Устройство для рециркуляции бурового раствора на основе масла, загрязнённого водой, и воды, загрязнённой буровым раствором на основе масла

Номер патента: 7444

Опубликовано: 27.10.2006

Автор: Муэллер Франк

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Передвижное устройство для рециркуляции бурового раствора, содержащее резервуар для деэмульгирования, имеющий мешалку, средство для добавления деэмульгатора, средство для добавления бурового раствора, резервуар для очистки воды, связанный по воде с резервуаром для деэмульгирования и имеющий мешалку, средство для добавления флокуляционных материалов, средство для удаления водной фазы, фильтр-пресс, связанный с выходом флокулянта резервуара для очистки воды, и углеводородные фильтры, связанные со средством для удаления водной фазы.

2. Устройство по п.1, которое установлено на полозьях.

3. Устройство по п.2, которое установлено на нескольких полозьях.

4. Устройство по п.1, которое имеет размеры, подходящие для буровой установки.

5. Устройство по п.1, дополнительно содержащее второй резервуар для деэмульгирования.

6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее насос для удаления бурового раствора из резервуара для деэмульгирования.

7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее резервуар, который содержит дегидратированный буровой раствор из фильтр-пресса.

8. Устройство по п.1, в котором углеводородные фильтры содержат мешковые фильтры или кассетные фильтры.

9. Устройство по п.1, в котором средство для добавления флокуляционных материалов содержит порошковый дозатор Вентури.

10. Устройство по п.1, в котором средство для добавления деэмульгатора содержит насос и систему распределения, имеющую многочисленные сопла.

11. Устройство по п.1, в котором средство для добавления бурового раствора содержит сопло в верхней части резервуара для деэмульгирования.

12. Устройство по п.1, в котором средство для удаления водной фазы содержит сопло для сбора верхнего слоя в резервуаре для очистки воды.

13. Устройство по п.1, дополнительно содержащее насос для отработанного бурового раствора на дне резервуара для деэмульгирования.

14. Устройство по п.1, дополнительно содержащее насос для возвращения фильтрата, который возвращает фильтрат для повторного использования в резервуар для очистки воды из фильтр-пресса.

15. Устройство по п.1, в котором резервуар для деэмульгирования и резервуар для очистки воды содержат коническое дно.

16. Способ рециркуляции бурового раствора на основе обращенной эмульсии, включающего маслянистый компонент и водный компонент, с использованием устройства по п.1, содержащий следующие операции:

смешивание бурового раствора на основе обращенной эмульсии с деэмульгатором в резервуаре для деэмульгирования, причем деэмульгатор представляет собой смесь не ионного и анионного агентов;

отделение маслянистого компонента бурового раствора на основе обращенной эмульсии от водного компонента бурового раствора на основе обращенной эмульсии;

смешивание водного компонента в резервуаре для обработки воды с флокуляционными материалами;

отбор верхнего слоя водного компонента из резервуара для обработки воды и прохождение водного компонента через углеводородные фильтры.

17. Способ по п.16, в котором деэмульгатор представляет собой смесь неионного и анионного агентов.

18. Способ по п.17, в котором анионный агент выбран из группы, состоящей из алкилсульфатов, имеющих формулу

R1-O-SO3X,

где R1 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный C1-22 алкильный радикал и X представляет собой щелочной или аммониевый ион;

алкилсульфонатов, имеющих формулу

R2-SO3Y или R3-SO3Y,

где R2 представляет собой C1-18 алкильный радикал, R3 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный C1-30 алкильный радикал и Y представляет собой щелочной или аммониевый ион, и их смеси.

19. Способ по п.16, в котором деэмульгатор представляет собой комбинацию анионного поверхностно-активного вещества, неионного поверхностно-активного вещества и поверхностно-активного алкилполигликозида.

20. Способ по п.19, в котором алкилполигликозид имеет формулу

R6-O-Gn,

где R6 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С1-22 алкильный радикал, G представляет собой гликозидную часть молекулы и n представляет собой число от 1 до 10.

21. Способ по п.19, в котором неионное поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из неионного поверхностно-активного вещества, имеющего формулу

R4-O-(EO)nH,

где R4 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С1-22 алкильный радикал, n представляет собой число от 1 до 5 и ЕО представляет собой этиленоксидный радикал, пропиленоксидный радикал или бутиленоксидный радикал, или их смесь, и формулу

R4-O-(EO)mR5,

где R4 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С1-22 алкильный радикал, R5 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С1-22 алкильный радикал, и ЕО представляет собой этиленоксидный радикал, пропиленоксидный радикал или бутиленоксидный радикал или их смесь, и m представляет собой число от 1 до 50, и их смеси.

22. Способ по п.16, в котором обращенная эмульсия имеет отношение масла к воде от примерно 10/90 до примерно 90/10.

23. Способ по п.16, в котором обращенная эмульсия дополнительно содержит утяжелитель, выбранный из барита, кальцита, муллита, галенита, оксидов марганца, оксидов железа и их смесей.

24. Способ по п.16, в котором маслянистый компонент бурового раствора на основе обращенной эмульсии выбран из дизельного масла, нефти, синтетического масла, С10-19 алкильных и алкиленовых углеводородов, сложноэфирных масел, глицеридов жирных кислот, алифатических сложных эфиров, алифатических простых эфиров, алифатических ацеталей и их комбинаций.

