ПОЛУЧЕНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ЭМУЛЬГАТОРОВ

PRODUCTION, STUDY OF PROPERTIES AND USE OF NEW EMULSIFIERS
Цитировать:
Бектурдиев Г.М., Ёдгоров Н., Юсупов Ф.М. ПОЛУЧЕНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ЭМУЛЬГАТОРОВ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 9(87). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/12239 (дата обращения: 26.10.2021).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniChem.2021.87.9.12239

 

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты исследований по разработке эффективных составов композиционных химических эмульгаторов на основе органоминеральных ингредиентов из местного сырья и отходов производств. Изучено влияние технологических факторов и состава разрабатываемых композиционных химических эмульгаторов на физико-химические свойства нефтеэмульсионных буровых растворов и высокостабильных инвертных эмульсий.

ABSTRACT

The article presents the results of research and development of effective compositions of composite chemical emulsifiers based on organomineral ingredients from local raw materials and industrial waste, studies of the influence of technological factors and the composition of the developed composite chemical emulsifiers on the physicochemical properties of oil emulsion drilling fluids, as well as studying the influence of various factors on the production of highly stable invert emulsions.

 

Ключевые слова: Эмульсия, эмульгатор, соапсток, эмульсионные буровые растворы, смачивание, поверхностно-активные вещества.

Keywords: Emulsion, emulsifier, soapstock, ingredient, emulsiondrilling solutions,wetting, surfactants.

 

Введение

В настоящее время интенсификация и развитие нефтегазовой отрасли во всем мире имеет особое экономическое значение, что обусловливает спрос на химические реагенты, обладающие эффективными эмульгирующими свойствами для получения нефтеэмульсионных буровых растворов, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин. С этой целью важно создавать эффективные нефтеэмульсионные буровые растворы способные защищать стенки скважин, предупреждать от проникновения промывочных жидкостей в пласт, от разрушения и растрескивания, увеличивать механическую, реверсивную скорость бурового оборудования и предотвращать коррозию бурильного инструмента и оборудования [1].

В научно-исследовательских институтах Республики Узбекистан целенаправленно проводятся исследования по получению эффективных эмульгаторов и нефтеэмульсионных буровых растворов на их основе с соблюдением основных требований, предъявляемых к составу и технологическим характеристикам термостойких нефтеэмульсионных буровых растворов, включая поддержание проницаемости и устойчивости стенок скважин в продуктивных пластах, извлекаемых из нефтяных и газовых скважин. Актуальным остается создание новых эмульсионных и нефтеэмульсионных составов, изучение их свойств и оценка применимости при бурении нефтяных и газовых скважин в сложных горно-геологических условиях с применением в качестве компонентов, отходов масложировых предприятий Республики.

Целью настоящей работы является, разработка методов получения новых эмульгаторов на основе отхода масложировых предприятий –соапстока и этаноламинов и эмульсионных буровых растворов для бурения нефтяных и газовых скважин в осложненных условиях.

Экспериментальная часть

В исследовании для получения эмульгаторов были использованы вторичные отходы, таких как соапсток и госсипроловая смола масложировых предприятий Республики.

Эмульгирующие свойства полученных продуктов оценивались двумя путями: по изменению поверхностного натяжения воды на границе раствора эмульгаторов различных концентраций в керосине сталогмометрическим методом и по интенсивности отстаивания дисперсионной среды [2].

Скорость отстаивания определялась по величине максимального отстоя эмульсии, состоящей из равного соотношения водной и углеводородной фаз после интенсивного встряхивания мерного цилиндра в течение 60 мин.

Так как стабильность эмульсии зависит от содержания высокомолекулярных набухающих фракций в системе, то ихколичество определялось в 1% растворе эмульгатора в дизтопливе весовым методом после центрифугирования в течение 0,5 час при 2000 g. Гидрофобирующие свойства оценивались по интенсивности набухания в воде порошка бентонита, обработанного раствором эмульгатора в бензине [2].

