разделение твердое-жидкость глинистых растворов на масляной основе

Формула изобретения

1. Способ разделения твердой фазы и жидкой фазы в глинистом растворе на масляной основе, включающий стадии

(i) контактирования указанного глинистого раствора на масляной основе с эмульсией вода-в-масле, содержащей полимер, полученный из по меньшей мере одного водорастворимого мономера, где указанный полимер не является растворенным перед контактом с указанным глинистым раствором на масляной основе;

(ii) смешения указанной эмульсии вода-в-масле и указанного глинистого раствора на масляной основе;

(iii) разделения твердой фазы и жидкой фазы.

2. Способ по п.1, в котором указанный мономер является водорастворимым виниловым мономером.

3. Способ по п.1, в котором указанный по меньшей мере один водорастворимый мономер выбирают из группы, состоящей из (алкил)акриламида, (алкил)акриловой кислоты и ее солей, N-винилпирролидона, N-винилацетамида, N-винилформамида, акрилонитрила, фумаровой кислоты и ее солей, кротоновой кислоты и ее солей, малеиновой кислоты и ее солей, гидроксиалкилметакрилатов, 2-акриламидо-2-алкилсульфоновой кислоты и ее солей, где алкильная группа содержит от 1 до 6 атомов углерода, стиролсульфоновой кислоты и ее солей, или мономеров, имеющих структуру формул I, II или III

где R₁, R₂ и R₅ каждый независимо представляют водород или С₁-С₆ алкил, R₃ и R₄ каждый независимо представляют водород, C₁-C ₁₂ алкил, арил, арилалкил или гидроксиэтил; и R ₂ и R₄ или R₂ и R₃ могут соединяться, образуя циклическое кольцо, содержащее один или несколько гетероатомов; Z представляет сопряженную с основанием кислоту, X представляет кислород или -NR₆, где R₆ представляет водород или С₁-С₆ алкил, и А представляет С₁-С ₁₂ алкилен.

4. Способ по п.2, в котором способ по п.1, в котором указанный по меньшей мере один водорастворимый мономер выбирают из группы, состоящей из (алкил)акриламида, (алкил)акриловой кислоты и ее солей, винилсульфоновой кислоты и ее солей и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты и ее солей.

5. Способ по п.3, в котором указанный полимер является гомополимером или сополимером мономеров, выбранных из (мет)акриламида, мономеров формулы I, II или III и их комбинаций, где R₁ представляет водород или метил, группы от R₂ до R₄ представляют метил или этил, и А представляет С ₁-С₄ алкилен.

6. Способ по п.3, где указанный полимер является сополимером (алкил)акриламидного мономера, в котором алкильная группа содержит от 1 до 6 атомов углерода, и по меньшей мере одного второго мономера, выбранного из N-винилпирролидона, N-винилацетамида, N-винилформамида, акрилонитрила, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, этилакриловой кислоты, фумаровой кислоты, кротоновой кислоты, малеиновой кислоты, гидроксиалкилметакрилатов, 2-акриламидо-2-алкилсульфоновых кислот, стиролсульфоновых кислот, винилсульфоновой кислоты и солей любого из предшествующих соединений, или мономеров формул I, II или III.

7. Способ по п.3, где указанный полимер является сополимером (мет)акриламида и по меньшей мере одного второго мономера, выбранного из группы, состоящей из N,N-диметиламиноэтил(мет)акрилата или его солей, четвертичных N,N-диметиламиноэтил(мет)акрилатов, третичных или четвертичных N,N-диметиламинопропилакриламидов, третичных или четвертичных N,N-диметиламинометил-акриламидов и галогенидов диаллилдиметиламмония.

8. Способ по п.1, в котором указанный полимер является анионным и получен сополимеризацией (мет)акриламида и (мет)акриловой кислоты.

9. Способ по п.1, в котором указанный полимер является анионным и получен гидролизом.

10. Способ по п.1, в котором указанный полимер является разветвленным или сшитым.

11. Способ по п.1, в котором концентрация указанного полимера в указанной эмульсии вода-в-масле составляет от примерно 10 мас.% до примерно 70 мас.%, в расчете на общую массу эмульсии.

12. Способ по п.1, в котором указанная эмульсия вода-в-масле является предварительно диспергированной с маслом перед контактированием с глинистым раствором на масляной основе.

13. Способ по п.12, в котором концентрация указанного полимера в указанной эмульсии вода-в-масле составляет от примерно 0,1 мас.% до примерно 10 мас.%, в расчете на общую массу эмульсии.

14. Способ по п.1, дополнительно включающий добавление поверхностно-активного вещества.

15. Способ по п.14, в котором указанный глинистый раствор на масляной основе контактирует с эмульсией вода-в-масле перед контактом с поверхностно-активным веществом.

16. Способ по п.14, где указанное поверхностно-активное вещество имеет величину ГЛБ больше чем примерно 10.

17. Способ по п.14, в котором указанное поверхностно-активное вещество является анионным.

18. Способ по п.14, в котором указанное поверхностно-активное вещество выбирают из сульфосукцинатов, сульфосукцинаматов, алкиларил-сульфонатов, дифенилсульфонатов, бензолсульфоновых кислот, (алкил)нафталинсульфоновых кислот, сульфатов и сульфонатов масел и жирных кислот, сульфатов этоксилированных алкилфенолов, сульфатов спиртов, сульфатов этоксилированных спиртов, нефтяных сульфонатов, сульфатов жирных эфиров, сульфонатов конденсированных нафталинов, алифатических или ароматических фосфатных эфиров, алкоксилированных спиртов, парафинсульфонатов натрия и их смесей.

19. Способ по п.14, в котором указанное поверхностно-активное вещество выбирают из группы, состоящей из диизобутилсульфосукцината натрия, диамилсульфосукцината натрия, дигексилсульфосукцината натрия, дициклогексилсульфосукцината натрия, диоктилсульфосукцината натрия, бис(2-этилгексил)сульфосукцината натрия, тетранатрий-N-(1,2-дикарбоксиэтил)-N-октадецилсульфосукцинамата, динатрийсульфосукцината этоксилированного полуэфира спирта, натрийди(1,3-диметилбутил)сульфосукцината, бис-тридецил-сульфосукцината натрия и их смесей.