25. Передвижное устройство для рециркуляции бурового раствора, содержащее резервуар для деэмульгирования, имеющий средство для добавления деэмульгатора, средство для добавления бурового раствора, резервуар для очистки воды, связанный по воде с резервуаром для деэмульгирования и имеющий мешалку, средство для добавления флокуляционных материалов, средство для удаления водной фазы, фильтр-пресс, связанный с выходом флокулянта резервуара для очистки воды, и углеводородные фильтры, связанные со средством для удаления водной фазы.

26. Устройство по п.25, в котором резервуар для деэмульгирования является циклонным сепаратором.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

007444 Предшествующий уровень техники Обращенные эмульсионные жидкости, т.е. эмульсии, в которых не маслянистая жидкость является дискретной фазой, а маслянистая жидкость является непрерывной фазой, применяются в способах бурения для разработки нефтяных и газовых источников так же, как и в геотермальном бурении, бурении водных источников, геофизическом бурении и шахтном бурении. В частности, обращенные эмульсии обычно используются для таких целей, как обеспечение стабильности пробуренной скважины, формирование тонкой фильтрационной корки, смазывание бура и скважинной области и узла, и прохождение соляных пластов без обрушения или расширения пробуренной скважины. Буровые растворы на основе масла обычно используют в виде буровых растворов на основе обращенных эмульсий. Буровые растворы на основе обращенных эмульсий состоят из трех фаз: маслянистой фазы, не маслянистой фазы и фазы тонко измельченных частиц. Также обычно они включают эмульгаторы и эмульгаторные системы, утяжелители, понизители водоотдачи, регуляторы вязкости и тому подобное для стабилизации системы в целом и для создания желаемых рабочих свойств. Все подробности раскрыты, например, в статье P.A.Boyd с соавторами, озаглавленной "New Base Oil Used in Low-Toxicity OilMuds", в Journal of Petroleum Technology, 1985, 137-142 и в статье R.B.Bennet, озаглавленной "New Drilling Fluid Technology-Mineral Oil Mud", в Journal of Petroleum Technology, 1984, 975-981 и в приведенных там ссылках. Во время бурения буровой раствор нередко встречается с водоносным пластом, и поэтому отношение маслянистой жидкости к не маслянистой жидкости меньше оптимального. В некоторых случаях образуется трудно разрушаемая эмульсия, часто называемая "грязью". Отношение масла к воде этой грязи может быть 25/75 или 30/70 или подобно этим числам. Используя обычные способы деэмульгирования,можно получить жидкость с отношением масла к воде 60/40. Ее затем разбавляют дополнительно добавляемым маслом для достижения желаемого отношения, обычно, 80/20. Одна из основных трудностей в данной системе заключается в использовании деэмульгаторов и разрушителей поверхностного натяжения, которые вредны для окружающей среды. То есть деэмульгаторы и разрушители поверхностного натяжения предшествующего уровня техники являются вредными для водной флоры и фауны и поэтому не могут напрямую сливаться без дополнительной обработки или утилизации. Любая буровая установка, применяющая при бурении буровой раствор на основе масла/на основе синтетического масла, обычно производит от 20 до 40 м 3 грязной воды в день, также называемой отработанным буровым раствором или сточными водами. Эта грязная вода обычно не может напрямую сливаться в море из-за содержания углеводородов, которое обычно превышает регулятивные нормы. Следовательно, необходимо транспортировать грязную воду в корабельных баках к берегу для утилизации в соответствии с местными постановлениями. Большая доля этой грязной воды может быть классифицирована как особые отходы. Следовательно, существует постоянная потребность в смонтированных на полозьях устройствах и экологически чистых способах эффективного деэмульгирования на морской буровой установке для уменьшения необходимости транспортировки грязной воды на берег. Сущность изобретения Согласно изобретению создано передвижное устройство для рециркуляции бурового раствора, содержащее резервуар для деэмульгирования, имеющий мешалку, средство для добавления деэмульгатора,средство для добавления бурового раствора, резервуар для очистки воды, связанный по воде с резервуаром для деэмульгирования и имеющий мешалку, средство для добавления флокуляционных материалов,средство для удаления водной фазы, фильтр-пресс, связанный с выходом флокулянта резервуара для очистки воды, и углеводородные фильтры, связанные со средством для удаления водной фазы. Устройство может быть установлено на полозьях или на нескольких полозьях. Устройство может иметь размеры, подходящие для буровой установки. Устройство может дополнительно содержать второй резервуар для деэмульгирования. Устройство может дополнительно содержать насос для удаления бурового раствора из резервуара для деэмульгирования. Устройство может дополнительно содержать резервуар, который содержит дегидратированный буровой раствор из фильтр-пресса. Углеводородные фильтры могут содержать мешковые фильтры или кассетные фильтры. Средство для добавления флокуляционных материалов может содержать порошковый дозатор Вентури. Средство для добавления деэмульгатора может содержать насос и систему распределения, имеющую многочисленные сопла. Средство для добавления бурового раствора может содержать сопло в верхней части резервуара для деэмульгирования. Средство