Пеногаситель для обработки глинистых растворов

 

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕ Н ИЯ

A8T©PCNOIWV

Союз Советских

Социалистических

Респубики (l i 3451 62 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 13. 06. 81 (21) 2954320/23-03 с присоединением заявки М (23 ) П р нор и тет

Опубликовано 23. 07 ° 82 Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23- 07. 82 (53)M. Кл.

С 09 К 7/02

Гаауаерстееный каиитет

СССР ио делен изобретений и открытий (5З) УДК 622.243. . l 44 (088. Ы) t

Ю.С. Тарасевич, И.Д. Щербатюк, И.И. Хома,, И.В. Волочий и И.М. Килянский (72) Авторы изобретения

Калужское экспериментальное производство Специального конструкторско-технологического бюро= Института. физической химии им. Писаржевского (7l) Заявитель (54) ПЕНОГАСИТЕЛЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГЛИНИСТЫХ

РАСТВОРОВ

Изобретение относится к химической, нефтяной, газодобывающей, горнодобывающей промышленности., Известен пеногаситель, представляющий собой 103-ную суспензию газовой сажи в соляровом масле «1).

Недостатком указанного пеногасителя является малая эффективность в части удаления газовых включений из жидкой фазы раствора.

Наиболее близким по технической сущности является пеногаситель для глинистых буровых растворов, содержа-, щий мелкодисперсные частицы окисла

15 с привитыми на поверхности кремнийорганическими радикалами.

Пеногаситель МАС-200 получают обработкой высокодисперсного кремнезего ма-аэросила кремнийхлорорганическими соединениями например, диметилдихлорсиланом. результате взаимодействия силанольных групп кремнезема с органохлорсиланами на поверхности окисла образуются соединения вида

S iО -О-tS i (СН ) -О- „, где и > 1.. Гидрофобный аэросил эмульгируют в дизельном топливе и вводят в водный буровой раствор в количестве 0,1-0,153 веса (21.

Недостатком указанного пеногасителя является трудность получения однородного состава при введении гидрофобного пеногасителя в водный раствор, это увеличивает его расход. Так для введения в буровой раствор требуется непосредственно на буровой диспергировать органоаэросил в органической среде-соляровой. жидкости. При введении пеногасителя наблюдается сильное пыление. Предварительное загущение органоаэросила в органической среде для доставки готового состава резко увеличивает его горючесть, из-за сильно развитой удельной поверх162

3 945 ности применяемого аэросила. Это увеличивает пожароопасность пеногасителя при транспортировке. Кроме того применение в пеногасителе органоазросила с полной конденсацией метилсилильных групп на поверхности удорожает продукт.

Цель изобретения - повышение эффективности действия пеногасителя.

Поставленная цель достигается тем, что пеногаситель дополнительно содер1 жит воду, а в качестве мелкодисперсных частиц окисла содержит отходы производства метилаэросила с привитыми на поверхности кремнийорганическими радикалами с полярными группами на конце S!0 -Lo-Si(S)>3>X где и > 1;

R - органический радикал - СН, С Н5 ОС Н

Х - полярная группа - OH, -NH, Cl, причем компоненты взяты в следующем соотношении, вес,3:

Органоаэросил 60-98

Вода 2-40 в водный раствор вводят суспензию из расчета содержания в ней органоаэросила О, 05-0, 1 вес. 3, концентрация метильных групп в кремнийорганическом слое поверхности органоаэросиЯа составляет 0,8-2,0 мМоль/г Б 10, кон,центрация полярных групп 0,40,6 мМоль/г S10<.

Наличие на поверхности высокодисперсного аэросила плотного метилсилильного покрова приводит к сохранению сильного пеногасящего эффекта,одновременное содержание на конце метилсилильной цепи полярных групп способствует более легкому введению пе-. ногасителя в водный раствор, повышает его однородность распределения, эффективность действия.

