Эмульгатор инвертных эмульсий и способ его получения

Предлагаемое изобретение относится к эмульгаторам инвертных эмульсий и может быть использовано при получении однородных смесей несмешивающихся жидкостей, представляющих собой двухфазные системы, состоящие из полярной и неполярной жидкости (например, вода и нефть или вода и другая углеводородная фаза), применяющихся в нефте- и газодобывающей промышленности, в том числе для бурения и глушения скважин, а также увеличения нефтеотдачи пластов заводнением.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является эмульгатор обратных эмульсий «Эмультал», который содержит в своем составе смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина [1, 2, прототип].

Данный эмульгатор имеет хорошую эмульгирующую способность, но недостаточно высокую термостабильность полученной на его основе обратной эмульсии.

«Эмультал» относится к эмульгаторам обратных эмульсий, что исключает возможность образования эмульсии прямого типа, поэтому при добавлении эмульгатора в закачиваемую воду происходит мгновенное расслоение эмульгатора и закачиваемой воды, что делает его недостаточно эффективным в случае применения для повышения нефтеотдачи пласта.

Изобретение направлено на создание эмульгатора инвертных эмульсий, обладающего способностью к образованию прямой эмульсии при смешивании с водой, а при взаимодействии с углеводородами и водой способностью к образованию эмульсии обратного типа, обладающей высокой термостабильностью.

Результат достигается путем создания эмульгатора, содержащего в своем составе маслорастворимое поверхностно-активное вещество содержащее в своем составе смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина, водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество, полученное сульфированием рыбьего жира сульфирующим агентом, представляющем смесь минерального масла, поверхностно-активных веществ и олеума с последующей нейтрализацией реакционной массы щелочным агентом и углеводородный растворитель - товарные среднедистиллятные топлива или легкие масла.

Признаками изобретения «Эмульгатор инвертных эмульсий и способ его получения» являются:

1) Маслорастворимое поверхностно-активное вещество.

2) В качестве маслорастворимого поверхностно-активного вещества используется «Эмультал» (ТУ 6-14-1035-79), содержащий в своем составе смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина.

3) Водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество.

4) В качестве водо-маслорастворимого поверхностно-активного вещества используется вещество, полученное сульфированием рыбьего жира сульфирующим агентом, представляющем смесь минерального масла, неионогенных поверхностно-активных веществ и олеума по ГОСТ 2184-2013 с последующей нейтрализацией реакционной массы щелочным агентом.

5) В качестве жира используют технические рыбьи жиры по ГОСТ 1304-76 - отходы рыбоперерабатывающей отрасли.

6) В качестве минерального масла используется индустриальное масло И-Л-А-10 или И-ЛГ-А-15 по ГОСТ 20799-88.

7) В качестве неионогенных поверхностно-активных веществ используется Неонол АФ_9-6 или Неонол АФ_9-12 по ТУ 2483-077-05766801-98.

8) В качестве щелочного агента используется 5-10%-ный водный раствор гидроксида натрия по ГОСТ Р 55064-2012 или триэтаноламин по ТУ 2423-005-78722668-2010.

9) Углеводородный растворитель.

10) В качестве углеводородного растворителя используются товарные среднедистиллятные топлива или легкие масла: арктическое дизельное топливо по ГОСТ 305-82, авиакеросин марки ТС-1 по ГОСТ 10227-86, трансформаторное масло ВГ по ТУ 38-401978-98.

11) Способ синтеза водо-маслорастворимого поверхностно-активного вещества.

12) Способ приготовления эмульгатора.

Признаки 1, 2 являются общими с прототипом, а признаки 3-12-существенными отличительными признаками изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагается эмульгатор для получения инвертных эмульсий, применяющихся в нефте- и газодобывающей промышленности, в том числе для бурения и глушения скважин, а также увеличения нефтеотдачи пластов заводнением, содержащий в своем составе маслорастворимое поверхностно-активное вещество - смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина, водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество и углеводородный растворитель при следующем соотношении компонентов, мас. %:

а приготовление эмульгатора включает введение в смесь поверхностно-активных веществ углеводородного растворителя, в качестве которого используется арктическое дизельное топливо, или авиакеросин марки ТС-1, или трансформаторное масло ВГ и перемешивание до образования гомогенного продукта;

