-150°С. Эмульгатор инвертных эмульсий включает маслорастворимое поверхностно-активное вещество и углеводородный растворитель. В качестве маслорастворимого поверхностно-активного вещества он содержит активную основу эмульгатора, полученную как сказано выше, при следующем соотношении компонентов, мас.%: активная основа - 5-30, углеводородный растворитель - остальное. Технический результат - упрощение способа получения активной основы эмульгатора и повышение эксплуатационных характеристик эмульгатора инвертных эмульсий с включением эффективной основы. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Известен способ получения активной основы эмульгатора инвертных эмульсий путем взаимодействия кислот таллового масла и кубового остатка производства алкилэтаноламинов при нагревании, содержащего 85-95 мас.% оксиэтилированных алкиламинов, при массовом соотношении кислоты: кубовый остаток 1,5:1; 1:5, а также известен эмульгатор инвертных эмульсий, включающий вышеуказанный продукт взаимодействия и углеводородный растворитель (патент РФ №2062142, В01F 17/34, 1996 г.).

Однако известный способ получения имеет ряд недостатков:

- использование в качестве исходного сырья таллового масла, являющегося продуктом лесохимической промышленности, неоднородного и непостоянного по составу, что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках эмульгатора и свойствах инвертных эмульсий на его основе;

- высокая температура проведения процесса, необходимость отгонки воды.

Известен способ получения активной основы эмульгатора инвертных эмульсий путем взаимодействия алкилполиаминов с талловым маслом или олеиновой кислотой при нагревании с последующим добавлением этилового спирта, а также известен эмульгатор инвертных эмульсий, включающий вышеупомянутую активную основу эмульгатора и растворитель, например, керосин ТС-1 (патент РФ №2140815, В01F 17/16, 18, 1999 г.).

Недостатком способа является высокая себестоимость продукта, так как используется импортное сырье, обладающее к тому же канцерогенностьюи кожно-резорбтивным воздействием.

Наиболее близким предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения активной основы эмульгатора инвертных эмульсий, включающий последовательное взаимодействие диэтаноламина, смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C₈-C₂₄ и борной кислоты при нагревании 90-180°С, при мольном соотношении борная кислота: диэтаноламин: жирные кислоты 1:3:1-3, причем в процессе взаимодействия при Т=130°С осуществляют отгонку образующейся в процессе реакции воды (патент РФ №2203130, В01F 17/22, 16, 2003 г.).

К недостаткам известного способа можно отнести его многостадийность, высокую температуру проведения процесса, необходимость отгонки воды.

Известен эмульгатор для инвертных эмульсий, включающий активную основу - продукт взаимодействия диэтаноламина, смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C₈-C₂₄ и борной кислоты при исходном соотношении диэтаноламин: жирные кислоты: борная кислота как 3:1-3:1 и углеводородный растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вышеуказанный продукт взаимодействия - 10-30

Углеводородный растворитель - остальное.

(патент РФ №2203130, В01F 17/22, 16, 2003 г.).

Однако при хорошей эмульгирующей способности инвертных эмульсий на основе известного эмульгатора она недостаточна термостабильна и имеет низкие фильтрационные характеристики.

Основой настоящего изобретения является задача создания менее сложного технологичного способа получения активной основы эмульгатора инвертных эмульсий, а также создание эффективного эмульгатора инвертных эмульсий с более высокой термостабильностью и фильтрационными характеристиками эмульсии.

Поставленная задача решается так, что в способе получения активной основы эмульгатора инвертных эмульсий, включающей взаимодействие алканоламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным растворителем С₈-С₂₄ при нагревании, в качестве алканоламина берут моноэтаноламин или диэтаноламин или триэтаноламин при их мольном соотношении 1-4:1 соответственно, причем процесс ведут при температуре 120-150°С. А также задача решается так, что эмульгатор инвертных эмульсий, включающий маслорастворимое поверхностно-активное вещество и углеводородный растворитель, в качестве маслорастворимого поверхностно-активного вещества он содержит активную основу эмульгатора по п.1 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Активная основа по п.1	- 5-30
Углеводородный растворитель	- остальное

Активную основу эмульгатора получают путем нагревания и перемешивания при атмосферном давлении алканоламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С₈-С₂₄ при мольном соотношении алканоламин: жирные кислоты, равном 1-4:1, при температуре 120-150°С в течение 4-6 ч. Эмульгатор получают растворением полученной активной основы в углеводородном растворителе.

