Регенерация загрязненных галогенидами формиатных рассолов

Номер патента: 16766

Опубликовано: 30.07.2012

Авторы: Арви Моррис, Чжан Хой, Хортон Роберт Л.

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ регенерации формиата из загрязненного галогенидами формиатного рассола, включающий

смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола;

отделение галогенидных загрязнений от формиата;

извлечение формиата из растворителя для регенерации формиата, где растворитель для регенерации формиата выбран из N-метилпирролидона, N-октилпирролидона, 2-пирролидона, 6-членного лактама, N-замещенного углеводородной группой 2-пирролидона, в котором углеводородная группа может включать алкильную, арильную или алкиларильную группу с длиной цепи, варьирующей от 1 до 10 атомов углерода, 5- или 6-членных лактонов и их комбинаций.

2. Способ по п.1, в котором отделение галогенидных загрязнений включает отфильтровывание галогенидных осадков от смеси растворителя для регенерации формиата и формиатного рассола.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий отделение растворителя для регенерации формиата, включающего формиат, от водной фазы, включающей галогенидные загрязнения.

4. Способ по п.1, в котором извлечение формиата из растворителя для регенерации формиата включает перегонку формиата и растворителя для регенерации формиата.

5. Способ по п.1, дополнительно включающий повторное употребление отделенного растворителя для регенерации формиата для смешения с дополнительным загрязненным галогенидами формиатным рассолом.

6. Способ по п.1, в котором регенерированный формиат включает по меньшей мере один из формиата цезия и формиата калия.

7. Способ регенерации формиатного рассола из загрязненного галогенидами формиатного рассола, включающий

смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола, где растворитель для регенерации формиата выбран из N-метилпирролидона, N-октилпирролидона, 2-пирролидона, 6-членного лактама, N-замещенного углеводородной группой 2-пирролидона, в котором углеводородная группа может включать алкильную, арильную или алкиларильную группу с длиной цепи, варьирующей от 1 до 10 атомов углерода, 5- или 6-членных лактонов и их комбинаций;

отфильтровывание галогенидных осадков от смеси растворителя для регенерации формиата и формиатного рассола;

перегонку смеси для извлечения формиатного рассола из растворителя для регенерации формиата.

8. Способ по п.7, в котором регенерированный формиатный рассол включает по меньшей мере один из формиата цезия и формиата калия.

9. Способ регенерации формиата из загрязненного галогенидами формиатного рассола, включающий

смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола, где растворитель для регенерации формиата выбран из N-метилпирролидона, N-октилпирролидона, 2-пирролидона, 6-членного лактама, N-замещенного углеводородной группой 2-пирролидона, в котором углеводородная группа может включать алкильную, арильную или алкиларильную группу с длиной цепи, варьирующей от 1 до 10 атомов углерода, 5- или 6-членных лактонов и их комбинаций;

отделение растворителя для регенерации формиата, включающего формиат, от водной фазы, включающей галогенидные загрязнения;

перегонку формиата и растворителя для регенерации формиата для извлечения формиата.

10. Способ по п.9, дополнительно включающий

извлечение растворителя для регенерации формиата из стадии перегонки в виде фракции головного погона и

извлечение формиата из стадии перегонки в виде фракции кубовых остатков.

11. Способ по п.9, в котором регенерированный формиат включает по меньшей мере один из формиата цезия и формиата калия.

