ЖИДКАЯ ФАЗА ИНВЕРТНОГО БУРОВОГО РАСТВОРА ТИПА ВОДА В МАСЛЕ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Изобретение относится к инвертным буровым растворам типа вода в масле для освоения геологических месторождений, а именно к углеводородной фазе, включающей эфир моноатомного спирта с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислотой с 12-16 углеродными атомами (55-95 мас.%), обладающей текучестью в интервале температур 0-50С и вязкостью в данной области температур не более 50 мПа с, а также температурой кристаллизации ниже -100С и тем-пературой вспышки выше 1000С. Данный эфир содержит в качестве монокарбоновой кислоты линейную кислоту растительного происхождения на основе производных триглицеридов кокосового и пальмового масел. Углеродная фаза дополнительно может содержать эфир моноатомного спирта с 2-12 алифатическими углеродными атомами и монокарбоновой кислотой с 16-24 углеродными атомами, имеющей одну или несколько двойных связей. 3 з.п.ф-лы. 4 табл.

Изобретение относится к области инвертных буровых растворов для освоения геологических месторождений, более конкретно к жидкой фазе инвертного бурового раствора типа вода в масле.
Известно использование масляной фазы на основе масел сложных эфиров (эстро-лей). Так, бурильные жидкости на основе масел используют не загрязняющие окружа-ющую среду масла. В качестве не загрязняющих среду масел используются как свобод-ные от ароматических фракций фракции перегонки нефти, так и растительные масла типа масла земляного ореха, соевое масло, льняное масло, кукурузное масло, рисовое масло, а также масла животного происхождения, например, китовый жир. Все эти эфирные масла растительного и животного происхождения являются триглицеридами природных жирных кислот, которые не загрязняют окружающую среду и по сравне-нию с углеводородными фракциями, даже свободными от ароматических углеводоро-дов, имеют преимущества с точки зрения экологии.
Лежащие в основе изобретения исследования показали, что рассмотренное в из-вестном уровне техники применение легко разлагаемых масел растительного и/или животного происхождения из практических соображений рассматриваться не может. Реологические свойства таких масляных фаз для диапазона температур от 0-50С до 2500 С и более не достигаются.
Известен сложный эфир изооктилового одноатомного спирта и очищенных кислот таллового масла. Впервые указанный здесь cложный эфир из одноосновного спирта и одноосновных карбоновых кислот представлен как равноценный триглицеридам есте-стественного происхождения и/или свободным от ароматических фракций углеводо-родным фракциям.
Изобретение основано на представлении, что действительно возможно изготовить бурильные растворы для скважин этого типа на основе эфирных масел с высокими экологическими качествами, которые при хранении и эксплуатации равноценны луч-шим известным инертным промывочным системам на основе минеральных масел, од-нако, имеют добавочное преимущество в смысле отсутствия загрязнения окружающей среды. Изобретение при этом основано на двух существенных идеях.
Известные триглицериды в форме природных масел непригодны для получения свободных от минеральных масел инертных буровых растворов, а полученные на осно-ве этих масел или жиров сложные эфиры однофункциональных карбоновых кислот с однофункциональными спиртами являются применимыми.
Эстероли описанного здесь рода при использовании на практике ведут себя не так, как использовавшиеся ранее фракции минеральных масел на основе чистых углеводо-родов. Эти эстероли из монофункциональных компонентов при практическом исполь-зовании частично гидролизуются. При этом образуются свободные жирные кислоты. Они опять реагируют с всегда имеющимися в бурильных системах этого рода щелоч-ными компонентами, например, со щелочным резервом для защиты от коррозии, с об-разованием соответствующих солей. Соли сильно гидрофильных оснований и часто встречающихся в жирах и маслах естественного происхождения кислот с 16-24 угле-родными атомами в молекуле являются веществами, которые способствуют получению и стабилизации водомасляных эмульсий. Промышленность моющих средств широко использует это свойство.