В качестве алканоламина используют моноэтаноламин (ТУ6-02-915-84) или диэтаноламин (ТУ 6-09-2652-91) или триэтаноламин марки В (ТУ 6-02-916-79).

В качестве жирных кислот для получения активной основы используют, например, талловое масло, растительное масло (соевое, пальмовое, рапсовое, кокосовое, льняное, касторовое, хлопковое), а также смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С₈-С₂₄.

В качестве углеводородного растворителя используют, например, низкозастывающие фракции или товарные среднедистиллятные топлива: например, топливо для реактивных двигателей марок ТС-1, РТ по ГОСТ 10227-86, топливо дизельное по ГОСТ 305-82, нефрас-С4-155/200 по ГОСТ 3134-78, нефрас-А-130/150 по ГОСТ 10214-78.

Активная основа эмульгатора - продукт взаимодействия моноэтаноламина и смеси жирных кислот - представляет собой мазеобразное вещество от коричневого до темно-коричневого цвета с температурой плавления 40-60°С.

Активная основа эмульгатора - продукт взаимодействия диэтаноламина (триэтаноламин) и смеси жирных кислот - представляет собой вязкую жидкость от темно-желтого до коричневого цвета. Плотность при 20°С - 930-960 кг/м³.

Прототип. Берут эмульгатор - продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и дистиллированного таллового масла с кислотным числом 193 мг КОН/г при мольном соотношении борная кислота: диэтаноламин: дистиллированное талловое масло как 1:3:1,5 и углеводородный растворитель при следующим соотношении компонентов, мас. %:

Вышеуказанное маслорастворимое ПАВ	- 10
Углеводородный растворитель - топливо для реактивных двигателей ТС-1 по ГОСТ 10227-86	- 90.

Примеры 1-3 описывают заявленную технологию получения активной основы.

Пример 1. В реактор емкостью 2000 л, оснащенный мешалкой и сливным устройством на дне, загружают 700 кг (0,79 моль) нерафинированного рапсового масла с содержанием свободных жирных кислот 2,35% и при перемешивании подают 174,5 кг (2,86 моль) моноэтаноламина (1:3,6). Температуру в реакторе доводят до 130°С и перемешивают при заданной температуре в течение 5 часов. После чего реакционную массу охлаждают до 25±5°С. Степень конверсии по свободным аминам составляет 96% (образец 1, табл.1).

Пример 2. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 50 г (0,15 моль) таллового масла с кислотным числом 168,1 мг КОН/г и 13 г (0,21 моль) моноэтаноламина (1:1,4). Реакционную массу нагревают при перемешивании до 150°С и ведут процесс в течение 4 часов. Затем полученный продукт охлаждают до 25±5°С. Степень конверсии равна 74% (образец 2, табл.1).

Пример 3. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 50 г (0,17 моль) смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда фракций С₁₆-С₂₂ с кислотным числом 180,6 мг КОН/г и при перемешивании добавляют 14 г (0,23 моль) моноэтаноламина (1:1,4). Реакционную массу нагревают до 120°С и выдерживают в течение 6 часов. По окончании процесса реакционную массу охлаждают до 25±5°С. Степень конверсии составляет 97% (образец 3, табл.1).

Примеры 4-9. В качестве алканоламина используют диэтаноламин или триэтаноламин. Технологические параметры получения активной основы и мольные соотношения реагентов представлены в таблице 1. Полученную по примерам 1-9 активную основу растворяют в углеводородном растворителе при массовом соотношении 5-30:70-95 соответственно. Готовят 27 образцов (см. табл.2).