Результаты и их обсуждение

Многотоннажный отход - соапсток и госсиполовая смола в настоящее время производится Янгиюльским, Наманганским, Андижанским, Ферганским, Каттакурганским масложировыми комбинатами. Соапсток образуется на масложировых комбинатах в большом количестве как вторичное сырье, соапсток до настоящего времени не находит своего эффективного способа применения в многотоннажных масштабах. Наличие карбоксильных групп определяет растворимость соапстока в водно-щелочных растворах. Соапсток, особенно характеризуется весьма высокой реакционной способностью[3].

Хлопковый соапсток - является сильным поверхностно-активным веществом и применяют его в виде 10%-ного водного раствора, приготовляемого путем смешивания соапстока с технической водой без подогрева. При добавлении в дизельное топливо он создает суспензию, быстро расслаивающуюся на две фазы. Расход при обработке глинистых растворов составляет 0,3-0,5% от объема ССБ или КССБ. Добавки его эффективно гасят пену в пресных и минерализованных буровых растворах, содержащих ССБ и ее производные, танины и другие поверхностно-активные вещества (ПАВ). Лучший эффект пеногашения соапстоком достигается при одновременном вводе его и реагента вспенивателя в циркулирующую промывочную жидкость. Обычно у местав вода реагентов на желоб устанавливают небольшую ёмкость (бочку) для раствора соапстока. Хлопковый соапсток по активности значительно превосходит такой известный пеногаситель, как нейтрализованный чёрный контакт (НЧК). Кроме того, расход хлопкового соапстока в сотни раз меньше, чем расход НЧК. Как пеногаситель буровых растворов, стабилизированных ССБ, он впервые был успешно применен при бурении скважин на площади Северный Камаши . Однако при бурении рапосодержащих пластов эффективность ее резко ухудшается.

В связи с этим, для повышения эффективности применения соапстока необходимо провести дополнительные исследования по получению нового реагента эмульгатора путем взаимодействия насыщенных и ненасыщенных карбоновых кислот с аминоспиртами.

Нами синтезированы эмульгаторы на основе хлопкового соапстока и аминоспиртов (моно-ди- и триэтаноламин), которые не являются дефицитом. Наилучшими технологическими характеристиками среди полученных эмульгаторов обладают эмульгаторы на основе моноэтаноламина. Это, по всей вероятности, связано с соотношением амидных и гидроксильных групп, входящих в структуру эмульгаторов.

Исходя из кислотного числа и числа омыления соапстока, при получении эмульгаторов использованы различные соотношения аминоспиртов и соапстока. Для получения эмульгаторов: соапсток Каттакурганского МЖК смешивался с моноэтаноламином (МЭА) в весовых соотношениях МЭА: соапсток - 1:2, 1:4, 1:10 и нагревался в течение 1 часа. При всех соотношениях получены эмульгаторы, представляющие собой вязкие, густые вещества темно-коричневого цвета, растворимые в нефтепродуктах. Эмульгаторы на основе ди- и триэтаноламинов были получены в аналогичных условиях.

Установлено, что наилучшими технологическими характеристиками среди полученных эмульгаторов обладали эмульгаторы на основе моноэтаноламина. Это, по всей вероятности, связано с соотношением амидных и гидроксильных групп, входящих в структуру эмульгаторов.

На основе результатов исследований физико-химических свойств органоминеральных композиций нами были предложены следующие составы эмульгаторов (ЭМ), которые приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Состав композиционных эмульгаторов (ЭМ) на основе местного сырья и отходов производств

Вид

эмульгатора

Соапс-ток,

мас.ч

Отбель

ная

глина,

мас.ч

Каус-

тичес

кая

сода,

мас.ч

Кальцинирова

нная

сода,

мас.ч

Алю-

мак,

мас.ч

Поли

мер,

мас.ч

Вода,

мас.ч

Приме­

чание

ЭМ-1

100

1

13

5

8

1

15-20

Порошок

ЭМ-2

100

10

13

5

8

1

15-20

Порошок

ЭМ-3

100

20

13

5

8

1

15-20

Порошок

ЭМ-4

100

30

13

5

8

1

15-20

Гранула

ЭМ-5

100

40

13

5

8

1

15-20

Гранула

 

Физико-химические и технологические параметры буровых растворов полученных на основе пяти различных составов полученных эмульгаторов ЭМ,представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Технологические параметры нефтеэмульсионных буровых растворов