для удаления водной фазы может содержать сопло для сбора верхнего слоя в резервуаре для очистки воды. Устройство может дополнительно содержать насос для отработанного бурового раствора на дне резервуара для деэмульгирования или насос для возвращения фильтрата, который возвращает фильтрат для-1 007444 повторного использования в резервуар для очистки воды из фильтр-пресса. Резервуар для деэмульгирования и резервуар для очистки воды могут содержать коническое дно. Согласно изобретению создан способ рециркуляции бурового раствора на основе обращенной эмульсии, включающего маслянистый компонент и водный компонент с использованием вышеописанного устройства, содержащий следующие операции: смешивание бурового раствора на основе обращенной эмульсии с деэмульгатором в резервуаре для деэмульгирования, причем деэмульгатор представляет собой смесь не ионного и анионного агентов; отделение маслянистого компонента бурового раствора на основе обращенной эмульсии от водного компонента бурового раствора на основе обращенной эмульсии; смешивание водного компонента в резервуаре для обработки воды с флокуляционными материалами; отбор верхнего слоя водного компонента из резервуара для обработки воды и прохождение водного компонента через углеводородные фильтры. Деэмульгатор может представлять собой смесь не ионного и анионного агентов. Анионный агент может быть выбран из группы, состоящей из алкилсульфатов, имеющих формулуR1-O-SO3X,где R1 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал и X представляет собой щелочной или аммониевый ион; алкилсульфонатов, имеющих формулуR2-SO3Y или R3-SO3Y,где R2 представляет собой C1-18 алкильный радикал, R3 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный C1-30 алкильный радикал и Y представляет собой щелочной или аммониевый ион, и их смеси. Деэмульгатор может представлять собой комбинацию анионного поверхностно-активного вещества, не ионного поверхностно-активного вещества и поверхностно-активного алкилполигликозида, который может иметь формулуR6-O-Gn,где R6 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал, G представляет собой гликозидную часть молекулы и n представляет собой число от 1 до 10. Не ионное поверхностно-активное вещество может быть выбрано из группы, состоящей из не ионного поверхностно-активного вещества, имеющего формулуR4-O-(EO)nH,где R4 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал, n представляет собой число от 1 до 5 и ЕО представляет собой этиленоксидный радикал, пропиленоксидный радикал или бутиленоксидный радикал или их смесь, и формулуR4-O-(EO)mR5,где R4 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал, R5 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенныйC1-22 алкильный радикал, и ЕО представляет собой этиленоксидный радикал, пропиленоксидный радикал или бутиленоксидный радикал или их смесь и m представляет собой число от 1 до 50, и их смеси. Обращенная эмульсия может иметь отношение масла к воде от примерно 10/90 до примерно 90/10. Обращенная эмульсия может дополнительно содержать утяжелитель, выбранный из барита, кальцита, муллита, галенита, оксидов марганца, оксидов железа и их смесей. Маслянистый компонент бурового раствора на основе обращенной эмульсии может быть выбран из дизельного масла, нефти, синтетического масла, С 10-19 алкильных и алкиленовых углеводородов, сложноэфирных масел, глицеридов жирных кислот, алифатических сложных эфиров, алифатических простых эфиров, алифатических ацеталей и их комбинаций. Согласно изобретению создано передвижное устройство для рециркуляции бурового раствора, содержащее резервуар для деэмульгирования, имеющий средство для добавления деэмульгатора, средство для добавления бурового раствора, резервуар для очистки воды, связанный по воде с резервуаром для деэмульгирования и имеющий мешалку, средство для добавления флокуляционных материалов, средство для удаления водной фазы, фильтр-пресс, связанный с выходом флокулянта резервуара для очистки воды, и углеводородные фильтры, связанные со средством для удаления водной фазы. Резервуар для деэмульгирования может являться циклонным сепаратором. Настоящее изобретение может быть использовано для очистки промышленных сточных вод, получаемых во время бурения или перевозки, включая трюмную воду. Краткое описание чертежей Фиг. 1 представляет блок-схему способа. Фиг. 2 представляет детальный вид операции переработки бурового раствора. Фиг. 3 представляет детальный вид флокуляционного резервуара и фильтров.-2 007444 Подробное описание изобретения Целью настоящего изобретения является переработка грязной воды в буровой раствор на основе масла/синтетического масла и чистую воду. Чистая вода, извлекаемая во время данного способа, должна иметь достаточную чистоту, чтобы удовлетворять местным регулятивным нормам для разрешения слива из буровой установки. Изобретение уменьшит транспортировку жидких отходов в корабельных баках на берег, что, в свою очередь, снизит риск разливания, уменьшит необходимость очистки применяемых корабельных баков и,в связи этим, затраты и время, уменьшит необходимость берегового транспорта и, в связи с этим, снизит выделение СO2, снизит риск остановки операций бурения из-за неблагоприятных погодных условий, которые мешают кораблю стыковаться с буровой установкой, вызывая переполнение имеющихся емкостей хранения буровой установки, уменьшит необходимость использования