Мицеллярная дисперсия

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) () I) (51) 5 В 01 F 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2, 0-12, 00

2,0-70,00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) (21) 2839017/26 (22). ». ». 79 (46) 23.10 92. Вюл, t 39 (72) А.П.Мельник, Г.М.Гаевой, В.Г.Гермашев, А.Д.Рудковский, З.Г.Буденко и Я.И ° Середа (53) 66.063.6 (080.8) (56) Патент СНА 3506071, .кл. 166-273, 1978.

Патент СИА t" 3302713, кл. 166-9, 1971 .

2502255, кл. С 07 С 139/00, 1979

Патент Франции " 2300078, кл. С 07 С 129/00, 1979. (54)(57) 1. МИЦЕЛЛЛРНАЯ ДИСПЕРСИЯ, содержащая сульфонаты, углеводороды, поверхностно-активные вещества, соли щелочных металлов и воду, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью придания дисперсии универсальных свойств за счет уменьшения вязкости и поверхностно-активного натяжения

Изобретение относится к приготовлению дисперсий и может быть использовано при обработке призабойных зон, при третичной добыче нефти, а также в качестве солюбилизирующих, диспер" гирующих средств, основы технических моющих средств, KBK | ToflflH вам и маслам.

Известна мицеллярная дисперсия с повышенным содержанием воды {55-90О), которая в качестве поверхностно-активного компонента содержит нефтяные

I на границе фаз углеводородной и водной, в качестве сульфонатов дисперсия содержит водорастворимые и водомаслорастворимые сульфонаты при следующем соотношении исходных компонентов, мас.ь:

Водорастворимые сульфонаты 0,4-5,0

Водомаслорастворимые сульфонаты

Углеводороды

Поверхностно-активные вещества 0,3-8,0

Соли щелочных металлов 0 3-2,0

Вода Остальное

2, Мицеллярная дисперсия по и.1, отличающаяся тем, что, в качестве водорастворимых и водомаслорастворимых сульфонатов она содержит сульфонаты кислого гудрона

t являющиеся отходами производства сульфонатных присадок. сульфонаты молекулярного веса 350520.

Недостатком известной дисперсии. является то, что она обладает универсальными свойствами, а сульфонат, входящий в состав дисперсии, характеризуется лишь средним молекулярным весом сырья и конечного продукта.

Известна также мицеллярная дисперсия, включающая нефтяной сульфонат молекулярного веса 450-500, полученный сульфированием газообразным

942289

0,2-0,45 мл/

/100 r

0,8-1,09

Сульфат аммония

Нефтяной сульфонат

1,95 с моле.кулярным ве сом 405-414, Нефтяной сульфонат получают сульфированием серным ангидридом в среде разбавителя (1,2 дихлорэтана) углеводородного материала, состоящего из гаэойля с молекулярным весом 422-438, Однако указанная дисперсия МНоговодна и имеет большую вязкость (39-60 спз), что ограничивает область ее применения, Целью изобретения является придание дисперсии универсальных своиств за счет уменьшения вязкости и поверхностно-активного натяжения на границе фаз углеводородной и водной.

Поставленная цель достиГается предложенной мицеллярной дисперсией, содержащей водорастворимые сульфонаты, водомаслорастворимые сульфонаты, углеводороды, соповерхностно-активные вещества, соли щелочных металлов и серным ангидридом углеводородов, выкипающих при 372-543 C

Недостатком указанной дисперсии является то, что в ее состав входит нефтяной сульфонат, имеющий молекулярный вес 450-500, на основе которого получают только многоводные дисперсии.

Известна мицеллярная дисперсия, имеющая состав, мас.4:

Вода 78,4

Соповерхностноактивное вещество 0,9

Сульфат аммония 3,7

Углеводороды 13,5

Нефтяной сульфонат 3„5

Нефтяной сульфонат получен из нефтяного погона, из которого удалены низкомолекулярные фракции, Однако вышеуказанная дисперсия имеет ограниченную сферу применения, так как в ней содержится 784 воды..

Наиболее близкой к предложенной 25 по технической сущности. и достигаемому результату является мицеллярная дисперсия следующего состава:

Вода 603

Углеводороды 36-964

Соповерхностноактивное вещество (гексанол) 2,0-12,00

2,0-70,00

0 3-2,0

Остальное

Отличительным признаком предложенной дисперсии является то, что в качестве сульфонатов она содержит водорастворимые и водомаслорастворимые сульфонаты и исходные компоненты взяты при вышеуказанном соотношении.