Инвертные эмульсии на основе полученных эмульгаторов готовят путем энергичного встряхивания в герметичной емкости расчетных количеств эмульгатора и водного раствора хлорида кальция. Получают инвертные эмульсии различной плотности (в пределах 1,1-1,3 г/см³). Для оценки эксплуатационных свойств предлагаемых эмульгаторов проводят испытания термостабильности и фильтрации инвертных эмульсий. Термостабильность определяют по методике, приведенной в патенте №2203130. Показатель фильтрации ПФ₃₀ (см³/30 мин) на приборе ВМ-6. Приводим конкретный пример приготовления инвертной эмульсии:

В емкость на 200 см³ помещают 12,5 г эмульгатора 1 и 87,5 г 29%-ного водного раствора хлорида кальция (Образец 1, табл.3). Смесь энергично встряхивают до образования однородной эмульсии. Полученная инвертная эмульсия имеет следующие характеристики:

- плотность- 1,1 г/см³;

- термостабильность - 14 суток;

- показатель фильтрации ПФ₃₀ - 24 см³/30 мин.

Готовят 27 образцов инвертных эмульсий. Технологические свойства инвертных эмульсий на основе предлагаемых эмульгаторов представлены в таблице 3.

Из приведенных в таблице 3 данных видно, что инвертные эмульсии, приготовленные с использованием активной основы и эмульгатора на ее основе, полученных заявленными способами, во всем диапазоне условий имеют высокие эксплуатационные характеристики по сравнению с прототипом.

Предлагаемые объекты по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами:

- способ получения активной основы эмульгатора одностадиен, не требует отгонки воды, более технологичен;

- получаемые на основе заявленных эмульгаторов инвертные эмульсии различной плотности (в пределах 1,1-1,3 г/см³) более термостабильны при прочих равных условиях и имеют высокие фильтрационные характеристики.

Таблица 1
№ образца	Исходное сырье	Мольное соотношение	Температура, °С	Длительность, ч	Степень конверсии, %
1	Рапсовое масло	0,79	130	5	96
	Моноэтаноламин	2,86
2	Талловое масло	0,15	150	4	74
	Моноэтаноламин	0,21
3	Смесь жирных кислот фракции		120	6	97
	C₁₆-C₂₂	0,17
	Моноэтаноламин	0,23
4	Рапсовое масло	1	130	5	79
	Диэтаноламин	3,6
5	Талловое масло	1	150	4	99
	Диэтаноламин	1,4
6	Смесь жирных кислот фракции		120	6	89
	C₁₆-C₂₂	1
	Диэтаноламин	1,4
7	Рапсовое масло	1	130	5	77
	Триэтаноламин	4
8	Талловое масло	1	150	4	80
	Триэтаноламин	2
9	Смесь жирных кислот фракции		120	6	91
	C₁₆-C₂₂	1
	Триэтаноламин	1

Таблица 2
№ образца	Активная основа из табл.1	Углеводородный растворитель	Соотношение активной основы и углеводородного растворителя, мас. %	Плотность при 20°С, г/см³
1	2	3	4	5
1	1	Топливо для реактивных двигателей ТС-1	5:95	0,790
2	2	Топливо для реактивных двигателей РТ	-//-	0,800
3	3	Нефрас-А-130/150	-//-	0,867
4	4	Топливо для реактивных двигателей ТС-1	-//-	0,794
5	5	Нефрас-С4-155/200	-//-	0,801
6	6	Топливо для реактивных двигателей РТ	-//-	0,786
7	7	Нефрас-А-130/150	-//-	0,869
8	8	Топливо дизельное	-//-	0,850
9	9	Нефрас-С4-155/200	-//-	0,805
10	1	Топливо для реактивных двигателей РТ	10:90	0,815
11	2	Нефрас-А-130/150	-//-	0,803
12	3	Топливо для реактивных двигателей ТС-1	-//-	0,810
13	4	Нефрас-С4-155/200	-//-	0,821
14	5	Топливо для реактивных двигателей ТС-1	-//-	0,818
15	6	Топливо для реактивных двигателей ТС-1	-//-	0,817
16	7	Нефрас-С4-155/200	-//-	0,811
17	8	Топливо для реактивных двигателей РТ	-//-	0,807
18	9	Топливо для реактивных двигателей ТС-1	-//-	0,819
19	1	Топливо дизельное	30:70	0,870
20	2	Нефрас-А-130/150	-//-	0,866
21	3	Нефрас-С4-155/200	-//-	0,843
22	4	Топливо для реактивных двигателей РТ	-//-	0,831
23	5	Топливо для реактивных двигателей ТС-1	-//-	0,840
24	6	Нефрас-С4-155/200	-//-	0,837
25	7	Топливо дизельное	-//-	0,869
26	8	Нефрас-А-130/150	-//-	0,880
27	9	Топливо для реактивных двигателей РТ	-//-	0,828