20. Способ по п.1, в котором указанное разделение твердой фазы и жидкой фазы проводят путем механического или гравитационного разделения.

21. Способ по п.20, по которому указанное механическое разделение проводят центрифугой, циклоном, фильтрацией под давлением или фильтрацией с помощью вакуума, и где указанное гравитационное разделение проводят осветлителем, загустителем или непрерывной противоточной декантацией.

22. Способ по п.1, в котором указанное смешение проводят, используя прямоточный смеситель, смеситель в трубопроводе, перемешивание газом или механическую мешалку.

23. Способ по п.12, где указанным предварительно диспергированным маслом является керосин, дизельное топливо, парафиновые смеси, смеси внутренних олефинов или С16-С18 алкенов.

24. Способ по любому из пп.1-23, где указанным глинистым раствором на масляной основе является буровой глинистый раствор на масляной основе.

25. Композиция, включающая глинистый раствор на масляной основе и эмульсию вода-в-масле, содержащую полимер, полученный из по меньшей мере одного водорастворимого мономера, где указанный полимер не является растворенным до контакта с указанным глинистым раствором на масляной основе.

26. Композиция по п.25, дополнительно включающая поверхностно-активное вещество.

27. Композиция по п.26, в которой указанное поверхностно-активное вещество имеет величину ГЛБ больше чем примерно 10.

28. Композиция по п.26, в которой указанное поверхностно-активное вещество является анионным.

29. Композиция по п.26, в которой указанное поверхностно-активное вещество выбирают из сульфосукцинатов, сульфосукцинаматов, алкиларилсульфонатов, дифенилсульфонатов, бензолсульфоновых кислот, (алкил)нафталинсульфоновых кислот, сульфатов и сульфонатов масел и жирных кислот, сульфатов этоксилированных алкилфенолов, сульфатов спиртов, сульфатов этоксилированных спиртов, нефтяных сульфонатов, сульфатов жирных эфиров, сульфонатов конденсированных нафталинов, алифатических или ароматических фосфатных эфиров, алкоксилированных спиртов, парафинсульфонатов натрия и их смесей.

30. Композиция по п.26, в которой указанное поверхностно-активное вещество выбирают из группы, состоящей из диизобутилсульфосукцината натрия, диамилсульфосукцината натрия, дигексилсульфосукцината натрия, дициклогексилсульфосукцината натрия, диоктилсульфосукцината натрия, бис(2-этилгексил)сульфосукцината натрия, тетранатрий-N-(1,2-дикарбоксиэтил)-N-октадецилсульфосукцинамата,

динатрийсульфосукцината этоксилированного полуэфира спирта, натрийди(1,3-диметилбутил)сульфосукцината, бис-тридецилсульфосукцината натрия и их смесей.

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Изобретение направлено на способ разделения твердое-жидкость глинистых растворов на масляной, изобретение относится к способу разделения твердой и жидкой фаз глинистых растворов на масляной основе, содержащих глины с эмульсией вода-в-масле, содержащей полимер, полученный из по меньшей мере одного водорастворимого мономера.

Предпосылки создания изобретения

Глинистые растворы образуют общий класс материалов, которые включают как минимум смесь измельченных твердых веществ в сплошной масляной фазе. Подкласс глинистых растворов на масляной основе представляет собой буровые глинистые растворы на масляной основе, которые содержат функциональные флюиды, используемые для улучшения несколькими путями операций бурения. Эти флюиды циркулируют через и вокруг буровой коронки для того, чтобы смазывать и охлаждать буровую коронку, обеспечить флотацию, чтобы помочь поддержанию веса буровой трубы и обсадной колонны, покрыть поверхность ствола скважины, чтобы предотвратить обрушение стенок скважины и нежелательное движение флюидов и выносить буровой шлам с коронки на поверхность. Такие буровые растворы на масляной основе являются сплошными масляными композициями, которые могут также содержать водный раствор (например, кальций-хлоридный рассол) в качестве дисперсной фазы (что делает флюиды обратными эмульсиями вода-в-масле), эмульгаторов для стабилизации обратной эмульсии, модифицирующих реологию реагентов (например, олеофильные глины), утяжелители (например, сульфат бария), агенты, снижающие потери флюида (например, лигнины), и другие добавки (например, известь). Использованные буровые глинистые растворы на масляной основе будут содержать в дополнение к названным выше компонентам буровой шлам и другие растворенные или диспергированные вещества, получаемые из буровой среды или других источников загрязнения, таких как технологические воды и воды окружающей среды. Отработанные буровые растворы на масляной основе являются просто использованными или загрязненными буровыми глинистыми растворами на масляной основе, содержащими достаточную концентрацию бурового шлама или других компонентов для того, чтобы иметь основание либо для сброса, либо для рециркуляции глинистого раствора.

Организация удаления отходов из буровых глинистых растворов, приготовленных на дизельном или синтетическом топливе, является высоко приоритетным для компаний, ведущих бурение и береговых, и морских скважин. Современной тенденцией в переработке этих отработанных буровых глинистых растворов на масляной основе (например, буровых глинистых растворов, отягощенных буровым шламом) является движение к восстановлению и рециркуляции глинистых растворов. По большей части эта тенденция является ответом на законодательство. Восстановление и рецикл этих флюидов почти всегда требуют хорошего отделения масляной фазы и, по возможности, водной фазы от буровых глинистых растворов на масляной основе.

Способы, используемые для разделения твердое-жидкость буровых глинистых растворов на масляной основе (БГРМ), включали механические, термические и некоторые химические обработки. Химические обработки включают использование салицилатов натрия в патенте США 2467846, органических растворителей в патентной заявке США 4040866, схему нейтрализации-флоккуляции, в которой применяют растворенный полимерный флоккулянт, в патенте США 4482459, полиэтиленоксидов для обезвоживания БГРМ (Sharma, S.K. and A.G. Smelley (1991) "Use of flocculants in dewatering of drilling muds", Advances in Filtration and Separation Technology 3 (Pollution Control Technol. Oil Gas Drill. Prod. Oper.) pp 43-51), воды и поверхностно-активных веществ или промывок нефтепродуктами в патенте США 5090498, карбоновых кислот в сочетании с циклическим изменением рН в патенте США 5156686, сверхкритической жидкостной экстракции (Eldridge, R.B. (1996) "Oil Contaminant Removal from Drill Cuttings by Supercritical Extraction". Industrial and Engineering Chemistry Research 35 (6): 1901-1905), поверхностно-активных веществ с регуляторами рН в опубликованной патентной заявке США 2003056987 А1, и обработки кислотой и после нее растворенным содорастворимым полимером в опубликованной патентной заявке США 2003083532 А1.

