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

Изобретение относится к области освоения геологических месторождений с использованием в инвертных буровых растворах в качестве дисперсионной фазы углеводородной фазы, включающей по меньшей мере один сложный эфир моноатомного спирта с 2 - 12 атомами углерода и имеющей одну и/или несколько ненасыщенных олефиновых связей монокарбоновой кислоты с 16 - 24 атомами углерода (55 - 95 мас.%), обладающей текучестью в интервале температур от 0 до 50С. В этом интервале температур эфир имеет вязкость по Брукфильду не более чем 55 мПа - с, температуру кристализации ниже 10° С и температуру вспышки выше 100°С. В качестве эфира используют эфир моноатомных спиртов с 2 - 12 атомами углерода и монокарбоновой кислоты с 16 - 24 атомами углерода, имеющих одну и/или несколько ненасыщенных олефиновых связей. В качестве монокарбоновой кислоты используется кислота растительного и/или животного происхождения. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области инвертных буровых растворов для освоения геологических месторождений, а именно к жидкой фазе инвертного бурового раствора типа вода в масле
Известна жидкая фаза инвертного бурового раствора типа вода в масле для освоения геологических месторождений, содержащая углеводородную фазу, включающую нефтепро-дукт, например дизельное топливо, сложный эфир ненасыщенной высшей кислоты и моно-атомного спирта, и дисперсную фазу ( а.с.СССР № 1361165, кл. С09К 7/02,1987 г.).
Недостаток известной жидкой фазы - наличие нефтепродукта, который отрицательно сказывается на окружающей среде, в частности при освоении месторождений нефти и/или газа на материковом шельфе.
Для решения экологических проблем используют при проходке особенно морских скважин углеводородную фазу на основе масел сложных эфиров (эстеролей). Известны бу-рильные жидкости на основе масел, использующие не загрязняющие окружающую среду мас-ла. В качестве не загрязняющих среду масел предлагаются одновременно и без указания срав-нительных преимуществ как свободные 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, кито-вый жир. Все эти эфирные масла растительного и животного происхождения являются триг-лицеридами природных жирных кислот, которые, как известно, не загрязняют окружающую среду и по сравнению с углеводородными фракциями, даже свободными от ароматических углеводородов, имеют преимущества с точки зрения экологии.
Лежащие в основе изобретения исследования показали, что рассмотренное в известном уровне техники применение легко разлагаемых масел растительного и/или животного проис-хождения из практических соображений рассматриваться не может. Реологические свойства таких масляных фаз для диапазона нужных на практике температур от 0-50С до 2500С и более при этом не достигаются.
Известный сложный эфир, состоящий из одноосновного спирта и одноосновных карбо-новых кислот представлен как равноценный триглицеридам естественного происхождения и/или свободным от ароматических фракций углеводородным фракциям.
Известные эстероли при использовании ведут себя не так, как использовавшиеся ранее фракции минеральных масел на основе чистых углеводородов. Эти эстероли из монофункци-ональных компонентов при практическом использовании частично гидролизуются. При этом образуются свободные жирные кислоты. Они опять реагируют с всегда имеющимися в бу-рильных системах этого рода щелочными компонентами , например, со щелочным резервом для защиты от коррозии, с образованием соответствующих солей.
Соли сильно гидрофильных оснований и часто встречающихся в жирах и маслах есте-ственного происхождения кислот с 16-24 углеродными атомами в молекуле являются веще-ствами, которые способствуют получению и стабилизации водомасляных эмульсий. Про-мышленность моющих средств широко использует это средство.
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 мере одного слож-ного эфира углеводородная фаза содержит эфир моноатомного спирта с 2-12 атомами угле-рода и монокарбоновой кислоты с 16-24 атомами углерода,имеющих одну и/или несколько ненасыщенных олефиновых связей, обладающей текучестью в интервале температур от 0 до 50С, при следующем соотношении компонентов, мас.% углеводородная фаза 55-95, дисперс-ная водная фаза 5-45. В области температур от 0 до 50С эфир имеет определенную при 500С вязкость по Брукфильду не более чем 55 мПас и температуру кристаллизации ниже -100С и при этом температуру вспышки выше 1000 С.
Эфир моноатомных спиртов с 2-12 атомами углерода и имеющий одну и/или несколько ненасыщенных олефиновых связей монокарбоновой кислоты с 16 - 24 атомами углерода со-держит в качестве монокарбоновой кислоты линейную кислоту растительного и/или живот-ного происхождения.
Существенным для решения критерием выбора сложных эфиров является класс продук-тов замещения одноосновных карбоновых кислот одноатомными спиртами. Изобретение сверх этого предусматривает исключительно или преимущественно использование соедине-ний этого класса с 16 - 24 атомами углерода в молекуле. Карбоновые кислоты могут быть с неразветвленной или разветвленной цепочкой, причем неразветвленные цепочки углеводо-родов являются предпочтительными. Монокарбоновые кислоты этого рода с 16 - 24 атомами углерода или их сложные эфиры из преимущественно насыщенных углеводородных соеди-нений непригодны.
Сложные эфиры этого рода только тогда являются текучими и перекачиваемыми до температур в области 0-50С, когда обеспечено достаточное содержание ненасыщенных ком-понентов сложного эфира. В предпочтительном исполнении изобретения соответственно применяются сложные эфиры описанного здесь рода, которые более чем на 70 мас. % и пред-почтительно более чем на 80 мас. % состоят из ненасыщенных карбоновых кислот с 16 - 24 атомами углерода в молекуле. Важные природные исходные материалы дают смеси карбоно-вых кислот, по меньшей мере на 90 мас.% состоящие из ненасыщенных карбоновых кислот с указанным выше количеством атомов углерода в молекуле.