Таблица 3
			Показатели эмульсии
№ образца	Состав эмульсии	% мас.	Плотность при 20°С, г/см³	Термостабильность, суток при 80°С	ПФ₃₀, см³/30 мин
1	2	3	4	5	6
1	Эмульгатор 1	12,5	1,1	14	24
	29%-ный раствор CaCl₂	87,5
2	Эмульгатор 1	11	1,2	10	28
	42%-ный раствор CaCl₂	89
3	Эмульгатор 1	9	1,3	8	30
	52 %-ный раствор CaCl₂	91
4	Эмульгатор 10	12,5	1,1	17	23
	29%-ный раствор CaCl₂	87,5
5	Эмульгатор 10	11	1,2	20	21
	42%-ный раствор CaCl₂	89
6	Эмульгатор 10	9	1,3	20	18
	52%-ный раствор CaCl₂	91
7	Эмульгатор 11	12,5	1,1	8	34
	29%-ный раствор CaCl₂	87,5
8	Эмульгатор 11	11	1,2	8	33
	42%-ный раствор CaCl₂	89
9	Эмульгатор 11	9	1,3	8	30
	52%-ный раствор CaCl₂	91
10	Эмульгатор 12	12,5	1,1	9	30
	29%-ный раствор CaCl₂	87,5
11	Эмульгатор 12	11	1,2	8	34
	42%-ный раствор CaCl₂	89
12	Эмульгатор 12	9	1,3	8	31
	52%-ный раствор CaCl₂	91
13	Эмульгатор 13	12,5	1,1	16	30
	29%-ный раствор CaCl₂	87,5
14	Эмульгатор 13	11	1,2	17	23
	42%-ный раствор CaCl₂	89
15	Эмульгатор 13	9	1,3	20	20
	52%-ный раствор CaCl₂	91
16	Эмульгатор 14	12,5	1,1	12	40
	29%-ный раствор CaCl₂	87,5
17	Эмульгатор 14	11	1,2	10	38
	42%-ный раствор CaCl₂	89
18	Эмульгатор 14	9	1,3	16	33
	52%-ный раствор CaCl₂	91
19	Эмульгатор 15	12,5	1,1	12	24
	29%-ный раствор CaCl₂	87,5
20	Эмульгатор 15	11	1,2	17	23
	42%-ный раствор CaCl₂	89
21	Эмульгатор 15	9	1,3	17	23
	52%-ный раствор CaCl₂	91
22	Эмульгатор 8	11	1,2	6	27
	42%-ный раствор CaCl₂	89
23	Эмульгатор 17	11	1,2	10	24
	42%-ный раствор CaCl₂	89
24	Эмульгатор 26	11	1,2	14	20
	42%-ный раствор CaCl₂	89
25	Прототип	12,5	1,1	3	38
	29 %-ный раствор CaCl₂	87,5
26	Прототип	11	1,2	3	>40
	42%-ный раствор CaCl₂	89
27	Прототип	9	1,3	1	>40
	52%-ный раствор CaCl₂	91

1. Способ получения активной основы эмульгатора инвертных эмульсий, включающий взаимодействие алканоламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C₈-C₂₄ при нагревании, отличающийся тем, что в качестве алканоламина берут моноэтаноламин или диэтаноламин или триэтаноламин при их мольном соотношении с жирными кислотами как 1-4:1 соответственно, причем процесс ведут при температуре 120-150°С.

2. Эмульгатор инвертных эмульсий, включающий маслорастворимое поверхностно-активное вещество и углеводородный растворитель, отличающийся тем, что в качестве маслорастворимого поверхностно-активного вещества он содержит активную основу по п.1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Активная основа по п.1	5,0-30,0
Углеводородный растворитель	Остальное

Изобретение относится к составу облегченного тампонажного материала и может найти применение при строительстве и креплении нефтяных, газовых и других скважин. .

Тампонажный материал и способ его приготовления // 2295554

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к расширяющимся тампонажным материалам, и может быть использовано при цементировании межколонного пространства в нефтяных и газовых скважинах в температурном диапазоне 10-30°С.

