Влияние химической природы эмульгаторов ряда производных жирных кислот и этаноламинов на свойства гидрофобно-эмульсионных буровых растворов

UDK: 622.24.063
DOI: 10.24887/0028-2448-2018-1-42-47
Ключевые слова: эмульгатор, ПАВ, инвертная эмульсия, растворы на углеводородной основе, гидрофобно-эмульсионные буровые растворы (ГЭБР), растворы на углеводородной основе (РУО)
Авторы: В.А. Яновский (Томский гос. университет)), М.О. Андропов (Томский гос. университет), Р.А. Чуркин (Томский гос. университет), Р.С. Фахрисламова (Томский гос. университет), А.Д. Фензель (Томский политехнический университет), К.М. Минаев (Томский политехнический университет)

Освоение новых нефтегазовых месторождений, характеризующихся сложными геолого-техническими и природно-климатическими условиями, предъявляет все более высокие требования к эффективности проведения буровых работ в целом и к используемым при этом буровым растворам в частности. В связи с чем, в отечественной и зарубежной практике все более широкое распространение при бурении и особенно при заканчивании скважин получают растворы на углеводородной основе (РУО). Отличительным признаком РУО является то, что непрерывная фаза в них представлена неполярной (углеводородной) жидкостью. В настоящее время наиболее востребованной является группа гидрофобно-эмульсионных буровых растворов (ГЭБР) на основе инвертных эмульсий или эмульсий типа «вода в масле».

Выполнено сравнительное исследование свойств ГЭБР, стабилизированных продуктами конденсации жирных и смоляных кислот таллового масла с этаноламинами. Показано, что химическая природа эмульгатора принципиально по разному влияет на свойства ГЭБР. Буровые растворы, содержащие в качестве эмульгатора диэтаноламиды жирных кислот или эфиры триэтаноламина, в диапазоне концентраций эмульгатора 4-40 г/дм3 обладают близкими реологическими и фильтрационными характеристиками. При этом растворы на основе диэтаноламидов в области средних и высоких концентраций эмульгатора имеют более высокие показатели электростабильности, достигающие 450-480 В. Напротив, моноэтаноламиды жирных кислот образуют ГЭБР с существенно более высокими структурно-механическими свойствами: при практически одинаковой пластической вязкости динамического и статического напряжения сдвига таких растворо в 2-3 раза превышают аналогичные показатели растворов, стабилизированных диэтаноламидами или эфирами триэтаноламина. Природа исследуемых эмульгаторов также обусловливает кардинальные различия в фильтрационных свойствах ГЭБР. Фильтрация растворов на основе диэтаноламидов и эфиров триэтаноламина в среднем составляет 4-6 см3 (за 30 мин) и имеет тенденцию к плавному снижению при увеличении концентрации эмульгатора. Аналогичные буровые растворы, содержащие моноэтаноламиды, наоборот, демонстрируют увеличение потерь фильтрата – вплоть до 15-22 см3, которое наблюдается в области высоких концентраций эмульгатора.

Список литературы

1. Глущенко В.Н. Обратные эмульсии и суспензии в нефтегазовой промышленности. – М.: Интерконтакт Наука, 2008. – 725 с.

2. Опыт моделирования рецептуры утяжеленного бурового раствора на углеводородной основе с заданными технологическими параметрами / М.В. Кравчук, В.Ю. Близнюков, Н.М. Уляшева, Ю.Л. Логачев // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2016. – № 2. – С. 19–23.

3. Вскрытие гидрофобных коллекторов c использованием буровых растворов на углеводородной основе / А.Р. Арсланбеков, А.А. Лутфуллин, А.В. Меденцев [и др.] // Бурение и нефть. – 2014. – № 9. – С. 29–32.

4. Разработка рецептуры РУО UNIDRIL для бурения скважин с АВПД в Ямало-Ненецком автономном округе / М.С. Григорьев, Д.Н. Сидоров, Е.Н. Власов [и др.] // Бурение и нефть. – 2017. – № 3. – С. 46–48.

5. Конесев В.Г., Хомутов А.Ю. Результаты применения растворов на углеводородной основе при вскрытии продуктивных пластов на месторождениях ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» // Нефтяное хозяйство. – 2016. – № 5. – С. 44–45.

6. Буровые растворы на неводной основе. Проблемы, перспективы развития и область применения / С.Н. Шишков, В.Н. Кошелев, В.С. Шишков, В.Л. Заворотный // Бурение и нефть. – 2008. – № 3. – С. 26–29.

7. Разработка и внедрение утяжеленных растворов на углеводородной основе. РУО с «плоским» реологическим профилем для первичного вскрытия продуктивных горизонтов с АВПД / Е.В. Минаева, Е.С. Неделько, С.Н. Скотнов [и др.] // Нефть. Газ. Новации. – 2014. – № 9 (188). – С. 30–33.

8. Эмульсионные буровые растворы – тенденции развития технологии / С.Е. Ильясов, С.Г. Попов, О.В. Окромелидзе [и др.] // Территория Нефтегаз. – 2011. – № 11. – С. 14–17.

9. Синтез и исследование свойств эмульгаторов обратных эмульсий на основе производных кислот дистиллята таллового масла и этаноламинов / В.А. Яновский, Р.А. Чуркин, М.О. Андропов, Н.И. Косова // Вестник Томского гос. университета. – 2013. – № 370. – С. 194–199.

10. Rheological properties of inverse emulsions stabilized by ethanolamides of tall oil fatty acids / V.A. Yanovsky, M.O. Andropov, R.S. Fakhrislamova [et al.] // MATEC Web Conf. – 2016. – V. 85. – P. 1–7.

11. Research of inverted emulsions properties on the base of new emulsifiers / K. Minaev, A. Epikhin, D. Novoseltsev [et al.] // IOP Conf. Ser. Earth Environ. – 2014. – V. 21. – P. 1–6.

12. Thermal and Catalytic Amidation of Stearic Acid with Ethanolamine for Production of Pharmaceuticals and Surfactants / P. Mäki-Arvela1, A. Tkacheva, I. Dosmagambetova [et al.] // Topics in Catalysis. – 2016. – V. 59. – P. 1151–1164.

13. Maag H. Fatty Acid Derivatives: Important Surfactants for Household, Cosmetic and Industrial Purposes // Journal of the American Oil Chemists’ Society. – 1984. – V. 61. – № 2. – P. 259–267.

14. Kroll H., Nadeau H. The Chemistry of Lauric Acid-Diethanolamine Condensation Products // Journal of the American Oil Chemists’ Society. – 1957. – V. 34. – № 6. – P. 323–326.

15. Hermoso J., Martinez-Boza F., Gallegos C. Influence of aqueous phase volume fraction, organoclay concentration and pressure on invert-emulsion oil muds rheology // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. – 2015. – V. 22. – P. 341–349.



Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.

Библиометрия за 2016 год

SCOPUS
SNIP: 0,573
SJR: 0,205
РИНЦ
Двухлетний импакт-фактор: 0,629
Пятилетний импакт-фактор: 0,471
Показатель в рейтинге SCIENCE INDEX: 0,431
Место в рейтинге SCIENCE INDEX: 1178