Другое отличие заключается в том, что в качестве водорастворимых и водомаслорастворимых сульфонатов дисперсия содержит сульфонаты кислого гудрона, являющиеся отходами производства сульфонатных присадок.

В предложенной дисперсии содержатся: а} Водомаслорастворимые моносульфонаты с молекулярным весом 400-520 общей формулы:

Аг - S03Na к - где Ar — ароматическая система (бенэольного, нафталинового и

I т.п. характера), R u P — углеводородные радикалы, введены в качестве солюбилизаторов. б) Водорастворимые сульфонаты, преимущественно дисульфонаты с моле" кулярным весом 270-550 и короткоцепочные сульфонаты Сб-С> с молекулярным весом 200-300, введены в качестве солюбилизаторов. в) Углеводороды фракции, выкипавщей при 200-500 С, используются в качестве малополярной среды для получения композиции с низким. межфаэным натяжением. г) Для придания устойчивости дисперсии в качестве поверхностно-активного вещества используются в основном низкомолекулярные спирты, например изопропиловый спирт, или оксиэтилированные низкомолекулярные спирты. воду при следующем соотношении исходных компонентов, мас.Ф:

Водорастворимые сульфонаты 0,9-5,0

Водомаслорастворимые сульфонаты

Углеводороды

Соповерхностноактивные вещества 0,3-8,0

Соли щелочных металлов

Вода

2289

S 94 д) Соли щелочных металлов, напри. мер сульфат натрия, используются для регулирования реологических свойств

I свойств системы.

Исследования предложенной мицеллярной дисперсии с различным соотно." шением укаэанных компонентов показали, что основным критическим моментом,* которого следует придерживаться при разработке ПАВ такого типа, является соотношение между.водомаслорастворимыми моносульфонатами и смесью водорастворимых полисульфонатов, в основном дисульфонатов и короткоцепочных сульфонатов, поскольку одни водомаслорастворимые моносульфонаты так же, как и одни водорастворимые полисульфонаты, не способны образовать универсальные мицеллярные дисперсии.

Найденное соотношение сульфонатов обеспечивает придание универсальных свойств мицеллярной дисперсии, которую можно применять для добычи нефти в различных условиях, Иицеллярная дисперсия представляет собой однородную подвижную жидкость, устойчивую-на границе с водой и углеводородами, Для получения мицеллярной дисперсии с предложенным соотношением сульфонатов подвергают сульфированию вязкие остаточные масла средней вязкости или их смеси серным ангидридом, разбавленным инертным разбавителем, поддерживая весовое соотношение масло: серный ангидрид, равное 100/12-16, температуру 30-80 С, концентрацию серного ангидрида 1-7 об.4 . Очевидно, что вместо серного ангидрида пригодны другие сульфирующие агенты и реакционные устройства.

При этом целесообразно вести процесс таким образом, чтобы в реакционную смесь после сульфирования вводить .простым смешением добавку (смесь полисульфонатов и короткоцепочных водорастворимых сульфонатов.

В качестве такой смеси в данном случае используют сульфонаты кислого гудрона, являющегося отходом производства сульфонатных присадок.

Пример 1. В пленочный реактор, представляющий собой трубу с. внутренним диаметром 21 мм и снабженный охлаждающими рубашками, вводными патрубками для подачи реагентов турбулизатором на входе реакционной смеси вводят дистиллятн,зе вязкое масло четвертого погона. Новополоцкого

НПЗ, выкипающее в пределах 350"500 С, 5 среднего молекулярного веса 392 с расходом 12 л/ч (10,5 кг/ч) при тем" пературе 28 С. Насло подают таким образом, что оно стекает по внутрен . ней стенке реактора в виде .пленки что достигается тангенциальным направлением потока. Направление потока достигается подачей через многозаходный винт масла и сухого воздуха в количестве 9 мз/ч.

Через второй патрубок, расположенный по центру оси трубки, реактора, вводят смесь газообразного серного ангидрида (1,3 кг/ч) и воздуха (Ямз/ч).

Весовое отношение серный ангидрид/

20 /масло составляет 12,4/100, Концентрация серного ангидрида в зоне реакции 2,07 об. . Температура реакции поднимается с 28 С на входе до 4549 С в горячей точке реактора, 25 Полученное кислое масло (реакционная смесь) в количестве 11,6 кг/час содержит 18,63 водомаслорастворимых моносульфонатов и 1,4Ф смеси полисульфонатов (А) и водорастворимых корот30 коцепочных сульфонатов (Б), Б:А=2:1 или как 66,64 и 33,43.