Текст

Смотреть все

РЕГЕНЕРАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ГАЛОГЕНИДАМИ ФОРМИАТНЫХ РАССОЛОВ Представлен способ регенерации формиата из загрязненного галогенидами формиатного рассола, который включает смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола; отделение галогенидных загрязнений от формиата и извлечение формиата из растворителя для регенерации формиата. 016766 Предпосылки создания изобретения Область техники, к которой относится изобретение Представленные в данном описании варианты осуществления в основном относятся к скважинным флюидам. Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к регенерации буровых растворов и растворов для заканчивания скважины. Уровень техники Обычно, при бурении или заканчивании скважин в подземных формациях в скважине используют разнообразные флюиды различного назначения. Общепринятые варианты использования скважинных флюидов включают смазывание и охлаждение калибрующих поверхностей бурового долота в ходе бурения в целом и бурения при вскрытии пласта (т.е. бурения в целевой нефтеносной формации), транспортирование "бурового шлама" (кусков пластовой породы, удаленной в процессе резания зубьями бурового долота) на поверхность, регулирование давления пластовой текучей среды для предотвращения выбросов, поддержание стабильности скважины, перевод твердых материалов в скважине во взвешенное состояние, сведение к минимуму утечек бурового раствора и стабилизацию формации, через которую пробуривается скважина, гидроразрыв формации вблизи скважины, вытеснение текучей среды внутри скважины другой текучей средой, очистку скважины, испытание скважины, употребление в качестве пакерной жидкости, ликвидацию скважины или подготовку скважины к ликвидации, и прочие пути обработки скважины или формации. Скважинные флюиды или буровые растворы обычно включают базовый флюид (воду, дизельное топливо или минеральное масло, или синтетическое соединение), утяжелители (наиболее часто используют сульфат бария или барит), бентонитовую глину, чтобы способствовать удалению бурового шлама из скважины и формировать фильтрационный осадок на стенках ствола скважины, лигносульфонаты и лигниты для поддержания глинистого раствора в жидком состоянии, и разнообразные прочие добавки,которые служат для исполнения специфических функций. Исторически в буровой промышленности использовали глинистые растворы на водной основе(WBM) благодаря низкой стоимости таковых. Использованные глинистые растворы и буровой шлам из скважин, пробуренных с использованием глинистых растворов на водной основе (WBM), могут быть без проблем размещены на производственной площадке во многих местах работ в прибрежной зоне. Глинистые растворы на водной основе (WBM) и буровой шлам могут быть также сброшены с платформ во многих местах акватории открытого моря в США в такой мере, насколько таковые соответствуют современным законодательным предписаниям относительно ограничений на сброс сточных вод, стандартам сбросов и другим разрешительным ограничениям. В глинистых растворах на водной основе (WBM) обычно используют рассолы (например, такие как водный раствор бромида кальция (CaBr2 благодаря широкому диапазону их плотности и тому обстоятельству, что обычно рассолы, по существу, не содержат суспендированных твердых веществ. Рассолы улучшают технические характеристики глинистых растворов на водной основе (WBM) тем, что предотвращают гидратацию, чешуйчатое отслаивание и миграцию образующихся тонкодисперсных частиц из разбухающей глины, тем самым предохраняя формацию от повреждения, обусловленного твердыми веществами, набуханием глины или миграцией тонкодисперсных материалов. Система рассола может быть выбрана так, чтобы обеспечивать надлежащую плотность для употребления в конкретной операции бурения скважины. Одно из преимуществ употребления рассолов состоит в том, что в случае формации,которая проявляет вредное для таковой взаимодействие с одним типом рассола, зачастую имеется рассол другого типа, с которым эта формация не будет вступать в неблагоприятное взаимодействие. Как правило, рассолы выбирают из галогенидных солей одно- и двухвалентных катионов, таких как натрий, калий,кальций и цинк. Рассолы этого типа на основе хлоридов использовали в нефтедобывающей промышленности в течение более 50 лет, и рассолы на основе бромидов в течение по меньшей мере 25 лет. Однако рассолы на основе формиатов получили широкое распространение в промышленности лишь относительно недавно (примерно в течение последних десяти лет). Формиат цезия, представляющий собой особый формиат, который впоследствии употребляли в буровых растворах и растворах для заканчивания скважин, может быть использован в качестве базового флюида, не содержащего твердых веществ. Формиат цезия имеет самую высокую плотность из прозрачных флюидов на основе формиатов щелочных металлов, имея удельный вес 2,3 (плотность в 19,2 фунта на галлон). Благодаря такой изначально высокой плотности может быть устранена необходимость в утяжелителях, таких