Модифицированный бентонит

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ri»939522

Союз Советских

Соцналнсткческнх

Республнк (61) Дополнительное к авт. свив-ву(22) З ле 03. 09. 80 (21) 2984065/23-03 с присоединением заявки М(23) Приоритет (5l)N. Кл.

С 09 К 7/02

3Ьсударстаенный комитет

СССР до делан изобретений и открытий

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень М 24

Дата опубликованн» описания- 30.06.82 (53) УДК 622.243 . 144(088.8) Л.ll. Вахрушев,. Г.В. Шишкова, В.И. Ряб енко., (72) Авторы изобретения

3.Д. Литяева и Е.Н. Баркатина р " „

1;

7

Всесоюзный научно-исследовательский нститут . по креплению скважин и буровым растворам (71) Заявитель (54) ИОДИФИЦИРОВАНН6% БЕНТОНИТ где R=gg Н37

Изобретение относится к приготовлению и обработке глин органическими соединениями с целью улучшения их набухаемости в органических средах.

Известен бентонит, содержащий четвертичные аммониевые соли, в частности, диалкилметилбензиламмоний хлорид, где К. =С16 Н, В =С Н „(1).

Известен также модифицированный глинопорошок для бурового раствора, содержащий алкилдиметилбензиламмоний хлорид (21.

Недостаток известных бентонитов незначительная их набухаемость в органических средах.

Цель изобретения - увеличение набухаемости бентонита в углеводородной среде.

Поставленная цель достигается тем, 5 что бентонит дополнительно содержит диоктадецилдиметиламмоний хлорид при следующем соотношении компонентов, мас.ч:.

Бентонит 100

Октадецилдиметилбензиламмоний хлорид (l) 7,7-69,3

Диоктадецилдиметиламмоний хлорид (lI) 10,2-91,8

3 939522 4

Компоненты (! ) и (I I ) взяты в про порции (10-90): (90-10) по отношению к обменной емкости бентонита.

Набухаемость такого бентонита значительно превышает набухаемость бентонита, содержащего только (!) или только (!I), в органической среде (в данном случае дизельном топливе).

Это можно объяснить тем, что при обработке бентонита смесью четвертичных аммониевых солей (!) и {!!) наиболее полно реализуется процесс гидрофобизации его поверхности за счет взаимного синергетического действия реагентов. Увеличение набухаемости бентонита влечет за собой улучшение м диспергируемости его в углеводороднои среде.

Для приготовления модифицированного бентонита используют известную методику. В глинистый раствор медленно приливают полуторакратный избыток 503-ного раствора (!) и (If} в изопропиловом спирте. !збыток реагентов необходим для полноты ионного обмена. После введения реагентов смесь перемешивают в течение 30 мин затем фильтруют, промываю- водой и сушат при 100-105 С. Количества (I) и (II) рассчитывают в зависимости от обменной емкости бентонита.

Принимая, что идет 1003-ное замещение всех активных центров глинистого минерала, т.е. используется вся его обменная емкость, рассчитывают . количество каждого реагента, подшедшего на модификацию бентонита.

В табл. 1 представлены составы модифицированного бентонита.

В табл. 2 приведены результаты испытаний модифицированного бентонита. (!)берут в количестве, необходимом для замещения 10"ь обменной емкости бентонита, тогда (II) - s количестве, необходимом для замещения остальных 90"6, чтобы в конечном итоге использовать все 100ь обменной емкости. Причем количество реагентов необходимо брать в полуторакратном избытке для обеспечения более полного замещения. По формуле х-HIIQ/1000, где М - молекулярный вес модификаВ тора; величина обменной емкости бентонита, определяют, сколько нужно взять (!) для модификации 100 мас.ч. бентонита, т.е. всех 1003 Q. Вычисляют 103 от

55 полученного числа, и далее, учитывая полуторакратный избыток и степень чистоты продукта, определяют искомое значение (в данном случае оно равно

7,7 мас.ч.). Аналогично находят количество (I!) для реализации остальных

901, 0. Оно равно 91,8 мас.ч.

Таким образом, для полного (100 -ного) замещения 0 бентонита необходимо взять 7,7 мас.ч. (!) и

91,8 мас.u. (II) в расчете на

100 мас.ч. бентонита. Количество (!) необходимо на реализацию 10 Q, а количество (!I) - на остальные 90 G.