В пеногасителе применяют кислый органоаэросил. S i 0 -10-S i (СЦф - С l, получаемый в виде побочного продукта (кислых отходов) в синтезе метилаэросила мауки AM-1 на промышленной установке Ю-69-3.

Технология приготовления пеногасителя включает змульгирование дисперсной фазы укаэанного органоазросила в водной среде. Нижний предел концентрации влаги в пеногасителе определяется стремлением уменьшить транспортные расходы, верхний предел - улучшить условия введения пеногасителя в буровой раствор.

Пример 1. Пресный раствор, расчетный удельный вес которого

1,05 г/см, обрабатывают сульфит-спиртовой бардой (ССБ). Вспененный раствор имеет параметры 0,7 г/см и вязкость (Т) 150 с. В раствор вводят пемогаситель в виде водной суспензии, 1в содержащей 0,054 органоаэросила от веса бурового раствора. Органоаэросил имеет на поверхности химически связанные кремнийорганические радикалы;. полярные группы Si0 -О-Si(СН ) -Cl Со1Б держание органоаэросила в водной суспензии 98 вес.3, концентрация метилсилильных групп составляет 0,8 мМоль/г

Бi0, концентрация полярных групп

Сl — 0,4 мМоль/г 0 . Отдельно, в раст2в вор вводят дизельное топливо 0,1 вес .3, После дегазации раствор имеет параметры: g 1,05 г/см, Т 40 с.

Пример 2. Минерализованный раствор, имеющий расчетный удельный вес 1, l8 г/см, обрабатывают ССБ до параметров 0,6 г/см, Т не течет. Гашение пены проводят введением пеногасителя в виде водной суспензии, содержащей О, 13 от .веса буровозв го раствора. На поверхности окисла содержатся химически связанные крем1 нийорганические радикалы:

Si0 - 1,-0-(СН ) -Ci. Содержание органоаэросила в водной суспензии

70 вес,4, концентрация метилсилильных групп - Сl — 0,4 мМоль/г О . Отдельно в раствор вводят дизельное топливо в количестве 0,1 вес.3. После дегазации раствор имеет парамет4p,ры: f 1, 16 г/см, Т (не течет) 60 с.

Пример 3. Пресный утяжеленный раствор, имеющий g 11,34 г/см обрабатывают конденсированной порошкообразной ССБ. Вспененный раствор имеет параметры: 1,12 г/см

Т 250 с. Гашение пены проводят введением пеногасителя в виде водной суспензии, содержащей 0,13 органоаэросила от веса бурового раствора. Органоазросил имеет на поверхности химически связанные кремнийорганические радикалы, полярные группы:

S1О -(О-(СН Ц4 -ОН. Содержание органоазросила в водной суспензии

60 вес.3. Концентрация метильных групп составляет > 2 мМоль/г SiO, концентрация молярных групп - С1

0,4. мМоль/г S10>.Ïoñëå дегазации

Э 94516 9 раствор имеет параметры -1,3 г/см

Т 50 с.

Пример 4. Пресный раствор, расчетный удельный вес которого

pl,1 г/см, обрабатывают ССБ до параметров: g 0,7 г/см, вязкость з . Т 150 с. Пеногашение проводят путем введения пеногасителя в виде водной суспензии органоаэросила 0,14 от веса буровогО раствора. На поверхности 10 окисла содержится химически связанные кремнийсилоксановые радикалы:

Si0 — (О-(О-С4 Н ) -ОН. Содержание органоаэросила в водной суспензии

50 вес.3. Отдельно в раствор вводят дизельное топливо в количестве

0 1 вес.3. После дегазации раствор

Ъ имеет параметры: 1, 12 г/см, Т 50 с.