как сульфат бария, которые могут повреждать оборудование и формацию. Прочие формиаты щелочных металлов, которые имеют меньшую плотность, чем формиат цезия, и которые типично употребляются в буровых растворах и растворах для заканчивания скважин, включают формиат калия и формиат натрия. Формиаты с меньшей плотностью часто смешивают с формиатом цезия для получения флюида, имеющего удельный вес в диапазоне между 1,0 и 2,3. Было показано, что флюиды, содержащие формиат цезия, повышают продуктивность и увеличивают скорости бурения, благодаря чему можно сэкономить время и снизить эксплуатационные расходы. Также было показано, что формиат цезия является совместимым со всеми основными компонентами бурильного оборудования (противовыбросовые превенторы (ВОР, ПВП), наземное оборудование, забойные-1 016766 телеметрические системы во время бурения (MWD), системы каротажа во время бурения (LWD) и забойные турбинные двигатели) и оснастки для заканчивания скважины (металлы и эластомеры), в условиях высоких температуры и давления. Моновалентная природа формиата цезия снижает вероятность повреждения пластового резервуара формации, обеспечивает операторам возможность эффективно контролировать процесс и создает желательное смазывание буровой скважины. Далее, формиаты щелочных металлов не повреждают продуктивный пласт или металлические детали скважинного оборудования, что характерно для альтернативных таковым коррозионно-агрессивных материалов (высокоплотных рассолов). Поскольку формиат цезия является биоразлагаемым и не проявляет коррозионной агрессивности,его считают более экологически безопасным продуктом, нежели прочие буровые растворы на рынке. Однако, несмотря на желательную эффективность, которая проявляется при бурении скважины с использованием формиата цезия, имеют место существенные ограничения его употребления. Флюид,который включает формиат цезия, является относительно дорогостоящим, поэтому из экономических соображений при бурении необходимо регенерировать любой имеющийся в распоряжении формиат цезия и использовать его повторно. Однако существуют пределы процессов регенерации, в плане как максимального процентного содержания формиата цезия, так и экономической целесообразности. Соответственно этому, существует непреходящая потребность в разработке способов регенерации загрязненных формиатных рассолов. Сущность изобретения В одном аспекте представленные в данном описании варианты осуществления относятся к способу регенерации формиата из загрязненного галогенидами формиатного рассола, который включает смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола; отделение галогенидных загрязнений от формиата и извлечение формиата из растворителя для регенерации формиата. В еще одном аспекте представленные в данном описании варианты осуществления относятся к способу регенерации формиатного рассола из загрязненного галогенидами формиатного рассола, который включает смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола; отфильтровывание галогенидных осажденных веществ от смеси растворителя для регенерации формиата и формиатного рассола и перегонку смеси для регенерации формиатного рассола из растворителя для регенерации формиата. В еще одном дополнительном аспекте представленные в данном описании варианты осуществления относятся к способу регенерации формиата из загрязненного галогенидами формиатного рассола, который включает смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола; экстрагирование формиата растворителем для регенерации формиата; отделение растворителя для регенерации формиата, содержащего формиат, от водной фазы, включающей галогенидные загрязнения; и галогенидных загрязнений от формиата; и перегонку формиата и растворителя для регенерации формиата. Другие аспекты и преимущества изобретения будут очевидными из нижеследующего описания и прилагаемых пунктов формулы изобретения. Краткое описание чертежей Фиг. 1 представляет упрощенную блок-схему процесса регенерации формиатного рассола согласно представленным в данном описании вариантам осуществления. Фиг. 2 представляет упрощенную блок-схему процесса регенерации формиатного рассола согласно представленным в данном описании вариантам осуществления. Подробное описание изобретения В одном аспекте представленные в данном описании варианты осуществления относятся к бывшим в употреблении скважинным флюидам. Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам регенерации рассола из использованного бурового раствора или прочих флюидов для обслуживания скважин. Для целей настоящего изобретения термин "рассол" квалифицированные специалисты в области технологии бурения и добычи нефти понимают как означающий солевой раствор конкретной плотности,употребляемый в качестве части скважинного флюида. Примеры рассола включают, но не ограничиваются таковыми, формиатные, ацетатные и другие карбоксилатные, хлоридные, бромидные, иодидные,вольфраматные, поливольфраматные, гетерополивольфраматные, карбонатные, бикарбонатные или нитратные соли аммония, натрия, калия, цезия, рубидия, лития, кальция, магния, цинка или бария, комбинации и смеси таковых. В конкретном варианте осуществления рассолы, регенерированные из скважинных флюидов согласно настоящему изобретению, включают, но не ограничиваются таковыми, формиат цезия, формиат калия, ацетат цезия, ацетат калия и/или другие карбоксилаты цезия или калия и т.