нового глинистого бурового раствора вследствие потерь и уменьшит необходимость специальной прибрежной утилизации отходов. Передвижная установка для переработки бурового раствора может состоять из одного модуля или из двух или более отдельных модулей, смонтированных на полозьях или контейнерных, которые могут быть свободно размещены на поверхности палубы буровой установки. В случае двух модулей первый модуль будет отделять основную часть водной фракции от бурового раствора на основе масла/синтетического масла с использованием химической реакции. Буровой раствор на основе масла/буровой раствор на основе синтетического масла будет затем переноситься обратно в помещение вибратора буровой установки, где он будет обрабатываться в вибраторе буровой установки и направляться обратно в активную систему бурового раствора. Извлекаемая вода закачивается во второй модуль, где обрабатывается флокулянтом на основе бентонита для уничтожения/минимизации углеводородных и органических загрязнений и примесей тяжелых металлов. Полученная при обработке пульпа (загрязненный насыщенный бентонитовый флокулянт) направляется в фильтр-пресс для удаления воды и затвердевания для транспортировки и утилизации. Очищенная водяная фаза прокачивается через объединенный фильтр-пакет, который дополнительно удаляет углеводородные загрязнения. Оттуда вода может сливаться после проверки на соответствие местным регулятивным нормам. Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан в виде примера и ссылки на соответствующие чертежи. Согласно фиг. 2, грязную воду обычно сначала направляют в резервуар 1,2 для деэмульгирования с мешалкой 3 и двигателем 12. Деэмульгатор из резервуара-хранилища 10 через насос 11 добавляется в этот бак через распределитель 4 при перемешивании. После того, как буровой раствор осядет на дно 6 резервуара, воду перекачивают 7 с помощью насоса 8 из верхней части резервуара для деэмульгирования в верхнюю часть 21 резервуара 20 для очистки воды на фиг. 3. Используя мешалку 25 и двигатель 26, содержимое резервуара 20 для очистки воды энергично перемешивают по мере добавления флокулянта на основе бентонита из порошкового дозатора 23 Вентури через сопло 24 Вентури в резервуар 20 для очистки воды. Типичная доза составляет от 2 до 4 килограммов на кубический метр сточных вод. Обычными загрязнениями в сточных водах являются углеводороды, общая органика и тяжелые металлы. После намокания бентонита скорость перемешивания снижается, и вода и бентонитовый раствор перемешивается до появления больших стабильных бентонитовых хлопьев, насыщенных загрязнениями из воды. Перемешивание прекращают и хлопьям дают возможность осесть на дно смесительного бака 29. После осаждения воду отводят 27 с боковой стороны резервуара, выше флокулированного материала, и накачивают 28 в тканевый фильтр 34 и узел 35 патронных фильтров для окончательной очистки от любых оставшихся углеводородов. Полученная в результате обработки пульпа, которая содержит насыщенный загрязнениями бентонитовый флокулянт 29, направляют или накачивают 30 в фильтр-пресс 31 для удаления воды и затвердевания, в конце концов, собирая в резервуаре 33 для обезвоженного бурового раствора для транспортировки и утилизации. Воду из фильтр-пресса 31 можно накачивать 32 обратно в резервуар 20 для очистки воды. Получаемая вода, обычно, должна содержать меньше 20 частиц на миллион углеводородных загрязнений и не более 2 частиц на миллион тяжелых металлов, хотя окончательная чистота определяется регулятивными нормами конкретного расположения. Если очищенная вода не удовлетворяет ограничениям на углеводороды, ее можно повторно направить в систему обработки воды для достижения правильных сливных значений. Изобретение также представляет способ отделения загрязненной воды от маслянистой части буровых растворов на основе обращенной эмульсии, используя вышеописанную аппаратуру с деэмульгатором, совместимым с окружающей средой. Данный способ дает возможность перерабатывать буровые растворы для повторного использования при бурении подземных скважин на самой скважине. Компоненты обращенных эмульсионных жидкостей, используемых в способе настоящего изобретения, в целом, включают маслянистую жидкость, такую как углеводородное масло, которая служит непрерывной фазой, не маслянистую жидкость, такую как водный или соляной раствор, которая служит дискретной фазой, и эмульгатор. Как здесь используется, эмульгатор и поверхностно-активное вещество используются взаимозаменяемо. Эмульгатор служит для снижения межфазного натяжения жидкостей таким образом, что не маслянистая жидкость может образовывать стабильную дисперсию мелких капель в масляни-3 007444 стой жидкости. Полное описание таких обращенных эмульсий приведено в Composition and Properties ofDrilling and Completion Fluids, 5th Edition, H. C. H. Darley, George R. Gray, Gulf Publishing Company, 1988,pp. 328-332, содержание которой введено посредством ссылки. Используемый здесь термин "обращенная эмульсия" (эмульсия вода в масле) обозначает эмульсию, в которой не маслянистая жидкость является дискретной фазой, а маслянистая жидкость является непрерывной фазой. Новые обращенные эмульсии настоящего изобретения применяются так же, как и обычные обращенные эмульсии, что включает использование в приготовлении для бурения, бурении,заполнении и переделывании подземных скважин, таких как нефтяные или газовые