В тезисах Julio Oswaldo Bello Torres и Luis Hernando Perez Cardenas, озаглавленных "Analisis TecnicoEconomico de un Metodo FisicoQuimico Alternativo Para la Separacion de Agua у Solidos en Lodos Base Aceite", Fundacion Universidad de America, Santafe флоккулянты эмульсии вода-в-масле разбавляли водой до концентрации примерно 3 мас.% и затем смешивали с БГРМ. Ни один из полимерных флоккулянтов не смешивали непосредственно или точно с БГРМ перед разбавлением водой.

Хотя описанные выше обработки могут быть использованы до некоторой степени при отделении измельченных частиц от БГРМ, каждый из них имеет свои собственные недостатки, будь то в показателях неэффективности процесса, образования добавочных объемов отхода, который надо переработать, или отсутствия экономической жизнеспособности.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что прямое использование чистой или разбавленной маслом эмульсии вода-в-масле, в которой дискретная фаза содержит полимер, включающий по меньшей мере один водорастворимый мономер, обеспечивает превосходное отделение масла от буровых глинистых растворов на масляной основе. Это весьма неожиданно, поскольку имеются источники, где делались заявления, которые указывают на отсутствие пользы от водорастворимых полимеров при обработке БГРМ (например, Field, S.D., A. Wojtanowicz, et al. (1987) "Deliquification of oilfield drilling slurries and production sludges". Proceedings of the Industrial Waste Conference, 41^st: pp 481-7).

Сущность изобретения

Данное изобретение относится к способу достижения разделения твердое-жидкость глинистого раствора на масляной основе, включающему стадии контактирования указанного глинистого раствора на масляной основе с эмульсией масло-в-воде, включающей раствор на масляной основе с эмульсией масло-в-воде, включающей полимер, полученный из по меньшей мере одного водорастворимого мономера, где полимер не является растворенным перед контактом с глинистым раствором на масляной основе, смешения эмульсии масло-в-воде и глинистого раствора на масляной основе и отделения твердой фазы от жидкой фазы глинистого раствора на масляной основе.

Кроме того, данное изобретение относится также к композиции, включающей глинистый раствор на масляной основе с эмульсией масло-в-воде, включающей полимер, полученный из по меньшей мере одного водорастворимого мономера, где полимер не является растворенным перед контактом с глинистым раствором на масляной основе.

Подробное описание изобретения

В настоящем изобретении "буровой шлам" означает наземные твердые вещества, включающие, но не ограниченные этим, гравий, песок, грязь, почву, ил, минералы, измельченную скальную породу, глину, обрезки и золу.

"Масло" означает материал на основе углеводорода, такой как натуральные или синтетические масла, жиры, смазки или воски, включая, но не ограниченные этим, вещества, полученные из животного, растительного или минерального сырья, синтетические масла и смазки, содержащие углеводородные группы, такие как органополисилоксаны (силиконы), и их смеси. Масло обычно включает главным образом углеводородистое масло или смазку, обычно природные или синтетические нефть или нефтепродукт, такие как сырая нефть, печное топливо, флотский мазут, керосин, дизельное топливо, газолин, парафиновые смеси, внутренние олефины, смеси алкенов C₁₅-C ₁₈, нафта, битуминозный сланец, нефть из битумного угля, смола, смазочное масло, моторное масло, растворители, воски и смазочные материалы. Дополнительно масло может содержать небольшие количества тонко измельченной дисперсной фазы в форме капелек, твердых частиц или смеси того и другого.

"Глинистый раствор" означает текучую смесь тонко измельченных твердых веществ в жидкости.

"Глинистый раствор на масляной основе" (ГРМ) означает глинистый раствор, содержащий по меньшей мере некоторое количество масла (например, по меньшей мере 1 или по меньшей мере 2, или по меньшей мере 5 об.% масла в расчете на общий объем глинистого раствора).

"Буровой глинистый раствор на масляной основе" (БГРМ) означает глинистый раствор на масляной основе, который использован при бурении, содержащий глинистый раствор и буровой шлам. Типичные буровые глинистые растворы на масляной основе включают сплошную масляную фазу и могут также содержать водный раствор (например, рассол хлорида натрия, калия или кальция) в качестве дисперсной фазы вместе с другими добавками, такими как эмульгаторы, модифицирующие реологию реагенты (например, олеофильные глины), утяжелители (например, сульфат бария), агенты, снижающие потери флюида (например, лигнины) и т.д. Дополнительное описание таких буровых глинистых растворов можно найти в опубликованных патентных заявках США 2003/0056987 А1 и 2003/0083532 А1, а также в патенте США 5156685, введенных настоящей ссылкой.

"Эмульсия вода-в-масле" означает дисперсию водной фазы в виде дискретных капелек или частиц внутри сплошной масляной фазы. Состав дискретной водной фазы может состоять из водосодержащего материала, который может находиться в интервале от практически воды до концентрированного водного раствора водорастворимого вещества с низким молекулярным весом, концентрированного водного раствора растворимого в воде или набухающего в воде полимера или любого их сочетания. Сплошная масляная фаза также может содержать маслорастворимые вещества.

"Хорошо диспергированный" означает контактирование или смешение компонентов до тех пор, пока не будет получена гомогенная или практически гомогенная композиция.

Данное изобретение относится к способу отделения твердой фазы от жидкой фазы в глинистом растворе на масляной основе, включающему стадии контактирования глинистого раствора на масляной основе с эмульсией вода-в-масле, включающей полимер, полученный из по меньшей мере одного водорастворимого мономера, где полимер не является растворенным перед контактом с указанным глинистым раствором на масляной основе; смешения эмульсии вода-в-масле и глинистого раствора на масляной основе и отделения твердой фазы от жидкой фазы. Жидкой фазой может быть масляная фаза и/или водная фаза. Предпочтительно жидкой фазой является масляная фаза. В случае, когда жидкая фаза содержит и масло и воду, данное изобретение относится также к способу разделения масляной и водной фаз и друг от друга, и от твердой фазы.