п. В общем, когда скважинный флюид используют и извлекают, флюид будет содержать рассол, а также разнообразные добавки, твердые включения и прочие обломки, которые образовались в ходе буровых работ. Дополнительно, скважинный флюид может содержать другие растворенные соли, такие как галогенидные соли, которые могут присутствовать в возвращенном скважинном флюиде по различным причинам. При регенерации рассола, такого как формиатный рассол, может быть желательным удаление-2 016766 других растворенных солей, таких как галогениды, для регенерации с получением более чистого рассола. Однако известно, что галогениды вследствие высокой растворимости таковых очень трудно удалять из формиатных солевых растворов. Авторы настоящего изобретения выяснили, что при предпочтительном удалении из формиатного рассола по меньшей мере части галогенидных загрязнений, присутствующих в таковом, можно получить регенерированный формиатный рассол, в котором было значительно снижено содержание галогенидных солей. Предпочтительное удаление галогенидных солей в конкретном варианте осуществления может быть достигнуто применением растворителя для регенерации формиата, чтобы отделить галогенидные загрязнения. Как употребляемый в данном описании, термин "растворитель для регенерации формиата" имеет отношение к растворителю, имеющему большую способность растворять формиатные соли, но малую способность растворять галогенидные соли. Примеры таких растворителей включают, но не ограничиваются таковыми, неводные растворители, например, такие как разнообразные лактамы (циклический амид), лактоны (циклический сложный эфир) или прочие растворители, известные в технологии. В одном варианте осуществления могут быть использованы такие 5- или 6-членные лактамы и лактоны. В конкретном варианте осуществления может быть применен 2-пирролидон или N-замещенный углеводородным фрагментом 2-пирролидон. В то время как N-замещенный углеводородной группой 2 пирролидон может включать алкильную, арильную или алкиларильную группу с длиной цепи, варьирующей от 1 до 10 атомов углерода, показательные примеры растворителей, пригодных для употребления в процессе регенерации согласно настоящему изобретению, включают N-метилпирролидон и Nоктилпирролидон. Таким образом, при контактировании растворителя для регенерации формиата с загрязненным галогенидами рассолом может быть произведено отделение галогенидных солей. В зависимости от выбранного растворителя и от его способности смешиваться с водой галогенидные соли могут быть или осаждены из раствора, или же галогенидные соли и формиатные соли могут быть подвергнуты распределению в двух несмешивающихся жидкостях. Таким образом, как только загрязненный галогенидами формиатный рассол смешивают с растворителем для регенерации формиата, может быть использован по меньшей мере один способ разделения для обеспечения регенерации более чистого формиата. Типичные способы разделения, известные квалифицированным специалистам в этой области технологии, включают фильтрование, жидкостно-жидкостную экстракцию, упаривание, перегонку, дробную перегонку,фракционную кристаллизацию и центрифугирование и т.д. Однако специалисту с обычной квалификацией в технологии было бы ясно, что могут быть применены различные способы в сочетании. В конкретном варианте осуществления для регенерации загрязненного галогенидами рассола в соответствии согласно настоящему изобретению может быть использована комбинация фильтрования (т.е. в устройстве для разделения жидкости и твердого вещества) или делительной воронки (или приспособления для отделения жидкости от другой жидкости) и дробной перегонки. С привлечением фиг. 1, показана блок-схема процесса регенерации формиатного рассола соответственно представленным в данном описании вариантам осуществления. В процессе 100 загрязненный галогенидами формиатный рассол 102 подвергают смешению 106 с растворителем 104 для регенерации формиата. В варианте осуществления,показанном в фиг. 1, смешение загрязненного галогенидами формиатного рассола 102 и растворителя 104 для регенерации формиата приводит к осаждению галогенидных солей вследствие малой способности растворителя 104 для регенерации формиата растворять галогенидные соли. Таким образом, для удаления осажденных галогенидных солей из смеси 106 смесь 106 подвергают фильтрованию 108 так, что формиатный рассол и растворитель для регенерации формиата находятся в фильтрате 110, тогда как галогенидные соли, такие как NaCl, NaBr, KCl, KBr, CsCl, CsBr, CaCl2 и т.