Известна жидкая фаза инертного бурового раствора типа вода в масле для освоения геологических месторождений, содержащая углеводородную фазу, включающую нефтепродукт, например, дизельное топливо, и сложный эфир ненасыщенной высшей кислоты моноатомного спирта, и дисперсную фазу.
Недостаток известной жидкой фазы - наличие в ней нефтепродукта, который отри-цательно сказывается на окружающей среде, в частности при освоении месторождений нефти и/или газа на материковом шельфе.
Цель изобретения - исключение вредного влияния инвертного бурового раствора типа вода в масле на окружающую среду, в частности при освоении месторождений нефти и/или газа на материковом шельфе.
Поставленная цель достигается жидкой фазой инвертного бурового раствора типа вода в масле, содержащей углеводородную фазу, включающую, по меньшей мере, один сложный эфир, и дисперсную водную фазу, за счет того, что в качестве, по меньшей ме-ре, одного сложного эфира углеводородная фаза содержит эфир моноатомного спирта с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоно-вой кислоты с 12-16 углеродными атомами, обладающей текучестью в интервале темпе-ратур 0-50С, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углеводородная фаза 55-95, дисперсная водная фаза 5-45. В области температур О-50С эфир имеет определенную при 500С вязкость по Брукфильду не более чем 50 мПа с, температуру кристаллизации ниже -100С и температуру вспышки выше 1000С.
Содержащийся в предлагаемой жидкой фазе сложный эфир может представлятъ со-бой индивидуальное соединение или смесь сложных эфиров идентичной или различной структуры.
Согласно одному предпочтительному варианту изобретения эфир моноатомных спиртов с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной кислоты с 12-16 углеродными атомами содержит в качестве монокарбоновой кислоты линейную кислоту растительного происхождения на основе производных триглицери-дов кокосового и пальмового масел.
Согласно другому предпочтительному варианту изобретения эфир моноатомных спиртов с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12-16 углеродными атомами содержит в качестве спиртово-го остатка эфира моноатомный спирт с 4-10 алифатическими линейными и/или раз-ветвленными атомами углерода.
Предлагаемая жидкостная фаза дополнительно содержит эфир моноатомного спирта с 2-12 алифатическими углеродными атомами и монокарбоновой кислотой с 16-24 уг-леродными атомами, имеющей одну или несколько двойных связей. Эти сложные эфи-ры сами по себе преимущественно имеют точку застывания ниже -10°С и в особенно-сти, ниже -15°С. Благодаря размеру молекулы их точка вспышки имеет желательную величину, т.е выше 100°С. Кроме того, вязкостъ по Брукфилъду в диапазоне температур 0-50С составляет, не более 50 мПас. Содержание сложных эфиров ненасыщенных мо-нокарбоновых кислот в предлагамой жидкой фазе составляет не более 49% от массы углеводородной фазы.
Известные буровые растворы, содержащие предлагаемую жидкую фазу, имеют сле-дующую реологическую характеристику: пластическая вязкость (РУ) в диапазоне 10-60 мПа, предпочтительно от 15 до 40 мПа, предел текучести (УР) в диапазоне 5-40 фунтов /100 фут2, предпочтительно 10-25 фунтов /100 фут2, определенные при 500С. Для опре-деления этих параметров и используемых при этом методик, а также для природы и со-держания целевых добавок в таких инверсных буровых растворах действуют указания уровня техники (справочник “Маnual of Drilling Fluid Technolody” фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк").