Состав для кислотной обработки призабойной зоны пласта // 2294353

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к составам для интенсификации работы нагнетательных и добывающих скважин, может быть также использовано для регулирования разработки нефтяных месторождений для освоения скважин после бурения и ремонта, для очистки ствола скважины от солевых отложений, для очистки насосно-компресорных труб.

Состав для кислотной обработки призабойной зоны пласта // 2294353

Состав для изоляции водопритока в добывающую скважину и регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин // 2293102

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции водопритока в добывающую скважину и регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин в слоисто-неоднородных и трещиноватых коллекторах.

Состав для обработки призабойной зоны карбонатного коллектора и способ кислотной обработки призабойной зоны пласта // 2293101

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к составам и способам кислотной обработки призабойной зоны пласта с карбонатными коллекторами, и может быть использовано для интенсификации притока нефти, увеличения приемистости скважин, освоения скважин путем кислотной обработки карбонатного коллектора и как перфорационная среда при вторичном вскрытии пласта с карбонатным коллектором.

Тампонажный состав для изоляции зон поглощений промывочной жидкости и способ его получения // 2293100

Изобретение относится к бурению скважин на нефть, газ и воду и предназначается, в первую очередь, для использования в зонах с сильными и чрезвычайно катастрофическими поглощениями промывочной жидкости, а также может быть использовано в зонах с обычными поглощениями.

Способ извлечения углеводородов из гидратов // 2292452

Изобретение относится к способам извлечения углеводородов, захваченных в пластах гидратов, и, в частности, к способам извлечения природного газа. .

Способ добычи нефти // 2292450

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта путем регулирования охвата пласта заводнением и перераспределения фильтрационных потоков за счет снижения проницаемости высокопроницаемых зон пласта.

Облегченный тампонажный цемент и способ его получения // 2292374

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может найти применение при изготовлении облегченных тампонажных цементов для цементирования глубоких нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин в сложных геологических условиях и на месторождениях в поздней стадии разработки, в геологическом разрезе которых имеются поглощающие пласты и пласты, склонные к гидроразрыву.

Эмульгатор-стабилизатор инвертных эмульсий и способ его получения // 2236286

Изобретение относится к получению инвертных эмульсий, применяющихся при бурении и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин в качестве технологических жидкостей.

Эмульгатор для приготовления инвертных эмульсий // 2203130

Изобретение относится к эмульгаторам, способным образовывать инвертные эмульсии, которые используют для интенсификации добычи нефти. .

Эмульгатор для образования эмульсий типа "вода в масле" // 2106189

Изобретение относится к эмульгаторам, способным образовывать эмульсии типа "вода в масле". .

Эмульгатор для получения водных эмульсий димеров алкилкетена // 1664391

Четвертичные соли,содержащие семикарбазидную группировку,в качестве стабилизатора водных дисперсий полиуретана // 1141725

Патент 403136 // 403136

Патент 384533 // 384533

Способ получения гидрофобной эмульсии // 295573

Эмульгатор-стабилизатор инвертных эмульсий и способ получения его активной основы // 2320403

Изобретение относится к получению инвертных эмульсий, применяющихся в качестве технологических жидкостей при бурении и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин

Катионные полимерные дисперсии, способ их получения и их применение // 2371454

Композиция и способ снижения агломерации гидратов // 2562974

Изобретение относится к антиагломерирующей композиции, предназначенной для ингибирования образования гидратов газа в жидкости, состоящей из соединений формулы (I) или (III) и полярного растворителя или смеси полярных растворителей. Где для соединений формул (I) или (III) R представляет собой по меньшей мере один насыщенный или ненасыщенный С8, С10, С12, C14, C16 и C18 алкил или алкенил, Hex представляет собой гексил, Bu представляет собой бутил, COCO представляет собой кокоамин и X- представляет собой противоион, обозначающий по меньшей мере один галогенид или карбоксилат. Также изобретение относится к способу ингибирования образования агломератов гидратов в жидкости, содержащей воду, газ и необязательно жидкие углеводороды. Технический результат заключается в разработке антиагломерирующих композиций, предназначенных для ингибирования образования агломератов гидратов в жидкости, содержащей воду, газ и, необязательно, жидкие углеводороды, где жидкость необязательно содержится в трубопроводе нефти или газа или на нефтеперерабатывающем заводе. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.