 

Состав бурового

раствора

Технологические параметры раствора

 

Т,0С

 

r

Т500,

 

В,

 

см3/

30

мин

К,

рН

СНС

 

 

 

г/см3

с

мм

 

1

мин

10

Мин

1

Исход.р-р из Шорсу

кр. глин

1,28

22

30

8

7

3,2

5,8

20

2

Исход.р-р №1

1,26

24

9

1,5

10

1,9

2,3

20

 

+10% ЭМ-1+5% нефть

1,27

25

10

1,5

10

2,0

2,4

180

3

Исход.р-р №2

1,27

28

5,5

0,5

11

3,8

5,4

20

 

+10%ЭМ-2+5% нефть

1,28

30

6

0,5

11

4,3

6,4

180

4

Исход.р-р №3

1,28

32

6

0,5

11

5,1

7,8

20

 

+10% ЭМ-3+5% нефть

1,28

44

6,5

0,5

11

5,3

5,4

180

5

Исходн. р-р

1,26

32

8

1,0

10,5

1,6

2,4

20

 

+10% ЭМ-4+5% нефть

1,27

36

8,5

1,0

10,5

1,6

2,8

180

 

Из данных таблицы 2 видно, что лучшими характеристиками обладают эмульгаторы № 2 и № 3 из пяти партий.

Таким образом, получены новые эмульгаторы на основе соапстока и этаноламинов, обладающие эффективными эмульгирующими свойствами. Учитывая устойчивость эмульсионного бурового раствора, нами разработан оптимальный состав композиционного эмульгатора, который предназначен для обработки термостойких нефтеэмульсионных буровых растворов. Их можно успешно применять, при бурении скважин в усложненных площадях различных регионов в интервалах от 0 до 2000 м.

 

Список литературы:

  1. Ёдгаров Н. «Химические реагенты и материалы в нефтегазовой промышленности» Т.: Изд. «VORIS» 2009 г. 520c.
  2.  Петров Н.А. и др. «Эмульсионные растворы в нефтегазовых процессах». М.: «Химия», 2008г. 439с.
  3. Соапсток «Химическая энциклопедия» Изд. «Наука», Т.3. 2002 г.
  4. Рахимов Х. Ю. Разработка эффективных композиционных эмульгаторов и нефтеэмульсионных буровых растворов на их основе // Автореф. PhD дисс…. Ташкент, 2021
  5. Негматов С.С., Негматова К.С., Икрамова М.Э., Абед Н.С. и др. Композиционные высоконаполненные полимерные реагенты для буровых растворов, способствующие повышению работоспособности породоразрушающего инструмента в процессе бурения нефтегазовых скважин //Пластические массы, №5-6, 2020 -С.55-59
  6. Кобилов Н.С. Разработка композиционных химических реагентов для утяжеленных буровых растворов, применяемых при бурении нефтегазовых скважин // Автореф. PhD дисс…. Ташкент, 2017
  7. Эгамбердиев Б.Ш., Негматова К.С., Негматов С.С. Новые композиционные полимерные реагенты для буровых растворов, используемых при бурении нефтегазовых скважин // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 10(79). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10801
Информация об авторах

канд. техн. наук, ст. науч. сотр. лаб. «Химическая технология и ПАВ» Института общей и неорганической химии  АН РУз, Узбекистан, г. Ташкент

Candidate of technical sciences, senior researcher of laboratory of Chemical technology and SAS of Institute of general and inorganic chemistry of Uzbekistan Academy of sciences (UAS), Uzbekistan, Tashkent

д-р хим. наук, проф., вед. науч. сотр. лаб. «Химическая технология, переработки газа и ПАВ» Института общей и неорганической химии АН РУз, Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of chemical science, professor, leading researcher of the laboratory of Chemical technology, gas processing and surfactants of Institute of general and inorganic chemistry ASRUz, Republic of Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, заведующий лабораторией «Химические технологии и ПАВ», Институт общей и неорганической химии Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Technical Science, Head of Laboratory “Chemical Technologies and SAS”, Institute of General and Inorganic Chemistry of Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, the Republic of Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top