Пример 1. В 53-ную глинистую водную суспензию медленно, при постоянном перемешивании, приливают полуторакратный избыток 504-ного раствора в изопропиловом спирте смеси реагентов в количестве, мас.ч: {I) 7,7 и (II) 91,8 (в расчете на 100 мас.ч. бентонита). Продолжают перемешивание в течение 30 мин, фильтруют, промывают водой и сушат при 100-105 С.

Пример 2. Методика приготовления модифицированного бентонита по примеру 1, но смесь реагентов взята в составе, мас.ч: (I) 69,3 и (!!) 10,2 (в расчете на 100 мас.ч. бентонита).

Пример 3. Методика приготовления модифицированного бентонита по примеру 1, но смесь реагентов взята в составе, мас.ч: (I) 38,5 и (I!) 51,0 (в расчете на 100 мас.ч. бентонита).

По данной методике готовят девять составов (табл. 1} модифицированного бентонита, содержащего различное количество (I) и (Il). Набухаемость образцов в углеводородной среде определяют на набухометре системы Паулик, Паулик, Эрдей. Наиболее эффективным является состав 2. В данном случае в составе исходной смеси преобладает (!!), который благодаря своей структуре оказывает расщепляющее действие на решетку глинистого минерала, что дает возможность (!), обладающему меньшим молекулярным весом и только одним длинноцепочным радикалом, глубже проникнуть в межпакетное пространство и, следовательно, полнее гидрофобизовать поверхность бентонита.

Преимущество состава 2 подтверждается данными лабораторных испытаний модифицированного бентонита в модельных системах буровых растворов

Таблица

Показателии

Состав

\ (6 I р (1

А

Количеств.о (1), мас.ч. 0

7,7 15,4 30,8 38,5 46,2 61,6 69,3 77,0,Количество. (tt), мас.ч.

102 91,8 81,6 61,2 51,0 40,8 20,4 10 2

Отношение к обменной емкости бентонита, Ф

40 50

80

20! 00

Отношение к обменной емкости бен тонита,3

80

60 50

100, 90

10

5 9 на углеводородной основе. Как показано в табл. 2, этот. образец обладает наибольшим структурируюшим эффектом, так как статическое напряжение сдвига (СНС) бурового раствора возрастает в 5-6 раз по сравнению с образцами Ю и 9, т.е, с бентонитом, модифицированным только (!) или только (11). Структурно-реологические свойства модельных систем буровых растворов оценивают на приборе ВСН-3.

Таким образом, предлагаемый модифицированный бентонит обладает высокой набухаемостью в углеводородной среде, не требует разработки новой технологии, реагенты (!) и (!1) дос39522 б тупны, мх производство налажено.

Применение этого бентонита позволит расширить ассортимент инвертных эмуль" сионных растворов при бурении нефтя3 ных и газовых скважин. Кроме того, его можно использовать и в других отраслях промышленности, а именно парфюмерной, керамической, в качестве добавки к смазочным материа-!

1, лам и т.д.

Экономическая эффективность от внедрения изобретения при бурении нефтяных и газовых скважин складывается из пятикратного снижения

И количественных расходов реагента, транспортных расходов и составляет

13700 руб, в расчете на 1 скважину.

939522

Таблица 2

W, o6.3

Структурно-реологические показатели модельной системы: вода + дизельное топливо (1:1) + модифицированный бентонит (1,5/) Состав

600 эф., сП

СНС

10 мин, g Па

СНС

1 мин, Э Па

119

71

253

365

371

535

122

260

100

П р и м е ч а н и е. И вЂ” набухаемость модифицированного бентонита в углеводородной среде, об.3.

7,7-69,3

Составитель А. Балуева

Редактор Л. Филь Техред 3. Палий Корректор И. Муска

Заказ 4594/39 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Модифицированный бентонит для бурового раствора, содержащий октадецилдиметилбензиламмоний хлорид, отличающийся тем, что, с целью увеличения его набухаемости в углеводородной среде, он дополнительно содержит диоктадецилдиметиламмоний хлорид при следующем со держании компонентов, мас.ч;

Бентонит 100

Октадецилдиметилбензиламмоний хлорид

Диоктадецилдиметиламмоний хлорид 10,2-91,8 зо Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент франции Р" 2407252, кл. С 09 К 7/02, опублик. 1979.

2. Липкес М.И. и др. Промышленные испытания термической инвертной эмульсии при бурении скважин в объединении "Ставропольнефтегаз".-"Бурение", М., 1978, 9, с. 17 (прототип).