Данное изобретение охватывает также отделение твердой фазы от жидкой фазы в буровом глинистом растворе на масляной основе.

Авторы изобретения обнаружили, что степень разделения твердой фазы от жидкой фазы в глинистых растворах на масляной основе (ГРМ) сильно улучшается, если полимер в эмульсии вода-в-масле не является существенно солюбилизированным или растворенным до контактирования с ГРМ.

Полимер в эмульсии вода-в-масле, который может быть катионным, анионным, амфолитическим или неионным, получают из по меньшей мере одного водорастворимого мономера. Водорастворимым мономером обычно является водорастворимый винильный мономер. Неограничивающие примеры водорастворимых мономеров, которые могут использоваться, включают катионные, анионные или неионные мономеры, такие как (алкил)акриламид, (алкил)акриловая кислота, N-винилпирролидон, N-винилацетамид, N-винилформамид, акрилонитрил, фумаровая кислота, кротоновая кислота, малеиновая кислота, гидроксиалкилметакрилаты, 2-акриламидо-2-алкилсульфоновые кислоты, где алкильная группа содержит от 1 до 6 атомов углерода, стиролсульфоновые кислоты, винилсульфоновые кислоты и соли любого из предшествующих соединений, или мономеры, имеющие структуру формул I, II или III:

где R₁, R₂ и R₅ каждый независимо представляют водород или C₁-C₆ алкил, R₃ и R₄ каждый независимо представляют водород, С₁-С ₁₂ алкил, арил, арилалкил или гидроксиэтил; и R ₂ и R₄ или R₂ и R₃ могут соединяться, образуя циклическое кольцо, содержащее один или несколько гетероатомов; Z представляет сопряженную с основанием кислоту, X представляет кислород или -NR₆, где R₆ представляет водород или C₁-C₆ алкил и А представляет С₁-С ₁₂ алкилен.

В одном осуществлении водорастворимыми винильными мономерами являются (алкил)акриламид, (алкил)акриловая кислота и ее соли и винилсульфоновая кислота.

Термин " (алкил)акриламид" означает акриламидный мономер или акриламидные мономеры, такие как метакриламид, этилакриламид, бутилакриламид и т.п. Подобным образом, (алкил)акриловая кислота означает акриловую кислоту, метакриловую кислоту, этилакриловую кислоту и т.п. Термин "(мет)акриламид" означает акриламид или метакриламид.

Как упоминалось выше, полимер в эмульсии вода-в-масле может быть получен из более чем одного мономера (например, сополимер, терполимер и т.д.) В настоящем изобретении термин "сополимер" означает полимер, полученный из двух или более мономеров. "Гомополимер" означает полимер, полученный из одного мономера. Термин "полимер" означает или гомополимер или сополимер. Амфолитический полимер содержит и анионный и катионный мономеры в одной и той же цепи, но не обязательно в равных мольных количествах.

В одном осуществлении полимер в эмульсии вода-в-масле является сополимером (алкил)акриламидного мономера и по меньшей мере одного второго мономера, выбранного из N-винилпирролидона, N-винилацетамида, N-винилформамида, акрилонитрила, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, этилакриловой кислоты, фумаровой кислоты, кротоновой кислоты, малеиновой кислоты, гидроксиалкилметакрилатов, 2-акриламидо-2-алкилсульфоновых кислот, где алкильная группа содержит от 1 до 6 атомов углерода, стиролсульфоновых кислот, и солей любого из предшествующих соединений или мономеров формул I, II или III. Предпочтительно (алкил)акриламидом является (мет)акриламид и более предпочтительно акриламид.

В другом осуществлении полимер в эмульсии вода-в-масле является катионным сополимером (мет)акриламида и по меньшей мере одного второго мономера, выбранного из группы, состоящей из N,N-диметиламиноэтил(мет)акрилата или его солей, четвертичных N,N-диметиламиноэтил(мет)акрилатов, включая метилхлоридные или метосульфатные соли, третичных или четвертичных N,N-диметиламинопропилакриламидов, третичных или четвертичных N,N-диметиламинометилакриламидов и галогенидов диаллилдиметиламмония.

В другом осуществлении полимер в эмульсии вода-в-масле является анионным сополимером (мет)акриламида и по меньшей мере одного второго мономера, выбранного из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, этилакриловой кислоты, фумаровой кислоты, кротоновой кислоты, малеиновой кислоты, гидроксиалкилметакрилатов, 2-акриламидо-2-алкилсульфоновых кислот, где алкильная группа содержит от 1 до 6 атомов углерода, стиролсульфоновых кислот, и солей любого из предшествующих соединений.

В другом осуществлении полимер в эмульсии вода-в-масле является анионным сополимером (мет)акриламида и (мет)акриловой кислоты.

В другом осуществлении полимер в эмульсии вода-в-масле является гомополимером или сополимером мономеров, выбранных из (мет)акриламида, мономеров формулы I и II и их комбинаций, где R ₁ представляет водород или метил, группы от R ₂ до R₄ представляют метил или этил, А представляет C₁-C₄ алкилен и X является таким, как определено выше.

В другом осуществлении полимер в эмульсии вода-в-масле является амфолитным полимером.

В другом осуществлении эмульсия вода-в-масле представляет собой смесь эмульсий вода-в-масле, содержащих различные полимеры описанных выше типов.

Эмульсия вода-в-масле, используемая для отделения масла от ГРМ, включает сплошную масляную фазу, которая обычно включает несмешивающуюся с водой инертную органическую жидкость и поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ, и дисперсную фазу, предпочтительно водную, которая находится в форме капелек или частиц, содержащих полимер, полученный из водорастворимого мономера, описанного выше. Отношение водной фазы к масляной фазе должно быть от примерно 0,1:1 до примерно 10:1, или от примерно 0,2:1 до примерно 8:1, или от примерно 0,5:1 до примерно 3:1. Предпочтительно эмульсия вода-в-масле включает от примерно 1 до примерно 80 мас.%, водной фазы в расчете на общую массу эмульсии вода-в-масле. Количество полимера, содержащегося в дисперсной фазе эмульсии вода-в-масле, может обычно варьироваться от примерно нескольких процентов (например, около 2%, или около 5%, или около 10%) вплоть до примерно 70%, или примерно 80%, или примерно 90%, или даже до примерно 100 мас.%, в расчете на общую массу дисперсной водной фазы. Дисперсная водная фаза может, следовательно, содержать 100% полимера и 0% воды, и ее готовят, используя методы, известные в данной области.