скважины. Такие способы использования обычных обращенных эмульсионных жидкостей описаны, например, в Composition and Properties of Drilling and Completion Fluids, 5th Edition, H. С. Н. Darley, George R. Gray, Gulf Publishing Company, 1988, содержание которой введено посредством ссылки так же, как и патент США 5254531 и ЕР 271943. Специалист в данной области техники должен знать и понимать стандартные способы определения, если образуется обращенная эмульсия. Примеры двух таких тестов для образования обращенной эмульсии включают тест обращенной эмульсии, описанный здесь, и измерение электрической стабильности обращенной эмульсии. Используемый здесь термин "маслянистая жидкость" обозначает масло, которое является жидким при 25 С и не смешивается с водой. Маслянистые жидкости обычно включают вещества, такие как дизельное масло, нефть, синтетическое масло, сложноэфирные масла, глицериды жирных кислот, алифатические сложные эфиры, алифатические простые эфиры, алифатические ацетали или другие подобные углеводороды и комбинации данных жидкостей. В одном иллюстративном варианте осуществления данного изобретения маслянистая жидкость является сложноэфирным материалом, который обеспечивает экологическую совместимость всему буровому раствору. Такие сложные эфиры детальнее описаны ниже. Количество маслянистой жидкости в обращенной эмульсионной жидкости может меняться в зависимости от конкретной используемой маслянистой жидкости, конкретной используемой не маслянистой жидкости и конкретного применения, для которого предназначена обращенная эмульсионная жидкость. Тем не менее, в общем, количество маслянистой жидкости должно быть достаточным для образования стабильной эмульсии при использовании в качестве непрерывной фазы. Обычно количество маслянистой жидкости составляет по меньшей мере около 30, предпочтительно по меньшей мере около 40, более предпочтительно по меньшей мере около 50 об.% от всей жидкости. Используемый здесь термин "не маслянистая жидкость" обозначает любое вещество, которое является жидким при 25 С и которое не является маслянистой жидкостью, как определено выше. Не маслянистые жидкости не смешиваются с маслянистыми жидкостями, но способны образовывать эмульсии с ними. Типичные не маслянистые жидкости включают в себя водные соединения, такие как пресная вода,морская вода, соляной раствор, содержащий растворенные неорганические или органические соли, водные растворы, содержащие смешивающиеся с водой органические соединения и их смеси. В одном иллюстративном варианте осуществления не маслянистая жидкость представляет собой соляной раствор,включающий в себя неорганические соли, такие как галогениды кальция, галогениды цинка, галогениды щелочных металлов и подобные. Количество не маслянистой жидкости в обращенной эмульсионной жидкости может меняться в зависимости от конкретной использованной не маслянистой жидкости и конкретного применения, для которого предназначена обращенная эмульсионная жидкость. Обычно количество не маслянистой жидкости составляет по меньшей мере около 1, предпочтительно по меньшей мере около 3, более предпочтительно по меньшей мере около 5 об.% от всей жидкости. Соответственно, это количество не должно быть таким большим, что оно не сможет быть диспергировано в маслянистой фазе. Следовательно, типичное количество не маслянистой жидкости составляет меньше чем около 90, предпочтительно меньше чем около 80, более предпочтительно меньше чем около 50 об.% от всей жидкости. Различные поверхностно-активные вещества и смачивающие агенты, обычно используемые в обращенных эмульсионных жидкостях, могут быть включены в жидкости данного изобретения. Такими поверхностно-активными веществами являются, например, жирные кислоты, мыла жирных кислот, амидоамины, полиамиды, полиамины, олеатные сложные эфиры, производные имидазолина, окисленное сырое талловое масло, органические фосфатные сложные эфиры, алкилароматические сульфаты и сульфонаты так же, как и смеси вышеуказанных. Как правило, такие поверхностно-активные вещества применяют в количестве, достаточном для образования обращенной эмульсии. Тем не менее, из-за стоимости таких агентов, обычно используют минимальное количество для достижения желаемого результата. Загустители, например, органофильные глины, могут применяться в композициях обращенных буровых растворов настоящего изобретения. Обычно, также могут применяться другие загустители, такие как маслорастворимые полимеры, полиамидные смолы, поликарбоновые кислоты и мыла жирных кислот. Количество загустителя, используемого в композиции, обязательно меняется в зависимости от конечного использования композиции. Обычно такие загустители применяют в количестве, составляющем,по меньшей мере, около 0,1, предпочтительно по меньшей мере около 2, более предпочтительно по меньшей мере около 5 мас.% от всей жидкости. Подходящими загустителями являются органоглинистые-4 007444 материалы VG-69 и VG-PLUS и полиамидная смола Versa HRP, производимые и распространяемые M-I L.L.C. Буровые растворы на основе обращенных эмульсий, используемые в практике настоящего изобретения, могут дополнительно содержать утяжелитель. Количество и природа утяжелителя зависят от желаемой плотности и вязкости конечной композиции. Предпочтительные утяжелители включают, но не ограничены, барит, кальцит, муллит, галенит, оксиды марганца, оксиды железа, их смеси и тому подобное. Утяжелители обычно добавляют для того, чтобы получить буровой раствор с плотностью меньше чем около 24, предпочтительно меньше чем около 21 и наиболее предпочтительно меньше чем около 19,5 фунтов на галлон. Регуляторы фильтрации, такие как модифицированный лигнит, полимеры, окисленный асфальт и гильсонит, также могут добавляться к обращенным буровым растворам данного изобретения. Обычно такие регуляторы фильтрации применяют в количестве, которое составляет по меньшей мере около 0,1,предпочтительно по меньшей мере около 1, более предпочтительно по меньшей мере около 5 вес.