После нейтрализации сульфокислот

371 раствором едкого натрия получают нефтяной сульфонат натрия, на основе которого добавлением и последующим простым перемешиванием компонентов независимо от порядка смешения при о температуре 20 С получают мицеллярную дисперсию, содержащую 1,53 суль40 фонатов с характеристикой, укаэанной выше, 663 углеводородов, 0,33 изопро" пилового спирта, 1,2 сульфата натрия и 25ь солюбилизированной воды.

Пример 2 ° Получение кислого масла проводят в условиях примера отделяют путем длительного отстаивания водомаслорастворимые сульфонаты от полисульфонатов и короткоцепоч-. ных сульфонатов (смесь А и Б), Отделенные моносульфонаты после нейтрализации едким натрием экстрагируют водным изопропанолом и получают концентрат, содержащий 471 сульфонатов, на основе которого получают простым смешением при температуре 80 С мало водную мицеллярную дисперсию следующего состава: 13,6 ПАВ, 7,43 иэопропилового спирта, 294 солюбилизиро"

42289

7 9 ванной воды, 49,74 углеводородов и 0,3ь сульфата натрия, Получить универсальную мицеллярную дисперсию на основе этого сульфоната не удалось.

На основе смеси А и Б после от- . деления от моносульфонатов, экстра" гированной водным изопропаном и содержащей 3,М ПАВ, получена после смешения при 40 С мицеллярная дисперсия (8,5ь сульфонатов, 51,63 воды, 37,5> углеводородов, 1,7 сульфата натрия и 0,74 изопропилового спирта), Пример 3. 8 условиях примера 1 проводят сульфирование масла, поддерживая соотношение между серным ангидридом и маслом, равное 18,5/100 и концентрацию серного ангидрида в газовоздушной смеси 2,85 об.4. Расход воздуха для обеспечения пленочного течения составляет 12 мз/ч, расход воздуха, подаваемого совместно с серным ангидридом (2,3 кг/ч) по центру оси реактора, составляет

10 мз/ч.

В результате сульфирования получено кислое масло в количестве

12,4 кг/ч, включающее 18,21 моно.сульфонатов и 11,1 смеси А и F (Б:А=

=6,1:1 или 86,5й и 13 5,;) .

После нейтрализации щелочью получен нефтяной сульфонат натрия, на о основе которого при 60 С смешением получают многоводную мицеллярную дисперсию, содержащую 844 воды, 1Ф изопропилового спирта, 10 углеводородов, 3,93 сульфонатов, 1,13 сульфата натрия, и представляющую собой систему с внешней водной фазой.

Пример 4. В условиях примера 1 сульфируют..масло, поддерживая весовое отношение серный ангидрид/

/масло, равное 14/100. В результате проведения реакции получают кислое масло„ содержащее 26,93 сульфонатов, из которых смесь A и Б 8 ((Б8:А = 1 3 1 или 56,6ь и 43,5" ) составляет 2 ;, После нейтрализации едким натрием на основе нейтрального сульфоната при 50 С получают маловодную мицеллярную дисперсию (133 сульфонатов, 7,44 изопропилового спирта, 49,33 углеводородов, 29,33 солюбилизированной воды, 0,4г сульфата натрия) и многоводную мицеллярную дисперсию (3,54 сульфонатов, 1,31 изопропилового спирта, 2,4i углеводородов, 92,33 воды, 0,51 сульфата натрия).

SS а

Пример 5. Получают сульфонаты в условиях примера 4, К 1000 г кислого масла добавляют 10 г смеси 1: и Б, выделенной. из кислого масла, полученного в условиях примера 3, что соответствует общему содержанию смеси А и Б (Б:А = 3,85: 1 или 79,5". к 20,53), равному 3,03 и моносульфонатов 24,9Ô. После нейтрализации едким натрием на основе нейтрального сульфоната при 25 С получают мало.о водную мицеллярную дисперсию (7,14 сульфонатов, 27,43 солюбилизированной воды, 63,64 углеводородов,3,23 сульфата натрия и 0,74 изопропилового спирта). Из этой же смеси сульфонатов получают средневодную мицеллярную дисперсию (6,1 сульфонатов, 1,54 изопропилового спирта, 34 углеводородов, 0,8i сульфата натрия и 57,6 ;, солюбилизированной воды). Из этой же смеси сульфонатов получают многоводную мицеллярную дисперсию (3,3/ сульфонатов, 0,6/ изопропилового спирта, 8, 5 ; углеводородов, 87, 7/ воды, 0„9 o сульфата натрия).

