Рідка фаза інвертного бурового розчину типу “вода в маслі”

Изобретение относится к области инвертных буровы х растворов для освоения геологических месторождений, а именно к жидкой фазе инвертного бурового раствора типа вода в масле. Недостатком известной жидкой фазы является наличие в ней нефтепродукта, который отрицательно сказывается на окружающей среде, в частности при освоении месторождений нефти и/или газа на материковом шельфе. Лежащие в основе изобретения исследования показали, что рассмотренное в известном 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 - 5°C до 250°C и более при этом не достигаются. В патенте США №4481121 указывается в общей части описания на пригодную для использования масляную фазу кроме триглицеридов также коммерческого продукта под маркой "Аризона 208" фирмы Аризона Кемикэл Компани в Уэйне, штат Нью-Джерси, который представляет собой сложный эфир изооктилового одноатомного спирта и очищенный кислот таллового масла. Впервые указанный здесь сложный эфир из одноосновного спирта и одноосновных карбоновых кислот представлен как равноценный триглицеридам естественного происхождения и/или свободным от ароматических фракций углеводородным фракциям. Вторая существенная идея заключается в том, что эстероли описанного здесь рода при использовании на практике ведут себя не так, как использовавшиеся ранее фракции минеральных масел на основе чистых углеводородов. Эти эстероли из монофункциональных компонентов при практическом использовании частично гидролизуются. При этом образуются свободные жирные кислоты. Они опять реагируют со всегда имеющимися в буровых системах этого рода щелочными компонентами - например, со щелочным резервом для защиты от коррозии - с образованием соответствующи х солей. Соли сильно гидрофильных оснований и часто встречающихся в жирах и маслах естественного происхождения кислот с 16 - 24 атомами углерода в молекуле являются, как известно, веществами, которые способствуют получению и стабилизации водомасляных эмульсий. Промышленность моющих средств широко использует это свойство. Задачей изобретения является 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 задача достигается за счет того, что жидкая фаза инвертного бурового раствора типа "вода в масле" для освоения геологических месторождений, содержащая углеводородную фазу, включающую сложные эфиры, и дисперсную водную фазу, со гласно изобретения, в качестве углеводородной фазы, включающей сложные эфиры, содержит эфиры моноатомных спиртов с 2 - 12 атомами углерода и монокарбоновых кислот с 16 - 24 атомами углерода, имеющих одн у или несколько ненасыщенных олефиновых связей, обладающих текучестью в интервале температур от 0 до 5°C, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сложные эфиры моноатомных спиртов с 2 - 12 атомами углерода и монокарбоновых кислот с 16 - 24 атомами углерода, имеющих одн у или несколько ненасыщенных олефиновых связей 55 - 95 Дисперсная водная фаза 5 - 45 причем в области температур от 0 до 5°C эфиры сохраняют вязкость по Брукфильду не более 55мПас, и температуру кристаллизации ниже - 10°C, и температуру вспышки - выше 100°C. Согласно предпочтительному варианту изобретения, эфиры моноатомных спиртов с 2 - 12 атомами углерода и имеющих одну и/или несколько ненасыщенных олефиновых связей монокарбоновых кислот с 16 - 24 атомами углерода содержат в качестве монокарбоновой кислоты линейную кислоту растительного и/или животного происхождения. Согласно другому предпочтительному варианту изобретения эфиры моноатомных спиртов с 2 - 12 атомами углерода и имеющих одну и/или несколько ненасыщенных олефиновых связей монокарбоновых кислот с 16 - 24 атомами углерода, содержат в качестве моноатомного спиртового остатка эфира производное линейного и/или разветвленного ненасыщенного спирта с 3 - 7 атомами углерода. Содержащийся в предлагаемой жидкой фазе сложный эфир может представлять собой индивидуальное соединение или смесь сложных эфиров идентичной или различной структуры. В рамках применяемых по изобретению сложных эфиров можно выделить две предпочтительные группы. В первую группу входят сложные эфиры, в которых ненасыщенные монокарбоновые кислоты с 16 - 24 атомами углерода не более чем примерно на 35% по весу двукратно или многократно олефино-ненасыщены. При этом по меньшей мере 60% по весу остатков карбоновой кислоты являются однократно олефиноненасыщенными. Во вторую группу входят сложные эфиры, в которых по меньшей мере 45мас.%, предпочтительно более чем 55мас.% остатков карбоновой кислоты являются двукратно или многократно ненасыщенными. Важнейшими однократно этилено-ненасыщенными карбоновыми кислотами данного углеродного диапазона являются гексадеценовая кислота (пальмитолеиновая кислота, C16), олеиновая кислота (C16), родственная ей рицинолевая кислота (C18) и эруковая кислота (C22). Важнейшей двукратно ненасыщенной карбоновой кислотой данного углеродного диапазона является линолевая кислота (C18) а важнейшей трехкратно этиленоненасыщенной карбоновой кислоты - линоленовая кислота (C18). 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, в особенности сельдяной жир. Углеводородная фаза может также включать небольшое количество (в частности не более 10мас.%) 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 следующую реологическую характеристику: пластическая вязкость (PV) в диапазоне от примерно 10 до 60мПа, предпочтительно от примерно 15 до 40мПа, предел текучести (YP) в диапазоне от примерно 5 до 40 фунтов/100фут2, предпочтительно от примерно 10 до 25 фунт/100фут 2 - определенные при 50°C. Для определения этих параметров и используемых при этом методик, а также для природы и содержания целевых добавок в таких инверсных буровых растворах действуют указания уровня техники, которые подробно описаны в справочнике "Manual of Drilling Fluid Technology" инофирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк., в особенности в главах "Mud Testing - Tools and Techniques", а также "Oil Mud Technology". Пpимеp 1. 230мл неперегнанного сложного изобутилового эфира рапсового масла состава: 60% олеиновой кислоты, 20% линолевой кислоты, 10% линолевой кислоты, примерно 5% олефино-ненасыщенных монокарбоновых кислот с 20 - 22 атомами углерода, остальное - ненасыщенные монокарбоновые кислоты в основном с 16 - 18 атомами углерода, имеющего точку вспышки выше 180°C, предел текучести ниже минус 15°C, плотность (20°C) 0,872г/см 3, кислотное число 1,2, и следующую вязкость по Брукфильду (в МПас); 0°С: 32,5; 5°С: 24 и 26мл воды применяют 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 (PV), предел текучести (YP), а также количество образовавшегося геля в фун т/100фут через 10с и 10мин. При этом вязкость измеряют при 50°C 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 16ч при 125°C 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 приготовляют инвертный буровой раствор следующего состава, г: Перегнанный сложный эфир олеиновой кислоты, имеющий следующую характеристику: плотность (20°C); 0,86г/см; вязкость (20°CС) 8 10мПас, предел текучести - ниже минус 15°C, точку вспышки выше 185°C; кислотное число ниже 1 250мл Органофильный бентонит (торговый продукт GELTONE фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.) 6 Органофильный лигнит (торговый продукт DURATONE фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз 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 INVER MUL фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.) 6 Барит 270 Насыщенный водный раствор хлорида кальция 58,2 Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в табл.2.