% от всей жидкости. Способ получения буровых растворов для использования в настоящем изобретении не особенно критичен до образования обращенной эмульсии. Как правило, компоненты могут смешиваться вместе в любом порядке при перемешивании в резервуаре 1 для деэмульгирования. Способ приготовления обращенных эмульсионных жидкостей содержит смешивание соответствующего количества маслянистой жидкости и соответствующего количества поверхностно-активного вещества вместе при непрерывном слабом перемешивании. Затем добавляют не маслянистую жидкость, перемешивая до образования обращенной эмульсии. Если необходимо добавить утяжелитель, такой как описанные ниже, то утяжелитель обычно добавляют после образования обращенной эмульсионной жидкости. При использовании в процессе бурения буровой раствор нередко проходит через водоносные пласты, и поэтому отношение маслянистой жидкости к не маслянистой жидкости меньше оптимального. В некоторых случаях происходит образование трудно разрушаемой эмульсии, которую часто называют"грязь". Отношение масла к воде в этой грязи составляет 25/75 или 30/70 или подобно таким числам. Используя обычные способы деэмульгирования, можно получить обратно жидкость с отношением масла к воде 60/40. Ее затем разбавляют дополнительным количеством масла для достижения желаемого отношения, обычно, 80/20. Одна из основных трудностей с данной системой заключается в использовании деэмульгаторов и разрушителей поверхностного натяжения, которые вредны для окружающей среды. Настоящее изобретение преодолевает данные ограничения путем применения комбинации алкилполигликозидов, алкилсульфонатов и алкилсульфатов в качестве деэмульгирующей системы. Алкилполигликозиды являются коммерчески доступными веществами, которые производятся с помощью кислотно-катализируемой реакции гликозидов и жирных спиртов. Алкилполигликозиды являются экологически приемлемыми и используются в уходе за телом и пищевой промышленности. Алкилсульфонаты и алкилсульфаты также являются коммерчески доступными веществами, которые получают алкилированием сульфат-иона алкильными группами с длинной цепью. Алкилсульфаты настоящего изобретения имеют формулу:R1-O-SO3X,где R1 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал и X представляет собой ион щелочного металла или аммония. Алкилсульфонаты настоящего изобретения имеют формулу:R2-SO3Y или R3-SO3Y,где R2 представляет собой C1-18 алкильный радикал, R3 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный C1-30 алкильный радикал и Y представляет собой ион щелочного металла или аммония. Не ионные поверхностно-активные вещества настоящего изобретения имеют формулу:R4-O-(EO)nH или R4-O-(EO)mR5,где R4 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал, R5 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал, n представляет собой число от 1 до 5, ЕО представляет собой этиленоксидный радикал, пропиленоксидный радикал или бутиленоксидный радикал или их смесь и m представляет собой число от 1 до 50. Алкилполигликозиды (также поверхностно-активные сахара) настоящего изобретения имеют формулу:R6-O-Gn,где R6 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный C1-22 алкильный радикал, G представляет собой гликозидную часть молекулы и n представляет собой число от 1 до 10. Как показано в последующих примерах, данная комбинация компонентов, обозначаемая WIGOLEMD 2+2, доступна от WIGOL of Worms Germany. Обычно данный способ включает забирание грязного материала, добавление деэмульгатора (т.е. WIGOL EMD 2+2) и оседание эмульсии в резервуаре 1 для-5 007444 деэмульгирования. Это может потребовать в пределах от меньше, чем около одного часа до больше, чем около 14 ч. Водную фазу затем откачивают, используя пеносниматель 7 и насос 8. Маслянистая жидкость и желаемое твердое вещество бурового раствора остаются и возвращаются насосом 9. При осуществлении настоящего способа любой способ осаждения и отделения может быть использован. Могут быть использованы другие отстойные резервуары или подобные устройства отделения. Следующие примеры включены для демонстрации предпочтительных вариантов осуществления действия деэмульгаторов данного изобретения. Специалисты в данной области должны принять во внимание, что технологии, описанные в последующих примерах, представляют технологии, разработанные изобретателями на действующей скважине в практике применения изобретения, и поэтому могут рассматриваться как составляющие предпочтительные способы его практического выполнения. Тем не менее, специалисты в данной области должны, в свете настоящего описания, принимать во внимание, что в конкретных вариантах осуществления могут быть сделаны многие изменения и получены похожие или аналогичные результаты без выхода за рамки изобретения. Пример 1. Основным тестовым эмульсионным материалом, используемым в следующих лабораторных тестах,являлись буровые растворы, как, по существу, описано выше, с отношением масло/вода (ОМВ) приблизительно 32/68 и с ОМВ 50/50 Тестовая жидкость Грязь 31/69 Грязь 50/50 Плотность (комн. т.) 1,21 1,18 ОМВ 31/69 50/50 Сухой материал, мас.