Суммарная концентрация полимера в эмульсии вода-в-масле составляет от примерно 1%, или примерно 5%, или примерно 10%, или примерно 20%, или примерно 40 мас.%, на нижнем значении диапазона до примерно 50%, или примерно 60%, или примерно 70 мас.%, на верхнем значении диапазона, в расчете на общую массу эмульсии.

Полимеры, применяемые в эмульсиях вода-в-масле по настоящему изобретению, получают обычной эмульсионной или суспензионной полимеризацией водорастворимых мономеров или смесей мономеров, описанных выше. Примерами такой полимеризации являются те, которые описаны в патентах США 5037881, 5037863, 4681912, 4521317, 4439332, 5548020, 5945494, 5763523 и европейской патентной заявке ЕР 0374457 А2, каждый из которых включен настоящей ссылкой.

Процессы эмульсионной полимеризации включают приготовление двух фаз. Водная фаза включает водорастворимый мономер (мономеры) и, необязательно, разветвляющий агент и агент переноса цепи, растворенные в воде, и другие добавки, хорошо известные специалистам, такие как стабилизаторы и регуляторы рН. Масляная фаза включает нерастворимую в воде масляную фазу, такую как углеводородный раствор поверхностно-активного вещества (поверхностно-активных веществ). Водную фазу и масляную фазу смешивают и гомогенизируют в обычных аппаратах до тех пор, пока средний размер частиц дискретной фазы станет меньше примерно 10 микрон и будет достигнута подходящая объемная вязкость. Затем эмульсию переносят в подходящую колбу, в которой эмульсию перемешивают и обдувают азотом в течение примерно тридцати минут. Затем к раствору непрерывно добавляют инициатор полимеризации, такой как раствор метабисульфита натрия, чтобы начать полимеризацию. Полимеризующейся массе дают возможность экзотермически разогреться до желаемой температуры, которую поддерживают охлаждением до тех пор, когда охлаждение больше не требуется. Конечный эмульсионный продукт охлаждают до 25°С.

Типичные поверхностно-активные вещества, используемые в масляной фазе эмульсии, включают анионные, катионные и неионные поверхностно-активные вещества. Предпочтительные поверхностно-активные вещества включают полиоксиэтиленсорбитол жирных кислот, сесквиолеат сорбитана, триолеат полиоксиэтиленсорбитана, моноолеат сорбитана, моноолеат полиоксиэтилен(20)сорбитана, диоктилсульфосукцинат натрия, олеамидопропилдиметиламин, изостеарил-2-лактат натрия, моноолеат полиоксиэтиленсорбитола или их смеси и т.п. Эмульгаторы и поверхностно-активные вещества, используемые в изобретении, являются хорошо описанными в релевантной литературе, например, в Atlas HLB Surfactant Selector, который широко цитируется специалистами в данной области.

Для инициирования полимеризации могут быть применены наиболее известные свободно-радикальные инициаторы. Подходящими для использования являются азобисизобутиронитрил, кислород с сульфитом натрия и/или метабисульфит натрия, 2,2-азобис(2-метил-2-амидопропан)дигидрохлорид, персульфат аммония и гексагидрат ферроаммонийсульфата или другие окислительно-восстановительные пары. Органические перекиси также могут быть применены для полимеризации этиленово-ненасыщенных мономеров. Особо полезным для цели данного изобретения является трет-бутилгидропероксид, см. Modern Plastics Encyclopedia/88, McGraw Hill, October 1987, pp.165-8. Количество инициатора, которое обычно используется в эмульсионной полимеризации, составляет около 1-1000 ч/млн, или около 25-750 ч/млн, или около 50-500 ч/млн в расчете на количество присутствующего мономера.

Температура, используемая для эмульсионной полимеризации, составляет обычно от примерно 10°С до примерно 90°С, или от примерно 20°С до примерно 75°С, или от примерно 25°С до примерно 60°С.

Если желателен разветвленный полимер, полимеризацию мономеров проводят в присутствии полифункционального разветвляющего агента для образования разветвленного гомополимера или сополимера. Полифункциональный разветвляющий агент включает соединения, имеющие или по меньшей мере две двойные связи, двойную связь и реакционно-способную группу, или две реакционно-способные группы. Полифункциональные разветвляющие агенты должны иметь по меньшей мере некоторую растворимость в воде. Примерами тех соединений, которые содержат по меньшей мере две двойные связи, являются метиленбисакриламид, метиленбисметакриламид, диакрилат полиэтиленгликоля, диметакрилат полиэтиленгликоля, N-винилакриламид, дивинилбензол, соли триаллиламмония, N-метилаллилакриламид и т.п.

Полифункциональные разветвляющие агенты, содержащие по меньшей мере одну двойную связь и по меньшей мере одну реакционно-способную группу, включают глицидилакрилат, акролеин, метилолакриламид и т.п. Полифункциональные разветвляющие агенты, содержащие по меньшей мере две реакционно-способные группы, включают альдегиды, такие как глиоксаль, диэпоксисоединения и эпихлоргидрин, и т.п.

Разветвляющие агенты должны быть использованы в достаточных количествах для того, чтобы гарантировать высокоразветвленный сополимерный продукт. Предпочтительно для индуцирования достаточного разветвления полимерной цепи вводят содержание разветвляющего агента от примерно 4 до примерно 80 мольных частей на миллион в расчете на начальное содержание мономера.

При эмульсионной полимеризации может быть использован также агент переноса цепи. Модификатор молекулярного веса или агент переноса цепи используют для управления структурой и растворимостью полимера. Высокоразветвленные полимерные продукты получают, когда используют агент переноса цепи в оптимальной концентрации в сопряжении с разветвляющим агентом. Многие такие агенты переноса цепи хорошо известны специалистам. Они включают спирты, такие как изопропиловый спирт, меркаптаны, тиокислоты, фосфиты, и сульфиты, и гипофосфит натрия, хотя могут быть применены многие отличные агенты переноса цепи.