при этом водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество получают сульфированием жира сульфирующим агентом с последующей нейтрализацией реакционной массы щелочным агентом, где в качестве жира используют технические рыбьи жиры - отходы рыбоперерабатывающей отрасли, а в качестве сульфирующего агента используют смесь минерального масла, неионогенных поверхностно-активных веществ и олеума, при этом в качестве минерального масла используется индустриальное масло И-Л-А-10 или И-ЛГ-А-15, в качестве неионогенных поверхностно-активных веществ - Неонол АФ_9-6 или Неонол АФ_9-12 в соотношении масло : ПАВ : олеум равном 0,5:0,5:1,0, сульфирование проводят в реакторе при постоянном перемешивании и температуре 50-110°C в течение 1,5-30 мин при массовом соотношений рыбий жир : сульфирующий агент равном 1,0:(0,1÷0,3), после чего полученный продукт нейтрализуют до рН 6-7 щелочным агентом, в качестве которого используют 5-10%-ный водный раствор гидроксида натрия или триэтаноламин, после чего от полученного продукта отделяют водную фазу.

Применение в составе эмульгатора меньшего, чем указано, количества маслорастворимого поверхностно-активного вещества, а также водо-маслорастворимого поверхностно-активного вещества, увеличивает дозировку эмульгатора при использовании, а увеличение в нем содержания поверхностно-активных веществ увеличивает вязкость, что не технологично.

Примеры 1-3 описывают технологию получения водо-маслорастворимого поверхностно-активного вещества входящего в состав эмульгатора и товарной формы эмульгатора. За прототип взят «Эмультал» (ТУ 6-14-1035-79), содержащий в своем составе смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина.

Пример 1.

В реактор, представляющий собой трехгорлую круглодонную колбу с мешалкой и термометром, загружают 100 г рыбьего жира - отхода рыбоперерабатывающей отрасли. Смесь нагревают на водяной бане до температуры 50°C после чего в исходный продукт вводят 10 г сульфирующего агента, представляющего собой смесь индустриального масла ИЛ-А-10, ПАВ - Неонола АФ_9-12 и олеума в соотношении 0,5:0,5:1,0 по массе, соответственно, в течение 30 мин минут при постоянном перемешивании, по окончанию подачи сульфирующего агента, полученную реакционную массу нейтрализуют 5%-ным водным раствором гидрата окиси натрия до рН 6-7 и отделяют образовавшуюся водную фазу. Полученное водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество помещают в лабораторный стакан в смеси с маслорастворимым поверхностно-активным веществом, содержащем в своем составе смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина и углеводородным растворителем - арктическим дизельным топливом при следующем соотношении компонентов, мас. %: смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина - 50%, водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество - 20%, углеводородный растворитель - остальное. Смесь перемешивают в течение 5 минут до образования гомогенного продукта.

Пример 2.

В реактор, представляющий собой трехгорлую круглодонную колбу с мешалкой и термометром, загружают 100 г рыбьего жира - отхода рыбоперерабатывающей отрасли. Смесь нагревают на водяной бане до температуры 110°C после чего в исходный продукт вводят 30 г сульфирующего агента, представляющего собой смесь индустриального масла И-ЛГ-А-15, ПАВ - Неонола АФ_9-6 и олеума в соотношении 0,5:0,5:1,0 по массе, соответственно, в течение 1,5 минут при постоянном перемешивании. По окончанию подачи сульфирующего агента, полученную реакционную массу охлаждают до 65°C и нейтрализуют триэтаноламином до рН 6-7 и отделяют образовавшуюся водную фазу. Полученное водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество помещают в лабораторный стакан в смеси с маслорастворимым поверхностно-активным веществом, содержащем в своем составе смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина и углеводородным растворителем - авиакеросином марки ТС-1 при следующем соотношении компонентов, мас. %: смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина - 25%, водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество - 15%, углеводородный растворитель - остальное. Смесь перемешивают в течение 5 минут до образования гомогенного продукта.

Пример 3.