% 10 10-15 Деэмульгирующий агент. Деэмульгирующие агенты предшествующего уровня техники служат основой и стандартом для данного теста. В то же время промышленный промывочный агент, основанный на анионных поверхностно-активных веществах (RENAX) и сырой поверхностно-активный материал, основанный на поверхностно-активных сахарах (6202), применяли следующим образом: Renax + поверхностно-активный сахар(6202), концентрация: 2% каждого, соотношение в смеси 1:1. Ряд деэмульгирующих агентов (ДЭА) были проверены, как показано ниже: ДЭАEMD 8.6 3,0 Анионное поверхностно-активное вещество Неионное поверхностно-активное вещество Поверхностно-активные сахара Измеренное количество отработанного бурового раствора (т.е. 100 г) помещали в химический стакан вместе с измеренным количеством деэмульгатора. Смесь перемешивали в течение одной минуты со скоростью 300 об/мин. Отделенный водный слой декантировали после отстаивания в несколько часов. Композицию оставшейся масло/вода (м/в) эмульсии измеряли с помощью дистилляции (ROFI). Добавляли образец массой 50 г обработанного глинистого бурового раствора и выпаривали до получения сухого вещества. Объем отделенного масло/вода слоя измеряли в дистилляте. Тест с грязью 50/50 Результаты теста для грязи 50/50 представлены в таблице 1. Количество деэмульгированной воды в осажденном буровом растворе DGW измеряли через 2, 4 и 14 ч. Таблица 1. Тест с грязью 50/50 Начальная ДеэмульДеэмульСодеДеэмульДеэмульКоличемасса гированТестгирующий эмульгированная гированная ство [г] ная вода [г] грязь 50/50 агент гатор вода [г] 4 ч вода [г] 14 чEMD 8.2 4 28,0 После 14 ч 25 г воды отделяли и с деэмульгатором формулы WIGOL-Formula EMD 2+2, и с деэмульгатором формулы RENAX. Специалист в данной области должен оценить, что это соответствует теоретическому ОМВ, равному 67/33. В лабораторных условиях и с 4% добавкой специалист в данной-6 007444 области должен также оценить очень высокую степень отделения воды от эмульсии, даже если максимальное количество отделенной воды достигается только после 12-24 ч. Добавка EMD 8.2 показала самый высокий объем отделенной воды (ОМВ 70/30). Однако смесь декантировали только после завершения теста. Тест с грязью 30/70. Результаты теста с грязью 30/70 представлены в табл. 2. Деэмульгированную воду отстоявшегося бурового раствора DGW и отношение масло/вода ОМВ измеряли после 14 ч с помощью ROFI. Таблица 2. Тест с грязью 30/70 ТестНачальная ДеэмульСодеКолиDGW деEMD 8.2 1 46,6 47 73/27 При обзоре представленных выше результатов специалист в данной области должен оценить, чтоEMD 2+2, EMD 8.2 и EMD 8.6 с концентрацией 1-4% показывают лучшие результаты при сравнении с существующим стандартным деэмульгатором (Renax). Также следует оценить, что использование EMD 2+2 с грязью 30/7 0 показывает увеличение эффективности примерно на 35% при сравнении с деэмульгатором предшествующего уровня техники (Renax). Дополнительно, специалист в данной области должен принять во внимание, что наивысшее отношение масла к воде, полученное в лабораторном тесте, равнялось 75/25. Таким образом, относительно комбинации Renax/6202 можно обоснованно заключить, что количество применяемого деэмультирующего агента может быть уменьшено на 50% и еще достигать результатов, полученных с деэмульгатором предшествующего уровня техники. В то время как устройство, композиция и способы по настоящему изобретению были описаны в терминах, иллюстрирующих данный вариант осуществления, специалистам в данной области будет ясно,что могут быть применены вариации к описанному здесь способу без отхода от концепции и выхода за рамки изобретения. Все подобные замещения и модификации, понятные для специалистов в данной области, находятся в пределах рамок и концепции изобретения, определенного следующей формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Передвижное устройство для рециркуляции бурового раствора, содержащее резервуар для деэмульгирования, имеющий мешалку, средство для добавления деэмульгатора, средство для добавления бурового раствора, резервуар для очистки воды, связанный по воде с резервуаром для деэмульгирования и имеющий мешалку, средство для добавления флокуляционных материалов, средство для удаления водной фазы, фильтр-пресс, связанный с выходом флокулянта резервуара для очистки воды, и углеводородные фильтры, связанные со средством для удаления водной фазы. 2. Устройство по п.1, которое установлено на полозьях. 3. Устройство по п.2, которое установлено на нескольких полозьях. 4. Устройство по п.1, которое имеет размеры, подходящие для буровой установки. 5. Устройство по п.1, дополнительно содержащее второй резервуар для деэмульгирования. 6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее насос для удаления бурового раствора из резервуара для деэмульгирования. 7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее резервуар, который содержит дегидратированный буровой раствор из фильтр-пресса. 8. Устройство по п.1, в котором углеводородные фильтры содержат мешковые фильтры или кассетные фильтры. 9. Устройство по п.1, в котором средство для добавления флокуляционных материалов содержит порошковый дозатор Вентури. 