д., остаются на фильтре в виде осадка, или отфильтрованного материала 112, в особенности, если степень загрязненности галогенидной солью относительно высока. Фильтрат 110 затем подают во фракционирующую ректификационную колонну 114. Фракционирующая ректификационная колонна 114 может быть использована для создания температурного градиента, в котором может происходить перегонка фильтрата 110, подводимого в колонну 114. При применении перегонки формиатный рассол и растворитель для регенерации формиата могут быть разделены как две жидкости с различными температурами кипения. Когда смесь двух жидкостей нагревают, выделяющиеся пары будут обогащены компонентами смеси, которые кипят при самой низкой температуре тарелки ректификационной колонны, в том числе растворителем для регенерации формиата. При поступлении в колонну сырьевой материал начинает стекать вниз, но часть сырьевого материала,обогащенная более низкокипящим(ими) компонентом(ами), например растворителем для регенерации формиата, испаряется и поднимается вверх. Однако по мере подъема она охлаждается и конденсируется на тарелках или насадках ректификационной колонны. По мере того как пары продолжают подниматься вверх по колонне, жидкость, которая сконденсировалась, опять испаряется. Всякий раз, когда это происходит, в образующихся парах становится все большей и большей концентрация более летучих веществ. Растворитель для регенерации формиата, который является "самым легким" флюидом (таковым с самой низкой температурой кипения, или самой высокой летучестью) выходит из верха колонн в виде головного погона 116, а формиатный рассол, который представляет собой "самый тяжелый" компонент в про-3 016766 дуктах (таковой с самой высокой температурой кипения), выходит из донной части колонны в виде кубовых остатков 118 ректификационной колонны. Растворитель для регенерации формиата, собранный в виде головного погона 116, может быть вовлечен в рециркуляцию 120 для употребления в последующих циклах регенерации. Однако специалисту с обычной квалификацией в этой области технологии будет понятно, что кубовые остатки 118 ректификационной колонны могут содержать в себе остаточный растворитель и тем самым кубовые остатки 118 ректификационной колонны могут быть поданы во вторую ректификационную колонну 122 для дополнительной перегонки/очистки. Подобно вышеописанному растворитель для регенерации формиата, который представляет собой "самый легкий" флюид, выходит из верха колонн в виде головного погона 124, и формиатный рассол, который является "самым тяжелым" компонентом продуктов, выходит из донной части колонны в виде кубовых остатков 126 ректификационной колонны. Далее,специалисту с обычной квалификацией в технологии разделения будет понятно, что может быть дополнительно проведено любое количество дистилляций, или других разделений, или вариаций в общем процессе перегонки для более эффективного или рационального отделения растворителя для регенерации формиата от формиатного рассола. В идеальной ситуации кубовые остатки 126 ректификационной колонны, полученные из последней перегонной колонны, или из последней стадии разделения, должны содержать, по существу, свободный от галогенидов формиатный рассол 126, который также, по существу, не содержит растворителя для регенерации формиата. Дополнительно, как показано в фиг. 1, во второй ректификационной колонне 122 необязательно может быть предусмотрен боковой отвод 128 воды. Вода 128 может быть удалена либо в виде сточных вод 130, либо вовлечена в рециркуляцию с возвращением в питающую линию 130 для корректирования содержания воды в кубовых остатках 126. Удаление воды из рассола может быть также желательным там, где формиатный рассол в ходе употребления такового получил избыточное количество воды. Далее,хоть это и не показано в фиг. 1, когда кубовые остатки 118 выводят из ректификационной колонны 114,может происходить дополнительное осаждение галогенидных солей, обусловливая необходимость дополнительной стадии фильтрования перед подачей кубовых остатков 118 во вторую ректификационную колонну 122. Более того, как описано выше, в некоторых случаях смешение загрязненного галогенидами рассола с растворителем для регенерации формиата может быть проведено в таких условиях, что растворитель для регенерации формиата не смешивается с водой. В такой ситуации смешение рассола и растворителя для регенерации формиата может быть использовано для разделения галогенидных и формиатных солей,которое основывается на различной растворимости таковых в двух несмешивающихся жидкостях. Т.