В отсутствие агента переноса цепи ввод даже крайне малых количеств разветвляющего агента, например 5 частей на миллион, может вызвать сшивку. Сшитый полимер также может быть использован в данном изобретении. То есть, полимер внутри дискретных капелек может фактически быть набухающим в воде, а не водорастворимым, или он может включать смесь набухающих в воде и водорастворимых веществ и все же действовать эффективным образом в процессе разделения твердое-жидкость, описанном здесь для глинистых растворов на масляной основе. Термин "разветвленные полимеры" включает композиции, которые состоят из смесей полимеров с различной степенью разветвления, включая линейные, в одном и том же образце. Термин «сшитые полимеры» включает композиции, которые состоят из смеси полимеров с различной степенью сшивки и разветвления, включая линейные, в одном и том же образце.

Подгруппой эмульсионной полимеризации является полимеризация в обратной микроэмульсии, которая обычно имеет больше поверхностно-активных веществ в масляной фазе, чем эмульсионная полимеризация. Ее получают путем (i) приготовления содержащей мономер микроэмульсии смешением водного раствора мономеров с углеводородной жидкостью, содержащей должное количество поверхностно-активного вещества или смеси поверхностно-активных веществ для образования обратной микроэмульсии, включающей малые водные капельки, диспергированные в сплошной масляной фазе, и (ii) воздействия на содержащую мономер микроэмульсию условий полимеризации. Если желательно образовать малые водные капельки, энергия смешения, например сдвига, может быть приложена к эмульсии, чтобы получить более мелкие водные капельки.

Образование обратной микроэмульсии зависит от правильного выбора концентрации поверхностно-активного вещества и гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) поверхностно-активного вещества или смеси поверхностно-активных веществ. Температура, природа масляной фазы и состав водной фазы также будут влиять на образование микроэмульсии.

Выбранные один или несколько поверхностно-активных веществ должны обеспечить величину ГЛБ в интервале от примерно 6 до примерно 12. Требуемый ГЛБ может отличаться от этого в зависимости от природы мономеров, природы и доли сомономера (если имеется) и природы масляной фазы. В дополнение к должному интервалу ГЛБ концентрация поверхностно-активного вещества должна быть достаточной для образования обратной микроэмульсии. Слишком низкие концентрации поверхностно-активного вещества не будут приводить к образованию микроэмульсии, в то время как избыточно высокие концентрации будут увеличивать затраты, не давая существенного преимущества. Например, минимальное количество поверхностно-активного вещества для образования обратной микроэмульсии, содержащей анионный полимер, будет варьироваться в зависимости от ГЛБ использованной системы поверхностно-активных веществ; такое минимальное количество поверхностно-активного вещества изображается штриховым участком кривой, представляющей концентрацию поверхностно-активного вещества как функцию ГЛБ на единственной фигуре в патенте США 4681912 (см. в нем фигуру и столбец 3, строки 22-37).

Выбор органической фазы имеет существенное влияние на минимальную концентрацию поверхностно-активного вещества, необходимую для получения обратной микроэмульсии, и она обычно содержит масло, такое как углеводороды или смеси углеводородов. Изопарафины или линейные углеводороды или их смеси являются наиболее желательными для получения недорогих композиций.

Полимеризация микроэмульсии может быть проведена любым известным специалистам способом. Инициирование может быть осуществлено множеством термических и окислительно-восстановительных свободно-радикальных инициаторов, включая перекиси, например гидроперекись трет-бутила, азосоединения, например азобисизобутиронитрил, неорганические соединения, такие как персульфат калия, и окислительно-восстановительными парами, такими как сульфат ферроалюминия/персульфат аммония. Добавление инициатора может быть осуществлено в любое время до реальной полимеризации как таковой. Полимеризация может быть также вызвана процессами фотохимического облучения, такими как ультрафиолетовое облучение, или ионизирующим излучением от источника кобальт-60.

Обычно водный раствор, который содержит мономеры и необязательные сомономеры, как описано выше, и любую обычную добавку, такую как, но не ограниченную этим, хелатирующие агенты, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота, бифункциональные мономеры, такие как метилен-бис(акриламид), регуляторы рН, инициаторы и т.п., добавляют к предварительно смешанному раствору масла и поверхностно-активного вещества. После того как водный и масляный растворы объединены, образуется обратная микроэмульсия, обычно без необходимости в приложении сдвига.

Анионные полимеры могут быть образованы эмульсионной полимеризацией анионных мономеров, таких как перечисленные выше. Другим способом образования анионного полимера является по меньшей мере частичный гидролиз неионного акриламидного полимера добавлением каустических гидролизующих агентов (т.е. так, чтобы превратить по меньшей мере часть амидных групп полимера в карбоксилатные группы), который приводит в результате к образованию частично гидролизованного акриламидного полимера. Гидролизующие агенты, используемые в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются этим, гидроксиды щелочных металлов и гидроксиды четвертичного аммония. Предпочтительными гидролизующими агентами являются, однако, гидроксиды щелочных металлов и более предпочтительно гидроксиды натрия, калия и лития. В действительности, однако, в качестве гидролизующего агента может быть использовано любое вещество, которое дает щелочной раствор.

Гидролизующий агент должен быть добавлен к полимерной эмульсии в виде водного раствора медленно и при перемешивании. Наиболее предпочтительным гидролизующим агентом является 10-50%-ный водный раствор гидроксида щелочного металла, причем 20-40%-ный раствор является более предпочтительным, а примерно 30%-ный раствор является наиболее предпочтительным. Концентрация раствора гидроксида щелочного металла находится в интервале от 0,2 до 30%, предпочтительно от 4 до 12 мас.%, в расчете на полимерную эмульсию. Процентное содержание используемого гидролизующего агента должно, однако, варьироваться в зависимости от желаемой степени гидролиза.

Хотя растворы с вышеуказанными концентрациями гидроксидов щелочных металлов являются, как отмечено выше, особо полезными, важно отметить, что могут быть также использованы более высокие или более низкие концентрации гидроксидов щелочных металлов в водной среде. Условия, благоприятные для использования более низких концентраций гидролизующего агента, включают потребность в низких уровнях гидролиза и факторы стабильности. Более высокие концентрации могут быть использованы, когда желательна высокая степень гидролиза без избыточного разбавления. Как должно быть понятно специалистам, соображения стабильности также играют роль при таких определениях.

