Инхибитори на набъбване на глина за сондажната индустрия

Притежатели на патента RU 2553812:

Групата на изобретенията се отнася до инхибиране на хидратацията на глина по време на сондажни операции и изграждане на кладенец. ЕФЕКТ: ефективно инхибиране на хидратацията на глината, стабилност на инхибитора при температура на околната среда, разширяване на суровинната база поради отпадъци. Метод за инхибиране на хидратацията на глини по време на сондажни операции, включващ използване на сондажна течност на водна основа, съдържаща от около 0,02 до около 5 тегловни% бис-хексаметилен триамин, бис-хексаметилен триамин соли или техни смеси като инхибитор на хидратацията. 3 н. и 7 p.p. f-кристали, 1 таб., 1 утайка.

Техническата област, за която се отнася изобретението

Настоящото изобретение се отнася до метод за инхибиране на хидратацията на глини по време на сондажни операции, включващ използването на сондажна течност на водна основа, съдържаща хидратиращи инхибитори за сондажната индустрия, т.е. за продукти, които са ефективни за предотвратяване на набъбването на глини (наричани още шисти) при контакт с течности, използвани при сондажи и строителство на нефтени и газови кладенци в петролната индустрия.

Инхибиторите на хидратиране на глината (наричани също глинени инхибитори или хидратиращи инхибитори) съгласно настоящото изобретение са бис-хексаметилен триамин и неговите соли.

Предшестващо състояние на изобретението

При ротационно пробиване на кладенци сондажната течност циркулира през подземен кладенец, носейки изрезки от сондажа към повърхността. Едновременно с това пробивната течност охлажда и почиства свредлото, намалява триенето между пробивната колона и пробития отвор и стабилизира отворения отвор. Сондажните флуиди обикновено образуват филтрационни пити с ниска пропускливост, за да се елиминира всяка пропускливост, свързана с околните геоложки формации.

Сондажните флуиди могат да бъдат класифицирани по течната им основа: течности на маслена основа, които съдържат твърди частици, суспендирани в маслената непрекъсната фаза и евентуално вода или солен разтвор, емулгирани в маслото. Алтернативно, сондажните течности на водна основа съдържат твърди частици, суспендирани във вода или саламура. Към сондажните течности на водна основа могат да се добавят и други компоненти (умишлено или по друг начин): а) органични или неорганични колоиди, като глини, използвани за придаване на вискозитетни и филтрационни свойства; б) разтворими соли или неразтворими неорганични минерали, използвани за увеличаване на плътността на разтвора; в) други незадължителни компоненти, като диспергатори, смазки, инхибитори на корозията, пеногасители или повърхностноактивни вещества, могат да бъдат добавени за придаване на други желани свойства; г) по време на сондажни операции твърдите частици от околната скала могат да се разпръснат в сондажната течност.

Кал-диспергиращите се твърди вещества включват резници, пръст и твърд материал от околната нестабилна формация. Когато твърдите материали като набъбваща глина се отделят от скалата, е възможно неблагоприятно увеличаване на времето за пробиване, което увеличава разходите. Глините обикновено са съставени от слоеве, които имат открити повърхностни хидроксили. Многовалентните атоми могат да създадат отрицателен потенциал на повърхността на глината и в този случай катионите могат да бъдат адсорбирани на тази повърхност. Обмен на тези катиони също може да се случи. Изместените промени в структурата на глината и наличието на изместващи се катиони влияят върху способността на глината да набъбва във вода. Например, повърхностната хидратация насърчава подуването с молекули вода, адсорбирани върху глинести повърхности. Така всички видове глини могат да набъбнат.

Американска заявка за патент № 2007/0207932 (Merli et al.) Се отнася до метод за инхибиране на хидратацията на глината по време на сондажни операции, включващ използването на сондажна течност на водна основа, съдържаща 1,2-циклохександиамин и/или негови соли.

В един аспект, настоящото изобретение е метод за инхибиране на хидратацията на глини по време на сондажни операции, включващ използване на сондажна течност на водна основа, съдържаща от около 0,2 до около 5 тегловни% хидратиращ инхибитор, който съдържа бис-хексаметилен триамин, бис- сол на хексаметилен триамин или техни смеси.

В друг аспект, настоящото изобретение е метод за инхибиране на хидратацията на глини по време на сондажни операции, включващ използване на пробивна течност на водна основа, съдържаща от около 0,02 до около 5 тегловни% хидратиращ инхибитор, който съдържа бис-хексаметилен триамин, бис- сол на хексаметилен триамин или техни смеси.

В друг аспект, настоящото изобретение е хидратационен инхибитор, съдържащ поне 10 тегловни% бис-хексаметилен триамин хидрохлоридна сол.

В още един аспект, настоящото изобретение е сондажна течност на водна основа, съдържаща от 2,2 до 5 тегловни% хидратиращ инхибитор, съдържащ поне 10 тегловни% бис-хексаметилен триамин, бис-хексаметилен триамин соли или техни смеси.

В допълнение, настоящото изобретение е сондажна течност на водна основа, съдържаща от 0,02 до 5 тегловни% бис-хексаметилен триамин, бис-хексаметилен триамин соли или техни смеси.

Кратко описание на чертежи

Примерите са дадени, както е описано по-долу и илюстрирани на чертежа.