е. может быть выбран такой растворитель для регенерации формиата, что формиат имеет наибольшее сродство (или коэффициент распределения) к растворителю по сравнению с водой, тем самым обеспечивая экстрагирование формиатных солей из воды в растворитель. Разделение двух несмешивающихся жидкостей может быть произведено с использованием делительных воронок (или приспособлений для отделения жидкости от другой жидкости). Далее, специалисту с обычной квалификацией в этой области технологии будет понятно, что для более эффективного экстрагирования формиата из водной фазы может оказаться желательным многократное выполнение экстракций. Смесь формиата с растворителем затем может быть подвергнута дополнительным этапам разделения, таким как дистилляционное разделение или испарение, для удаления растворителя из формиата. С привлечением фиг. 2 показана блок-схема процесса регенерации формиатного рассола согласно другим представленным в данном описании вариантам осуществления. В процессе 100 загрязненный галогенидами формиатный рассол 102 подвергают смешению 106 с растворителем 104 для регенерации формиата. В варианте осуществления, показанном в фиг. 1, смешение загрязненного галогенидами формиатного рассола 102 и растворителя 104 для регенерации формиата приводит к осаждению галогенидных солей вследствие малой способности растворителя 104 для регенерации формиата растворять галогенидные соли. Таким образом, для удаления осажденных галогенидных солей из смеси 106 смесь 106 подвергают фильтрованию 108 для удаления галогенидных солей, таких как NaCl, NaBr, KCl, KBr, CsCl,CsBr, CaCl2 и т.д., остающихся на фильтре в виде осадка, или отфильтрованного материала 112. Если степень загрязненности регенерируемого рассола галогенидными солями невелика, количество извлекаемого осадка на фильтре, или отфильтрованного материала, мало или же таковой вообще отсутствует. Поэтому тогда проводят жидкостно-жидкостное разделение 109 смеси, приводящее к рафинату 113 и экстракту 110, чтобы перевести большее количество галогенидов, имеющих низкую концентрацию, в рафинат, относительно таковых в экстракте. Дополнительно, жидкостно-жидкостное разделение может быть также желательным, когда концентрация галогенидных солей в рассоле высока. В таком случае фильтрованием можно удалить те соли, которые осаждаются из раствора, и любые оставшиеся галогениды могут быть сконцентрированы в рафинате больше, чем в экстракте. Далее, специалисту с обычной квалификацией в этой области технологии будет понятно, что для более эффективного экстрагирования формиата из водной фазы может оказаться желательным выполнение многочисленных экстракций, или проведение экстракций общеупотребительным непрерывным каскадным способом. Экстракт 110 затем подают во фракционирующую ректификационную колонну 114.-4 016766 Фракционирующая ректификационная колонна 114 может быть использована для создания температурного градиента, в котором может происходить перегонка фильтрата 110, подводимого в колонну 114. При применении перегонки формиатный рассол и растворитель для регенерации формиата могут быть разделены как две жидкости с различными температурами кипения. Когда смесь двух жидкостей нагревают, выделяющиеся пары будут обогащены компонентами смеси, которые кипят при самой низкой температуре тарелки ректификационной колонны, в том числе растворителем для регенерации формиата. При поступлении в колонну сырьевой материал начинает стекать вниз, но часть сырьевого материала,обогащенная более низкокипящим(ими) компонентом(ами), например растворителем для регенерации формиата, испаряется и поднимается вверх. Однако по мере подъема она охлаждается и конденсируется на тарелках или насадках ректификационной колонны. По мере того как пары продолжают подниматься вверх по колонне, жидкость, которая сконденсировалась, опять испаряется. Всякий раз, когда это происходит, в образующихся парах концентрация более летучих веществ становится все большей и большей. Растворитель для регенерации формиата, который является "самым легким" флюидом (таковым с самой низкой температурой кипения, или самой высокой летучестью), выходит из верха колонн в виде головного погона 116, и формиатный рассол, который представляет собой "самый тяжелый" компонент в продуктах (таковой с самой высокой температурой кипения), выходит из донной части колонны в виде кубовых остатков 118 ректификационной колонны. Растворитель для регенерации формиата, собранный в виде головного погона 116, может быть вовлечен в рециркуляцию 120 для употребления в последующих циклах регенерации. Однако специалисту с обычной квалификацией в этой области технологии будет понятно, что кубовые остатки 118 ректификационной колонны могут содержать в себе остаточный растворитель и тем самым кубовые остатки 118 ректификационной колонны могут быть поданы во вторую ректификационную колонну 122 для дополнительной перегонки/очистки. Подобно вышеописанному, растворитель для регенерации формиата, который представляет собой "самый легкий" флюид, выходит из верха колонн в виде головного погона 124, и формиатный рассол, который является "самым тяжелым" компонентом продуктов, выходит из донной части колонны в виде кубовых остатков 126 ректификационной колонны. Далее,специалисту с обычной квалификацией в технологии разделения будет понятно, что может быть дополнительно проведено любое количество дистилляций, или других разделений, или вариаций в общем процессе перегонки для более эффективного или рационального отделения растворителя для регенерации формиата от формиатного рассола. В идеальном случае кубовые остатки 