Известный пеногаситель (марки

МАС-200) обладает резко выраженной gp гидрофобностью, поэтому в водные растворы он вводится только после предварительного суспензирования в дизельном топливе. Централизован,— ное изготовление пеногасителя из 25 отдельных компонентов (органоаэросил, органическая среда) сильно осложняется повышенной горячестью полученного пеногасителя, особенно при транспортировке и хранении. Высоко- Зо развитая поверхность органоаэросила (200 м /г) способствует интенсивног му испарению органической среды,поэтому пеногаситель готовят непосредственно в условиях буровых установок, доставляя по отдельности компоненты пеногасителя, порошкообразный аэросил и жидкие нефтепродукты.

Новый пеногаситель водных растворов (марки AM-5) легко вводится в водный буровой раствор и не требует предварительного диспергирования в органических средах, при этом не только сокращается расход дизельного топлива, но и исключается дополнитель-, ная операция приготовления суспензии

s полевых условиях.

Известный пеногаситель является сильнопылящим веществом, что повышает

его потери. Высокая степень дисперсности реагента МАС-200 приводит к то.му, что при попадании в воздух он находится во взвешенном состоянии в виде пыли в течение длительного времени, подвергая ойасности здоровье работающих, что особенно слерует учитывать, так ка предельно допустимая концентрация (ПДК) его составляет

1 мг/м воздуха.

2 6

Предлагаемый пеногаситель водных растворов марки АМ-5 непыпящий порошок, непосредственно готовый к употреблению, удобен в дозировке.

Известный органоаэросил марки

МАС-200 имеет небольшой насыпной вес (80 г/л), что снижает коэффициент заполнения транспортных объемов.

Объем предлагаемого пеногасителя водных растворов AM-5 в 3-4 раза меньше объема известного пеногасителя, что позволяет повысить эффективность использования полезных транспортных средств тары, что особенно важно при доставке пеногасителя авиатранспортом в отдаленные районы.

Кроме того, предлагаемый пеногаситель водных растворов более эффективен в работе. В случае бурового раствора расход органоаэросила уменьшается в 2 раза.

Концентрация органоаэросила в водной суспензии указывается относительно веса органической среды бурового раствора, потому что концентрация метилаэросила (марки МАС-200) также указана относительно органической среды бурового раствора. Это дает возможность сравнить эффективность работы известного и предлагаемого пеногасителя.

Учитывая содержание органической среды в применяемом буровом растворе (8-104) концентрация органоаэросила (АМ-5) составит 0,005-0,013 от веса бурового раствора.

В случае водных растворов, не допускающих введение пеногасителя в виде суспензии в углеводородной среде оказывается работоспособным .только предлагаемый пеногаситель.

Новый пеногаситель отличается высокой технологичностью его приготовления из доступного сырья,дешевизной.

Пеногаситель водных растворов (марки АМ-5) получают на основе от» ходов метилаэросила промышленной установки КМ-69-3 и/о "Хлорвинил".

Предлагаемый пеногаситель испытан как s пресных, так и минерализованных водных. буровых растворах, содержащих органические среды, так и без них.

Проведены испытания в водном растворе стирального порошка, мыла водных суспензий красителей, целлюлозы.

В дополнительных примерах (5-8) приведен состав и свойства буровых растворов,. не содержащих смазывающих

9451б2 добавок (нефти), и в водных раст ворах до и после вводится пеногаситель водных растворов (марки АМ-5).

Пример 5. Пресный раствор, состоящий из воды 1000 см бентонито- % вого глинопорошка 300 г, имеет следующие параметры: 1,07 г/см, Т 28 с, В 12 см /30 мин, CH(, 1245 кг/см, (К) 2 мм, обрабатывают

3/ конденсированной ССБ от .об.ьема раствора. В результате вспенивания раствор имеет следующие параметры:

Д" 0,91 г/см, Т 95 с, В 8 см 1/30 мин, К 2 мм СНС 51 99 мг/см -. В раствор непосредственно вводят пеногаситель в виде 203 концентрации метилаэросила Si 0 -О-PSi (CH ))-С1 в во" де. (В приготовленный выше раствор

0,002 вес.3 метилаэросила от веса бурового раствора). 20

После дегазации раствор имеет следующие па рамет ры: 1, 07 г/см;.