В реактор, представляющий собой трехгорлую круглодонную колбу с мешалкой и термометром, загружают 100 г рыбьего жира - отхода рыбоперерабатывающей отрасли. Смесь нагревают на водяной бане до температуры 80°C после чего в исходный продукт вводят 20 г сульфирующего агента, представляющего собой смесь индустриального масла И-ЛГ-А-15, ПАВ - Неонола АФ_9-6 и олеума в соотношении 0,5:0,5:1,0 по массе, соответственно, в течение 10 минут при постоянном перемешивании. По окончанию подачи сульфирующего агента, полученную реакционную массу охлаждают до 65°C и нейтрализуют щелочным агентом - 10%-ным водным раствором гидрата окиси натрия до рН 6-7 и отделяют образовавшуюся водную фазу. Полученное водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество помещают в лабораторный стакан в смеси с маслорастворимым поверхностно-активным веществом, содержащем в своем составе смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина, и углеводородным растворителем - трансформаторным маслом ВГ при следующем соотношении компонентов, мас. %: смесь сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина - 18%, водо-маслорастворимое поверхностно-активное вещество - 2%, углеводородный растворитель - остальное. Смесь перемешивают в течение 5 минут до образования гомогенного продукта.

Компонентные составы полученных эмульгаторов инвертных эмульсий для бурения и глушения скважин, а также увеличения нефтеотдачи пластов заводнением, описанных в примерах 1-3, а также состав по прототипу представлены в таблице 1.

Полученные составы исследовались следующим образом:

1. Рецептура приготовления эмульсии: эмульгатор - 3% мас. расчете на поверхностно-активное вещество; дизтопливо - 20% мас.; вода - остальное.

Термическая устойчивость эмульсии оценивалась визуально по расслоению полученных составов после выдержки их не менее 24 часов при температуре 90°C.

2. Рецептура приготовления эмульсионного раствора: эмульгатор - 3% масс. в расчете на поверхностно-активное вещество; вода - остальное. Устойчивость эмульсионного раствора оценивалась визуально по расслоению полученных составов после выдержки их в течение не менее 8 часов при температуре 20°C.

В таблице 2 представлены результаты проведенных исследований.

Из таблицы 2 следует, что заявленный состав, в отличие от прототипа, образует устойчивые обратные эмульсии, которые не разрушаются при температуре 90°C и обладает способностью к образованию прямых эмульсионных растворов за счет введения в состав эмульгатора водо-маслорастворимого поверхностно-активного вещества, полученного сульфированием жира сульфирующим агентом и углеводородного растворителя, что делает его более эффективным в случае применения для повышения нефтеотдачи пласта, т.к. не требует добавления в раствор эмульгатора в воде (эмульсионного раствора) углеводородной фазы на этапе его закачки в нагнетательную скважину, углеводородная фаза входит в эмульсионный раствор уже после прохождения его через нефтесодержащие породы пласта.

Источники информации

1. Кистер Э.Г. Файнштейн И.З. Касьянов Н.М. и др. Эмультал - эмульгатор для инвертных эмульсионных буровых растворов / Бурение, 1974, N 12, с. 15-18., прототип.

2. Эмультал. Технические условия. ТУ 6-14-1035-79, прототип.

Эмульгатор инвертных эмульсий, включающий маслорастворимое поверхностно-активное вещество в виде смеси сложных эфиров олеиновой, линолевой, линоленовой, а также смоляных кислот и триэтаноламина, отличающийся тем, что дополнительно содержит водомаслорастворимое поверхностно-активное вещество, полученное сульфированием рыбьего жира сульфирующим агентом с последующей нейтрализацией реакционной массы до рН 6-7 щелочным агентом и отделением образующейся водной фазы, где в качестве рыбьего жира используют технические рыбьи жиры - отходы рыбоперерабатывающей отрасли, а в качестве сульфирующего агента используют смесь минерального масла, неионогенных поверхностно-активных веществ и олеума, при этом качестве минерального масла используется индустриальное масло И-Л-А-10 или И-ЛГ-А-15, в качестве неионогенных поверхностно-активных веществ - Неонол АФ_9-6 или Неонол АФ_9-12 в соотношении масло : ПАВ : олеум, равном 0,5:0,5:1,0 по массе, сульфирование проводят в реакторе при постоянном перемешивании и температуре 50-110°С в течение 1,5-30 мин при массовом соотношении рыбий жир : сульфирующий агент, равном 1,0:(0,1÷0,3), в качестве щелочного агента используют 5-10%-ный водный раствор гидроксида натрия или триэтаноламин, и углеводородный растворитель, в качестве которого используется арктическое дизельное топливо, или авиакеросин марки ТС-1, или трансформаторное масло ВТ, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

приготовление эмульгатора включает введение в смесь поверхностно-активных веществ углеводородного растворителя и перемешивание до образования гомогенного продукта.