Иицеллярные дисперсии устойчивы о при нагревании до 120 С.

Пример 6, Сульфирование масла проводят в условиях примера 4. К полученному кислому маслу (1000 г) добавляют 50 г смеси А и Б,.выделенной из побочного продукта (кислого гудрона), получающегося при сульфировании масел в процессе производства сульфонатных присадок. Общее содержание ПАВ составляет 31,33. Содержание моносульфонатов - 23,84, Отношение Б:А составляет 68,5:31,5 ;. После нейтрализации раствором едкого натрия получен нейтральный сульфонат, на основе которого получают маловодную мицеллярную дисперсию (7,9 сульфонатов, 34,5 .; солюбилизированной воды, 56,71 углеводородов, 0,5:; сульфата натрия и 0,43 изопропилового спирта), средневодная дисперсия (6,8 сульфонатов, 1,8; изопропилового спирта, 513 солюбилизированно" воды,40,11. углеводородов, 0,3 : сульфата натрия) и многоводную дисперсию (4,5Ъ сульфонатов, 0,8 : изопропилового спирта, 19 : углеводородов, 75,21 воды, 0,5i сульфата натрия).

Иицеллярные дисперсии устойчивы в интервале температур 0 С и при температуре кипения воды.

2289

Редактор Е,Гиринская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Лукач

Ы. Им °

Заказ 4572 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ири ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, óë. Гагарина, 101

9 94

Пример 7, В условиях приме- ра 4 сульфированию.подвергают вязкое масло среднего молекулярного веса 410, выкипающего в пределах 370500 С„ получая кислое масло, содержащее 24,31 моносульфонатов и 3,7 смеси А и Б (Б:А = 54,8:45,23).

После нейтрализации 313 .раствором едкого натрия получен раствор нейтрального сульфоната в непревращенном масле, на основе которого получают маловодную мицеллярную дисперсию (9,14 сульфонатов, 524 углеводородов, 383 солюбилизированной воды, 0,9Ф .изопропилового спирта и 0,9 суль" фата натрия), средневодную дисперсию (7,33 сульфонатов, 38,13 углеводородов, 0 64 изопропилового спирта, 533 солюбилизированной sop, 1,13 cynbфата натрия) и многоводную систему (3, 13 сульфонатов, 8,М углеводородов

0,63 изопропилового спирта, 87,4 ь воды и 0,5 сульфата натрия), Иицеллярные дисперсии устойчивы при температурах 0-100 С, о

Пример 8. В условиях примера 7 было получено 5 т нефтяного сульфоната, на основе которого смешением получают мицеллярный раствор, . включающий 20 ь углеводородов, 54 ь раствора (13-ного)поваренной соли в технической воде, 253 сульфоната, включающего 2Ì активных ПАВ (или

6,251 1003 сульфоната), lь изопропанола.

Иицеллярная дисперсия была испытана для обработки призабойной зоны нагнетательной скважины. Полученный . результат показывает, что преемистость скважины после обработки составляет 469 мз/сутки, что в 2;93 раза выше преемистости скважины до обработки 160 мз/сутки.

Иицеллярная дисперсия, получен= ная в условиях примера 5, была испытана для обработки призабойной зоны скважины в количестве 20 мз, При .этом до обработки призабойной зоны преемистость скважины равнялась нулю (скважина не работала), после обработки скважины мицеллярной дисперсной появилась преемистость скважины (скважина начала работать), которая не прекратилась по настоящее время.

Таким образом, поддержание определенного компонентного состава суль15 фонаФов в мицеллярной дисперсии позволяет получать мало- средне и много.водные системы, что отличает заявляемый состав дисперсии от известного, согласно которому получают систему, 20 включающую только 58-953 воды, и которая не является универсальной.

Универсальное свойство предложенной мицеллярной дисперсии позволяет ис" пользовать ее в процессах добычи неф25 ти в различных условиях. Экономический выгодно сульфирование ведут так, чтобы для придания универсальных свойств дисперсии в. качестве одного из компонентов использовать отходы

30 производства - сульфонаты кислого гудрона, получаемого при,произволстве сульфонатных присадок, Предложенная мицеллярная дисперсия может быть использована в нефтедобывающей промышленности, например для обработки призабойных зон, при третичной добыче нефти, как добавка к топливам.

Кроме. того, использование мицеллярной дисперсми увеличивает прие" мистость скважин и восстанавливает работу тех скважин, которые перестали функционировать.