Т 26 с, В 80 см /30 мин, К 2 мм, 3

СНС„ б2-88 мг/см, В случае применения для пеногашения известного 25 реагента МАС-200 в аналогичных условиях его расход увеличивается в 2 раза, кроме того для введения пеногасителя МАС-200 требуется применение углеводородной среды. ЗО

Пример 6. Минерализойанный раствор, содержащий на 1000 см

300 г бентонитового глинопорошка, имеющего соленость фильтрата 21 вес. хлористого натрия„ имеет следующие параметры: 71 1,05 г/см, Т 28 с, 12 см /30 мин, СНС„ 12-45 мг/см, К 2 мм, обрабатывают конденсированной ССБ 3;.; от объема раствора. В результате вспенивания раствор имеет щ следующие параметры: 7 0,91 г/см

T 95 с, В 8 см /30 мин, К 2 мм, СНС ».о 51-99 мг/см 2; В раствор вводят пеногаситель в виде суспензии органоаэросила,. содержащий 20 метилаэро- > сила вида:Б10 -(О-Si(СН З) J -Ci. Рабочий раствор содержит 0,011 метилаэросила от веса бурового раствора.

Известный пеногаситель (МАС-200) непосредственно в водный раствор ввести не удается из-за его сильной гидрофобности.

Пример 8. Вспенивают два водных 34-х раствора стирального порошка "Эра-А" от объема 100 мл

5$ до 1000 мл. В первый раствор вводят новый пеногаситель в количестве 0,13 метилаэросила ат веса водной фазы.

Органоаэросил введен в виде 304-ной водной суспензии. Второй раствор контрольный. Оба раствора одинаково перемешивают. В первом растворе объем пены уменьшается (за 30 мин) в 12 раз больше, чем во втором.

Использование нового пеногасителя водных растворов по сравнению с известными обеспечивает сокращение расхода органоаэросила с 0,1-0,151 от веса раствора до 0,05-0,13, упрощение процесса введения пеногасителя в водный раствор, так как органоаэросил, содержащий .полярные группы на конце химически привитых органических радикалов хорошо вводится в водный раствор, образуя суспензию. Предварительное загущение органоаэросила резко уменьшает при работе с ним пыление, пожароопасность при транспортировке.

При введении в водный раствор исключается операция предварительного смешивания пеногасителя с органической основой. Пеногаситель можно транспортировать и ввести в буровой раствор отдельно от дизельного топлива. Более низкая стоимость за счет применения органоаэросила, получаемого в виде побочного продукта — отхода в промышленном синтезе метилаэросила. При введении небольших количеств пеногасителя практически не изменяются основные параметры раствора, кроме удельного веса и вязкости.

Формула изобретения

Пеногаситель для обработки глинистых растворов, содержащих дисперсные частицы окисла с привитыми на поверхности кремнийорганическими радикалами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности действия, он дополнительно содержит воду, а в качестве мелкодисперсных частиц окисла содержит отходы производства метилаэросила с привитыми на поверхности кремнийорганическими радикалами с полярными группами на конце

Si0 t-О-Si(R)2 1 Х, где и -1

R — органический радикал, например СН, ОС Н, Х - полярные группы, например, С1, ОН или их сочетания, при следующих соотношениях компонентов, вес.й:

945162

Составитель А. Булаева

Редактор Н. Рогулич Техред А.Бабинец Корректор В. Бутяга

Заказ 5257/33 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

Отходы производства метилаэросила 60-98

Вода 2-40

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 335367, кл. C 09 K 7/06, 1970.

2. Токунов В.И. и др. Новый реагент МАС 200 для буровых растворов.

5 Нефтяйое хозяйство. М., "Недра", 1979, с. 63-66 (прототип).