126 ректификационной колонны, полученные из последней перегонной колонны, или из последней стадии разделения, должны содержать, по существу, свободный от галогенидов формиатный рассол 126, который также, по существу, не содержит растворителя для регенерации формиата. Дополнительно, как показано в фиг. 1, во второй ректификационной колонне 122 необязательно может быть предусмотрен боковой отвод 128 воды. Вода 128 может быть удалена либо в виде сточных вод 130, либо вовлечена в рециркуляцию с возвращением в питающую линию 130 для корректирования содержания воды в кубовых остатках 126. Удаление воды из рассола может быть также желательным там, где формиатный рассол в ходе употребления такового поглотил избыточное количество воды. Далее, хоть это и не показано в фиг. 1, когда кубовые остатки 118 выводят из ректификационной колонны 114, может происходить дополнительное осаждение галогенидных солей, обусловливая необходимость дополнительной стадии фильтрования перед подачей кубовых остатков 118 во вторую ректификационную колонну 122. Более того, как описано выше, в некоторых ситуациях смешение загрязненного галогенидами рассола с растворителем для регенерации формиата может быть проведено в таких условиях, что растворитель для регенерации формиата не смешивается с водой. В таком случае смешение рассола и растворителя для регенерации формиата может быть использовано для разделения галогенидных и формиатных солей, которое основывается на различной растворимости таковых в двух несмешивающихся жидкостях. Т.е. может быть выбран такой растворитель для регенерации формиата, что формиат имеет наибольшее сродство (или коэффициент распределения) к растворителю по сравнению с водой, тем самым обеспечивая экстрагирование формиатных солей из воды в растворитель. Разделение двух несмешивающихся жидкостей может быть произведено с использованием делительных воронок (или приспособлений для отделения жидкости от другой жидкости). Далее, специалисту с обычной квалификацией в этой области технологии будет понятно, что для более эффективного экстрагирования формиата из водной фазы может оказаться желательным многократное выполнение экстракций. Смесь формиата с растворителем затем может быть подвергнута дополнительным этапам разделения, таким как дистилляционное разделение или испарение, для удаления растворителя из формиата. Далее, в то время как в вышеизложенном описано удаление галогенидных загрязнений из формиатного рассола, специалисту с обычной квалификацией в этой области технологии будет понятно, что для регенерируемого скважинного флюида может быть необходимым удаление дополнительных добавок из скважинного флюида перед его повторным употреблением. Например, может быть желательным удаление добавленных загустителей и твердых частиц из флюида перед регенерацией формиатного рассола,как представленного в данном описании. Такое удаление добавленных загустителей и твердых частиц-5 016766 может быть выполнено с использованием такого способа, который описан в патентной заявке США, озаглавленной "Регенерация формиатных рассолов", поданной одновременно с заявкой на настоящий патент, которая принадлежит авторам настоящей заявки и включена в данном описании ссылкой во всей своей полноте, или же может включать прочие способы, известные квалифицированным специалистам в этой области технологии. Примеры Загрязненный галогенидами цезиево-калиевый рассол подвергли регенерации в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Перед обработкой выполнили анализ загрязненного рассола на содержание солей, результаты которого показаны ниже в табл. 1. Таблица 1 1 л загрязненного рассола смешали с 50 мл N-метилпирролидона и провели жидкостно-жидкостную экстракцию, отделив и сохранив экстракт. В рафинат, полученный из этой первой жидкостножидкостной экстракции, примешали дополнительные 50 мл N-метилпирролидона и опять отделили и сохранили второй экстракт. Процесс экстрагирования повторили третий, четвертый и пятый раз, и пять образцов экстракта объединили и поместили в роторный испаритель. Затем из этого экстракта растворитель удалили в роторном испарителе, получив сухой твердый концентрат. Для аналитического определения экстрагированных компонентов получили водный раствор высушенного экстракта путем растворения высушенного экстракта в произвольном количестве воды (15 мл). В результате повторного растворения результаты анализа экстракта нормировали с приведением к такому же относительному содержанию цезия. Нормированные данные для экстракта, как показано ниже в табл. 2, показывают, что экстрагированный рассол значительно обогащен цезием относительно калия и обеднен железом и хлоридом. Таблица 2 Опять же, сравнение, показывающее, что экстрагированный рассол значительно обогащен цезием относительно калия и обеднен железом и хлоридом, может быть упрощено, если скомбинировать табл. 1 и 2 в табл. 3, приведенную ниже. Преимущественно варианты осуществления настоящего изобретения представляют по меньшей мере одно из