Следните съкращения, използвани в чертежа, показват инхибитора на набъбването на глина, съдържащ се в сондажната течност.

KCl - калиев хлорид от Aldrich Chemicals Co.

BHTb е хидрохлоридната сол на висококипящ страничен продукт от пречистването на хексаметилендиамин, съдържащ 24,5 тегловни% бис-хексаметилендиамин (Bhtb), получен чрез добавяне на 53,4 g 30 тегловни% HCl и 7 g вода към 39,5 g от Bhtb (рН около 10)

HMDA - Хексаметилендиамин хидрохлоридна сол, приготвена чрез добавяне на 30 тегловни% НС1 към хексаметилендиамин (98%, от Aldrich Chemicals Co.) до рН около 10.

BHT е бис-хексаметилен триамин хидрохлоридна сол, приготвена чрез добавяне на 30% тегловни НС1 към бис-хексаметилен триамин (98%, от Aldrich Chemicals Co.) до рН около 10.

BHT + HMDA е смес от бис-хексаметилен триамин и соли на хексаметилендиамин хидрохлорид (съответно 24,5% тегловни и 56,3% тегловни%) във вода, получена чрез добавяне на 30% тегловни HCl към смес от амини до рН около 10.

Фиг. 1 показва крайните стойности, получени от теста за набъбване на бентонит. Фиг. 1 AHR означава „След горещо валцуване“.

Подробно описание на изобретението

Сега е установено, че бис-хексаметилентриаминът и неговите соли имат положителен ефект върху стабилизирането на набъбването на глини. Бис-хексаметилен триаминът и неговите соли се доказаха като отлични инхибитори на набъбване на глината за нефтената промишленост, способни ефективно да инхибират набъбването на глина в подземни образувания.

Следователно, основната цел на настоящото изобретение е метод за инхибиране на хидратацията на глини по време на сондажни операции, включващ използването на пробивна течност, съдържаща от 0,2 до 5 тегловни% (за предпочитане от 0,5 до 3 тегловни%) хидратиращ инхибитор, съдържащ най-малко 10 тегловни% бис-хексаметилен триамин, бис-хексаметилен триамин соли или техни смеси, което съответства на метод, при който сондажната течност на водна основа съдържа 0,02 до 5 тегловни% (за предпочитане 0,05 до 3 тегловни% ) бис-хексаметилен триамин, бис-хексаметилен триамин соли или техни смеси.

Съгласно предпочитан аспект на настоящото изобретение споменатата сондажна течност на водна основа съдържа от 0,04 до 5 тегловни% бис-хексаметилен триамин, бис-хексаметилен триамин соли или техни смеси.

В още един аспект, настоящото изобретение е пробивна кал на водна основа, съдържаща 0,2 до 5 тегловни% (за предпочитане 0,5 до 3 тегловни%) хидратиращ инхибитор, съдържащ поне 10 тегловни% бис-хексаметилен триамин, бис-хексаметилен триамин соли или техни смеси; Съгласно този аспект сондажната течност на водна основа съдържа 0,02 до 5 тегловни% (за предпочитане 0,05 до 3 тегловни%) бис-хексаметилен триамин, бис-хексаметилен триамин соли или техни смеси.

Солите на бис-хексаметилентриамин, полезни в практиката на настоящото изобретение, са неорганични или органични; предпочитани соли са соли, образувани със солна киселина, фосфорна киселина, мравчена киселина, оцетна киселина (по-предпочитано солна киселина).

За предпочитане всички аминогрупи на бис-хексаметилен триамин се превръщат в сол форма.

Тестовете за годност, проведени върху инхибитори на набъбване на глина от настоящото изобретение и инхибитори на набъбване на глина от предшестващото състояние на техниката се провеждат с воден разтвор на пречистена бис-хексаметилен триамин хидрохлоридна сол (около 98 тегловни%). В допълнение е установено, че благоприятно глиненият инхибитор на набъбване от настоящото изобретение може да бъде хидрохлоридната сол на висококипящ страничен продукт от пречистване на хексаметилендиамин (продукт, известен като HMDA дъно), който обикновено съдържа променливи количества бис-хексаметилен триамин и може да бъде описан по CAS номер 68411-90-5.

Хексаметилендиаминът се използва широко при производството на найлон 66; обикновено се получава чрез хидрогениране на адипонитрил, последвано от дестилация на реакционните продукти. Дестилацията на хексаметилендиамин оставя остатък (наричан тук "страничен продукт с високо кипене от пречистването на хексаметилендиамин" или "HMDA дънен остатък"), който съдържа значителни количества бис-хексаметилендиамин заедно с хексаметилендиамин, висши полиамини, вода и NaOH. В момента остатъците от дъното на HMDA намират само ограничена употреба.

Сега изненадващо е установено, че дънните остатъци от HMDA и неговите соли могат да се използват като много ефективен инхибитор на хидратирането на глина за сондажни течности на водна основа.

Доказано е, че самият бис-хексаметилендиамин е много ефективен хидратиращ инхибитор, показващ ефикасност, близка до тази на хексаметилендиамина; освен това съединенията, съдържащи се в дънния остатък на HMDA, заедно с хексаметилендиамин и бис-хексаметилентриамин не оказват неблагоприятно влияние върху ефективността на продукта.

Обикновено подходящ състав на дъната на HMDA е както следва (тегловни%):