Согласно другому предпочтительному варианту изобретения эфир моноатомных спир-тов с 2 - 12 атомами углерода и имеющий одну и/или несколько ненасыщенных алифатиче-ских связей монокарбоновой кислоты с 16 - 24 атомами углерода, содержит в качестве моно-атомного спиртового остатка эфира производное линейного и/или разветвленного насыщен-ного спирта с 3 - 7 углеродными атомами.
Содержащийся в предлагаемой жидкой фазе сложный эфир может представлять собой индивидуальное соединение или смесь сложных эфиров идентичной или различной структу-ры. В рамках применяемых (по изобретению) сложных эфиров можно выделить две предпо-чтительные группы.
В первую группу входят сложные эфиры, в которых ненасыщенные монокарбоновые кислоты с 16 - 24 атомами углерода не более, чем примерно на 35 мас.% двукратно или мно-гократно олефино-ненасыщены. При этом по меньшей мере 60 % по весу остатков карбоно-вой кислоты являются однократно олефино-ненасыщенными.
Во вторую группу входят сложные эфиры, в которых по меньшей мере 45 мас. %, пред-почтительно более чем 55 мас % остатков карбоновой кислоты являются двукратно или мно-гократно ненасыщенными.
Важнейшими однократно этилено-ненасыщенными карбоновыми кислотами данного углеродного диапазона являются гексадеценовая кислота (пальмитолеиновая кислота С16), олеиновая кислота (С18), родственная ей рецинолевая кислота (С18) и эруковая кислота (С22). Важнейшей двукратно ненасыщенной карбоновой кислотой данного углеродного диа-пазона является линолевая кислота (С18), а важнейшей трехкратно этилено-ненасыщенной карбоновой кислотой - линоленовая кислота (С18).
Указанные требования к ненасыщенности также выполняют сложные эфиры на основе масел растительного и/или животного происхождения, например, пальмовое масло, масло земляного ореха, касторовое масло и, в особенности, сурепковое, рапсовое масло, хлопковое масло, соевое масло, подсолнечное масло, льняное масло, рыбий жир, особенно сельдяной жир.
Углеводородная фаза может также включать небольшое количество (не более 10 мас.%), сложных эфиров насыщенных спиртов с 4 - 10 атомами углерода и насыщенных карбоновых кислот с 12-18 атомами углерода.
Известные буровые растворы, содержащие предлагаемую жидкую фазу, имеют следую-щую реологическую характеристику: пластическая вязкость (РУ) в диапазоне 10 - 60 мПа, предпочтительно 15 - 40 мПа, предел текучести (УР) в диапазоне 5- 40 фунтов/100 фут, предпочтительно 10 - 25 фунтов/100 фут2), определенные при 500С. Для определения этих параметров и используемых при этом методик, а также для природы и содержания целевых добавок в таких инвертных буровых растворах действуют указания уровня техники (Спра-вочник "Manual of Drilling.Fluid Technology" ,фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.).
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
230 мл неперегнанного сложного изобутилового эфира рапсового масла состава, мас.%: олеиновая кислота 60%, линолевая кислота 20, линоленовая кислота 10, олефино-ненасыщенные монокарбоновые кислоты с 20 - 22 атомами углерода 5, остальное - ненасы-щенные монокарбоновые кислоты с 16-18 атомами углерода, имеющего точку вспышки выше 1800С, предел текучести ниже минус 150С, плотность (200С) 0,872 г/см3, кислотное число 1,2 и следующую вязкость по Брукфильду в мПА  с: при 00 С - 32,5 , 50С - 24 ,и 26 мл воды при-меняют для получения инвертного бурового раствора типа вода в масле, который содержит следующие целевые добавки, г:
Органофильный бентонит (торговый продукт GELTONE
фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.") 6
Органофильный лигнит (торговый продукт DURATONE
фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.") 20
Известь 0.2
Эмульгатор типа вода в масле (торговый продукт EZ-MUL
фирмы"Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.") 6
Барит 340
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. Вязкость изме-ряют при 500С при помощи вискозиметра "Fann-35" фирмы" Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.". Измерения производят как на свежем материале, так и на материале, 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.
Пример 2
Повторяют пример 1 с той разницей, что готовят инвертный буровой раствор следую-щего состава, г:
перегнанный сложный эфир олеиновой кислоты, имеющий следующую характеристи-ку: плотность (200С):
0,86 г/см3; вязкость (200С)
8-10 мПас; предел текучести - ниже минус 150С, точку
вспышки выше 1850С; кислотное число ниже 1мл 210
Органофильный бентонит (торговый продукт GELTONE
фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.") 6
Органофильный лигнит (торговый продукт DURATONE
фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидс Инк.") 13
Известь 1
Эмульгатор типа вода в масле (торговый продукт EZ-MUL
фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.") 3
Эмульгатор на основе жирных кислот (торговый продукт
INVERMUL фирмы "Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.") 6
Барит 210
Насыщенный водный раствор хлорида кальция. 58,.2
Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в табл. 2.

Патент США 4481121, кл. С 09 К 7/06, 1985.