Реакция гидролиза может быть проведена при комнатной температуре, но более благоприятные результаты получают при повышенных температурах. Обычно реакцию можно проводить в интервале температур от примерно 10°С до примерно 70°С. Предпочтительным температурным интервалом для этой реакции является, однако, интервал от примерно 35°С до примерно 55°С. Продолжительность времени, требуемого для реакции гидролиза, зависит от реагентов, их концентраций, условий реакции и желаемой степени гидролиза.

Молекулярный вес полимера в эмульсии вода-в-масле не является критическим и может варьироваться от настолько низкого, как 1000, до настолько высокого, как у сшитого полимера. Предпочтительно численный средний молекулярный вес полимера может быть в интервале от настолько низкого, как 1000, или примерно 5000, или примерно 10000, или примерно 100000, до настолько высокого, как почти бесконечный (сшитый полимер) или около 60 миллионов, или до настолько высокого, как 40 миллионов для водорастворимого полимера.

В одном осуществлении настоящего изобретения эмульсии вода-в-масле могут быть предварительно диспергированы в масле до контакта с ГРМ. Если эмульсии предварительно диспергированы с маслом, концентрация полимера в предназначенной для этого эмульсии вода-в-масле составляет от примерно 0,01% до примерно 20%, или от примерно 0,1% до примерно 10 мас.%, в расчете на общую массу эмульсии. Любой тип может быть пригодным для предварительного диспергирования. Предпочтительные типы масел для предварительного диспергирования включают керосин, дизельное топливо, смеси парафинов, внутренние олефины или смеси алкенов C₁₆ -C₁₈. Более предпочтительным маслом является то масло, которое использовано в ГРМ.

Как упомянуто ранее, эмульсия вода-в-масле, содержащая вышеупомянутые полимеры, вводится в контакт с ГРМ для того, чтобы отделить твердые от жидкостей в ГРМ. Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что степень отделения твердых от жидкостей в ГРМ намного улучшается, если полимер в эмульсии вода-в-масле не является в большой степени солюбилизированным или растворенным (например, контактировавшим или растворенным в избытке воды) перед контактом с ГРМ (см., например, примеры 7-9 ниже).

Способ по настоящему изобретению может дополнительно включать добавление поверхностно-активного вещества и/или воды. Поверхностно-активное вещество может быть добавлено к ГРМ до, во время или после добавления эмульсии вода-в-масле. Предпочтительно поверхностно-активное вещество добавляют к ГРМ вслед за добавлением эмульсии вода-в-масле. Поверхностно-активным веществом может быть любой поверхностно-активный агент, который меняет межфазное натяжение между масляной фазой и водной фазой в ГРМ. Предпочтительными поверхностно-активными веществами являются поверхностно-активные вещества с высоким ГЛБ со значением ГЛБ выше, чем примерно 10, или значением от примерно 10 до примерно 40, или от примерно 10 до примерно 30, или от примерно 10 до примерно 20. Предпочтительными являются также анионные поверхностно-активные вещества или анионные поверхностно-активные вещества с высоким ГЛБ с величиной ГЛБ выше, чем примерно 10, или от примерно 10 до примерно 40, или от примерно 10 до примерно 30, или от примерно 10 до примерно 20.

Примерами классов таких поверхностно-активных веществ, которые могут быть использованы, являются сульфосукцинаты, сульфосукцинаматы, алкиларилсульфонаты, дифенилсульфонаты, бензолсульфоновые кислоты, (алкил)нафталинсульфоновые кислоты, сульфаты и сульфонаты масел и жирных кислот, сульфаты этоксилированных алкилфенолов, сульфаты спиртов, сульфаты этоксилированных спиртов, нефтяные сульфонаты, сульфаты жирных эфиров, сульфонаты конденсированных нафталинов, алифатические или ароматические фосфатные эфиров, алкоксилированные спирты, парафинсульфонаты натрия и их смеси.

Примерами таких поверхностно-активных веществ, которые могут быть использованы, являются диизобутилсульфосукцинат натрия, диамилсульфосукцинат натрия, дициклогексилсульфосукцинат натрия, диоктилсульфосукцинат натрия, бис(2-этилгексил)сульфосукцинат натрия, тетранатрий-N-(1,2-дикарбоксиэтил)-N-октадецилсульфосукцинамат, динатрийсульфосукцинат этоксилированного полуэфира спирта, натрий-ди(1,3-диметилбутил)сульфосукцинат, бис-тридецилсульфосукцинат натрия и их смеси.

Количество эмульсии вода-в-масле для контактирования с ГРМ должно быть от примерно 0,1% или примерно 0,5 мас.%, на нижнем пределе интервала до примерно 20%, или примерно 10%, или примерно 5%, или примерно 2 мас.%, на верхнем пределе интервала в расчете на общую массу БГРМ. Предпочтительным интервалом количества эмульсии вода-в-масле для контактирования с ГРМ является интервал от 0,5% до 5 мас.%.

ГРМ и эмульсию вода-в-масле предпочтительно смешивают. Для смешения компонентов может быть использован любой подходящий способ. Неограничительными примерами способов или аппаратов, которые могут быть использованы для смешения компонентов, являются прямоточные смесители, смесители в трубопроводе, перемешивание газом или механические мешалки. Более подробную информацию по этим методам или аппаратам смешения можно найти, например, в Chemical Engineer's Handbook, Fifth Edition, McGraw-Hill Book Company, 1973, pp 19-3 до 19-14 и от 21-3 до 21-10. Предпочтительно композицию ГРМ и эмульсии вода-в-масле перемешивают так, чтобы они была хорошо диспергированными.

Масло может быть отделено от ГРМ механической или гравитационной сепарацией. Неограничительными примерами механической сепарации являются применение центрифуги, циклона, фильтрации под давлением или фильтрации с помощью вакуума. Примерами гравитационной сепарации являются использование осветлителя, сгустителя или непрерывной противоточной декантации. Более подробная информация о таких способах может быть найдена, например, в Chemical Engineer's Handbook, Fifth Edition, McGraw-Hill Book Company, 1973, pp 19-44 до 19-104 и от 21-11 до 21-14.