П р и м е р 1. 230 мл перегнанного сложного гексилового эфира лауриновой кисло-ты, имеющего точку вспышки выше1650С, предел текучести ниже -50С, плотность (200С) 0,857-0.861 г/см3 йодное число и кислотное число каждое ниже 1, содержание воды ниже 0,3% и следующую вязкость по Брукфильду, мПас: -5°С 22,5-25.5; 20С 15-18; 50С 15-18: 100С примерно 15; 200С 12-14, и 26 мл воды применяют для получения ин-вертного бурового раствора типа вода в масле, который содержит следующие целевые добавки, г:
Органофильный бентонит (торговый продукт GЕLТОNE
фирмы “Бэройд Дриллинг Флюидз Инк”) 6
Органофильный лигнит (торговый продукт DURATONE
фирмы “Бэройд Дриллинг Флюидз Инк”) 6
Известь 1
Эмульгатор типа вода в масле (торговый продукт EZ-МUL
фирмы “Бэройд Дриллинг Флюидз Инк”) 6
Барит 345
Хлорид кальция в виде дигидрата 9,2
Известным образом определяют пластическую вязкость РУ, предел текучести (УР), а также количество образовавшегося геля в фунтах /100 фут2 через 10 с и 10 мин. Вяз-кость измеряют при 500С при помощи вискозиметра Fаnn - 35 фирмы “Бэройд Дрил-линг Флюидз Инк”. Измерения производят как на свежем материале, так и на материа-ле, прошедшем старение обработкой в течение 16 ч при 1250С в служащей в качестве автоклава вращающейся печи.
Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в табл.1.
П р и м е р 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что готовят инвертный буровой раствор следующего состава, г:
Сложный эфир, мл 184
Вода, мл 10
Органофильный бентонит (торговый продукт GЕLТОNE
фирмы “Бэройд Дриллинг Флюидз Инк”) 2
Органофильный лигнит (торговый продукт DURATONE
фирмы “Бэройд Дриллинг Флюидз Инк”) 20
Известь 1
Эмульгатор типа вода в масле (торговый продукт EZ-МUL
фирмы “Бэройд Дриллинг Флюидз Инк”) 10
Барит 568
Хлорид кальция в виде дигидрата 4,8
Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведе-ны в табл.2.
П р и м е р 3. 230 мл смеси сложных эфиров 2-этилгексанола и насыщенных жир-ных кислот на основе пальмого масла состава, мас.%:
С8 3,5 - 4,5; С10 3,5 - 4,5; С12 65 - 70; С14 20 - 24; С16 2; С18 0,3 - 1, имеющей точку вспышки выше 1650С, пределе текучести ниже -100С, плотность при вспышке 200С 0,86 г/см3, кислотное число ниже 0,3 и следующую вязкость по Брукфильду, мПас: -50 20 - 22; 00С 16 - 18; 100С примерно 11; 200С 7 - 9, и 26 мл воды применяют для получения ин-вертного бурового раствора типа вода в масле, который содержит следующие целевые добавки, г:
Эмульгатора (NVERMUL NT) 6
Органофильный бентонит
торгового продукта GЕLТОNE 6
Органофильный лигнит
торгового продукта DURATONE 12
Известь 1,5
Эмульгатор торговый продукт
EZ-МUL 6
Барит 346
Хлорид кальция в виде дигидрата 9,2
Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в табл.3.
Пример 4. Повторяют пример 3 с той разницей, что готовят инвертный буровой раствор следующего состава, г:
Вышеуказанный сложный эфир, мл 350
Эмульгатор торговый продукт
EZ-МUL 20
Органофильный лигнит торгового продукта DURATONE 3
Известь 4
Органофильный бентонит торгового продукта GЕLТОNE 6
Вода мл 234
Хлорид кальция в виде
дигидрата 99
Барит 150
Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в табл.4.

Таблица 1

Показатель Свежий материал Материал после старе-ния
Пластическая вязкость (УР), мПа 28 28
Предел текучести (УР) 11 14
Количество образовавшегося геля, фунт/100 фут2
через 10 с
через 10 мин
5
7
6
8


Таблица 2

Показатель Свежий материал Материал после старе-ния
Пластическая вязкость (УР), мПа 20 81
Предел текучести (УР) 12 16
Количество образовавшегося геля, фунт/100 фут2
через 10 с
через 10 мин
8
10
8
11


Таблица 3

Показатель Свежий материал Материал после старе-ния
Пластическая вязкость (УР), мПа 37 30
Предел текучести (УР) 16 14
Количество образовавшегося геля, фунт/100 фут2
через 10 с
через 10 мин
7
10
5
9




Таблица 4

Показатель Свежий материал Материал после старе-ния
Пластическая вязкость (УР), мПа 33 32
Предел текучести (УР) 77 56

Европейский патент № 0398113, кл. С 09 К 7/06, 1986.
Патент США 4374737, С 09К 7/06, 1986.
Патент США 4481121, С 09К 7/06, 1986.
Авторское свидетельство СССР № 1361165, кл. С 09К 7/06, 1987.