нижеследующего. Предпочтительным растворением или экстрагированием формиатов из загрязненного галогенидами рассола формиатный рассол, такой как дорогостоящий цезиевый или калиевый рассол, может быть регенерирован для будущего употребления в скважинных операциях, сокращая расходы, связанные с формиатными рассолами (в особенности на основе формиата цезия). Далее, благодаря повторному использованию растворителей, применяемых в процессе регенерации формиата, регенерация может быть проведена более эффективно или более экономично, обеспечивая возможность значительного сокращения затрат. Далее, из флюида может быть удалена избыточная вода, позволяя получить более насыщенный формиатный рассол. В то время как изобретение было описано в отношении ограниченного числа вариантов осуществления, квалифицированным специалистам в этой области технологии, имеющим благоприятную возможность ознакомиться с этим изобретением, будет очевидно, что могут быть придуманы другие варианты исполнения, которые не выходят за пределы области изобретения, как в данном описании раскрытого. Соответственно этому область изобретения должна быть ограничена только прилагаемыми пунктами формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ регенерации формиата из загрязненного галогенидами формиатного рассола, включающий смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола; отделение галогенидных загрязнений от формиата; извлечение формиата из растворителя для регенерации формиата, где растворитель для регенерации формиата выбран из N-метилпирролидона, N-октилпирролидона, 2-пирролидона, 6-членного лактама, Nзамещенного углеводородной группой 2-пирролидона, в котором углеводородная группа может включать алкильную, арильную или алкиларильную группу с длиной цепи, варьирующей от 1 до 10 атомов углерода, 5- или 6-членных лактонов и их комбинаций. 2. Способ по п.1, в котором отделение галогенидных загрязнений включает отфильтровывание галогенидных осадков от смеси растворителя для регенерации формиата и формиатного рассола. 3. Способ по п.1, дополнительно включающий отделение растворителя для регенерации формиата,включающего формиат, от водной фазы, включающей галогенидные загрязнения. 4. Способ по п.1, в котором извлечение формиата из растворителя для регенерации формиата включает перегонку формиата и растворителя для регенерации формиата. 5. Способ по п.1, дополнительно включающий повторное употребление отделенного растворителя для регенерации формиата для смешения с дополнительным загрязненным галогенидами формиатным рассолом. 6. Способ по п.1, в котором регенерированный формиат включает по меньшей мере один из формиата цезия и формиата калия. 7. Способ регенерации формиатного рассола из загрязненного галогенидами формиатного рассола,включающий смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола, где растворитель для регенерации формиата выбран из N-метилпирролидона, N-октилпирролидона,2-пирролидона, 6-членного лактама, N-замещенного углеводородной группой 2-пирролидона, в котором углеводородная группа может включать алкильную, арильную или алкиларильную группу с длиной це-7 016766 пи, варьирующей от 1 до 10 атомов углерода, 5- или 6-членных лактонов и их комбинаций; отфильтровывание галогенидных осадков от смеси растворителя для регенерации формиата и формиатного рассола; перегонку смеси для извлечения формиатного рассола из растворителя для регенерации формиата. 8. Способ по п.7, в котором регенерированный формиатный рассол включает по меньшей мере один из формиата цезия и формиата калия. 9. Способ регенерации формиата из загрязненного галогенидами формиатного рассола, включающий смешение растворителя для регенерации формиата и загрязненного галогенидами формиатного рассола, где растворитель для регенерации формиата выбран из N-метилпирролидона, N-октилпирролидона,2-пирролидона, 6-членного лактама, N-замещенного углеводородной группой 2-пирролидона, в котором углеводородная группа может включать алкильную, арильную или алкиларильную группу с длиной цепи, варьирующей от 1 до 10 атомов углерода, 5- или 6-членных лактонов и их комбинаций; отделение растворителя для регенерации формиата, включающего формиат, от водной фазы, включающей галогенидные загрязнения; перегонку формиата и растворителя для регенерации формиата для извлечения формиата. 10. Способ по п.9, дополнительно включающий извлечение растворителя для регенерации формиата из стадии перегонки в виде фракции головного погона и извлечение формиата из стадии перегонки в виде фракции кубовых остатков. 11. Способ по п.9, в котором регенерированный формиат включает по меньшей мере один из формиата цезия и формиата калия.

МПК / Метки

МПК: E21B 43/22

Метки: формиатных, рассолов, загрязненных, регенерация, галогенидами

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-16766-regeneraciya-zagryaznennyh-galogenidami-formiatnyh-rassolov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Регенерация загрязненных галогенидами формиатных рассолов</a>

Похожие патенты