10. Устройство по п.1, в котором средство для добавления деэмульгатора содержит насос и систему распределения, имеющую многочисленные сопла.-7 007444 11. Устройство по п.1, в котором средство для добавления бурового раствора содержит сопло в верхней части резервуара для деэмульгирования. 12. Устройство по п.1, в котором средство для удаления водной фазы содержит сопло для сбора верхнего слоя в резервуаре для очистки воды. 13. Устройство по п.1, дополнительно содержащее насос для отработанного бурового раствора на дне резервуара для деэмульгирования. 14. Устройство по п.1, дополнительно содержащее насос для возвращения фильтрата, который возвращает фильтрат для повторного использования в резервуар для очистки воды из фильтр-пресса. 15. Устройство по п.1, в котором резервуар для деэмульгирования и резервуар для очистки воды содержат коническое дно. 16. Способ рециркуляции бурового раствора на основе обращенной эмульсии, включающего маслянистый компонент и водный компонент, с использованием устройства по п.1, содержащий следующие операции: смешивание бурового раствора на основе обращенной эмульсии с деэмульгатором в резервуаре для деэмульгирования, причем деэмульгатор представляет собой смесь не ионного и анионного агентов; отделение маслянистого компонента бурового раствора на основе обращенной эмульсии от водного компонента бурового раствора на основе обращенной эмульсии; смешивание водного компонента в резервуаре для обработки воды с флокуляционными материалами; отбор верхнего слоя водного компонента из резервуара для обработки воды и прохождение водного компонента через углеводородные фильтры. 17. Способ по п.16, в котором деэмульгатор представляет собой смесь неионного и анионного агентов. 18. Способ по п.17, в котором анионный агент выбран из группы, состоящей из алкилсульфатов,имеющих формулуR1-O-SO3X,где R1 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный C1-22 алкильный радикал и X представляет собой щелочной или аммониевый ион; алкилсульфонатов, имеющих формулуR2-SO3Y или R3-SO3Y,где R2 представляет собой C1-18 алкильный радикал, R3 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный C1-30 алкильный радикал и Y представляет собой щелочной или аммониевый ион, и их смеси. 19. Способ по п.16, в котором деэмульгатор представляет собой комбинацию анионного поверхностно-активного вещества, неионного поверхностно-активного вещества и поверхностно-активного алкилполигликозида. 20. Способ по п.19, в котором алкилполигликозид имеет формулуR6-O-Gn,где R6 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал, G представляет собой гликозидную часть молекулы и n представляет собой число от 1 до 10. 21. Способ по п.19, в котором неионное поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из неионного поверхностно-активного вещества, имеющего формулуR4-O-(EO)nH,где R4 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал, n представляет собой число от 1 до 5 и ЕО представляет собой этиленоксидный радикал, пропиленоксидный радикал или бутиленоксидный радикал, или их смесь, и формулуR4-O-(EO)mR5,где R4 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал, R5 представляет собой линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный С 1-22 алкильный радикал, и ЕО представляет собой этиленоксидный радикал, пропиленоксидный радикал или бутиленоксидный радикал или их смесь, и m представляет собой число от 1 до 50, и их смеси. 22. Способ по п.16, в котором обращенная эмульсия имеет отношение масла к воде от примерно 10/90 до примерно 90/10. 23. Способ по п.16, в котором обращенная эмульсия дополнительно содержит утяжелитель, выбранный из барита, кальцита, муллита, галенита, оксидов марганца, оксидов железа и их смесей. 24. Способ по п.16, в котором маслянистый компонент бурового раствора на основе обращенной эмульсии выбран из дизельного масла, нефти, синтетического масла, С 10-19 алкильных и алкиленовых углеводородов, сложноэфирных масел, глицеридов жирных кислот, алифатических сложных эфиров,алифатических простых эфиров, алифатических ацеталей и их комбинаций. 25. Передвижное устройство для рециркуляции бурового раствора, содержащее резервуар для деэмульгирования, имеющий средство для добавления деэмульгатора, средство для добавления бурового-8 007444 раствора, резервуар для очистки воды, связанный по воде с резервуаром для деэмульгирования и имеющий мешалку, средство для добавления флокуляционных материалов, средство для удаления водной фазы, фильтр-пресс, связанный с выходом флокулянта резервуара для очистки воды, и углеводородные фильтры, связанные со средством для удаления водной фазы. 26. Устройство по п.25, в котором резервуар для деэмульгирования является циклонным сепаратором.

МПК / Метки

МПК: B01D 21/00, C02F 1/52, B01D 17/00, B01D 17/02, E21B 21/06, C10G 33/06, C02F 9/00, E21B 41/00

Метки: загрязнённого, раствора, масла, водой, раствором, основе, рециркуляции, буровым, загрязнённой, устройство, воды, бурового

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/11-7444-ustrojjstvo-dlya-recirkulyacii-burovogo-rastvora-na-osnove-masla-zagryaznyonnogo-vodojj-i-vody-zagryaznyonnojj-burovym-rastvorom-na-osnove-masla.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство для рециркуляции бурового раствора на основе масла, загрязнённого водой, и воды, загрязнённой буровым раствором на основе масла</a>

Похожие патенты