Другим осуществлением настоящего изобретения является композиция, включающая глинистый раствор на масляной основе с эмульсией вода-в-масле, включающей полимер, полученный из по меньшей мере одного водорастворимого мономера, где полимер не является растворенным до контакта с указанным глинистым раствором на масляной основе. В композиции могут быть использованы те же полимеры, которые упомянуты выше. Композиция может дополнительно включать поверхностно-активное вещество. В композиции могут быть использованы те же поверхностно-активные вещества, которые перечислены выше. Предпочтительно эмульсию вода-в-масле первой добавляют к ГРМ перед добавлением поверхностно-активного вещества.

Настоящее изобретение будет теперь проиллюстрировано следующими примерами. Примеры не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. В сочетании с общим и подробным описаниями, приведенными выше, примеры обеспечивают более полное понимание настоящего изобретения.

ПРИМЕРЫ

Примеры 1-6. Отделение масла от БГРМ с использованием эмульсии вода-в-масле

Три различных отработанных БГРМ были получены с установки по переработке использованных буровых глинистых растворов в Колумбии. Маслом в этих глинистых растворах являлось масло типа дизельного топлива. Свойства глинистых растворов приведены в табл.1.

Таблица 1
Отработанные буровые глинистые растворы на масляной основе из Колумбии
Название БГРМ	Описание	Масса глинистого раствора (ч/млрд)	БТВ (%)	Ретортный анализ (вода/твердые/масло) (%)	Электрическая стабильность (В)
БГРМ А	Смесь состаренных БГРМ со 2-й и 3-й стадий перфорации	9,75	44	32/12/56	157
БГРМ В	Смесь состаренных БГРМ со 2-й и 3-й стадий перфорации	9,80	44	28/16/56	160
БГРМ С	Свежий БГРМ с высоким содержанием твердых после удаления крупных твердых частиц центрифугированием	8,70	48	40/8/52	240

Составы БГРМ были определены с использованием двух методов. Ретортный анализ приводил к определению индивидуальных количеств воды, твердых и масла. Объединенные загрязнения (вода+твердые) БГРМ и до, и после обработки определяли также, используя метод экстракции растворителем, обозначенный как БТВ (базовая доля твердых и воды), описанный ниже.

40 мл образец масляной фазы БГРМ отбирали после гравитационного осаждения. Приблизительно 40 мл Varsol® (алифатическая углеводородная жидкость от Exxon Mobil) и 3 капли поверхностно-активного вещества-деэмульгатора добавляли к БГРМ и перемешивали. Полученную композиционную смесь центрифугировали в течение 2 мин при 2000 об/мин. Определяли объемный % отделенных после центрифугирования твердых веществ и умножали на 2, чтобы получить значение БТВ.

Величина БТВ представляет объемное процентное содержание твердых веществ и воды, которые выделяются центрифугированием из образца после того, как он разбавлен 1:1 алифатическим углеводородным маслом (например, Varsol). Обработки, дающие в результате отделенные масляные фазы, которые дают значения БТВ меньше или равные примерно 2%, рассматривались как успешные обработки.

Методика эксперимента

Методика эксперимента, которая была использована для оценки эффективности обработки БГРМ для разделения твердое-жидкость, была следующей. Образец отработанного бурового глинистого раствора перемешивали, используя мешалку верхней подводки, для того, чтобы получить хорошо диспергированный однородный состав. Пробу глинистого раствора отвешивали в 600-мл стеклянный стакан. Эмульсию вода-в-масле (полимерная эмульсия I, описанная ниже) диспергировали в дизельном топливе в отдельном стакане, используя шпатель, до тех пор, пока композиция не становилась гомогенной. Затем композицию вода-в-масле добавляли к глинистому раствору и перемешивали в течение 3 минут, используя мешалку верхней подводки, до тех пор, пока композиция не становилась гомогенной. Обработанному глинистому раствору давали осесть в течение 1 часа и затем проводили наблюдения за физическим состоянием обработанного глинистого раствора. Отделенную под воздействием гравитации жидкую фазу декантировали и анализировали, используя метод БТВ.

Полимерная эмульсия I представляет собой обратную эмульсию вода-в-масле, в которой дискретная водная фаза содержит сополимер акриламида (4 5 мол.%) и хлорид 2-акрилоилоксиэтилтриметиламмония (55 мол.%) с 10 ч/млн N,N'-метилен-бис-акриламида в качестве разветвляющего агента, приготовленный путем, подобным патенту США 5945494 (пример ЗВ), введенному в настоящее описание в качестве ссылки. Когда эту полимерную эмульсию предварительно диспергировали в дизельном топливе, она хорошо диспергируется и образует гомогенную композицию.

Результаты различных обработок глинистого раствора с использованием полимерной эмульсии I описаны в табл.2.

Таблица 2
Обработка БГРМ А, В и С полимерной эмульсией I
Пример	БГРМ	БГРМ (г)	Полимерн. эмульсия	Полимерн. эмульсия (мл)	Дисперг. масло	Дисперг. масло (мл)		БТВ (%)	Наблюдения
1	А	150	нет	0	нет	0		44	Контроль
2	В	150	нет	0	нет	0		44	Контроль
3	С	150	нет	0	нет	0		48	Контроль
4	А	150	I	1,5	дизельное	150		1,8	Крупные видимые хлопья, хорошее отделение масла
5	В	150	I	1,5	дизельное	150	1,25		Крупные видимые хлопья, хорошее отделение масла
6	C	150	I	1,5	дизельное	150	2,0		Средние хлопья, хорошее отделение масла

Результаты различных обработок глинистого раствора с использованием полимерной эмульсии приводят к образованию больших агрегатов, которые легко отделяются под действием гравитации, оставляя легко извлекаемую чистую масляную фазу.

Примеры 7-9. Предварительное растворение эмульсии вода-в-масле в воде до контактирования с БГРМ

Эти примеры показывают, что, если полимерная эмульсия предварительно растворена в воде так, чтобы образовать водный раствор полимера, разделение твердое-жидкость обработанного БГРМ является плохим.

Полимерная эмульсия II представляет собой обратную полимерную эмульсию, в которой дискретная водная фаза содержит сополимер акриламида (45 мол.%) и хлорида 2-акрилоилоксиэтилтриметиламмония (55 мол.%), приготовленную путем, подобным патенту США 5763523 (пример 19), введенному в настоящее описание в качестве ссылки.

Полимерные эмульсии I и II по отдельности растворяли в воде путем смешения 1 мл полимерной эмульсии в 100 мл водопроводной воды, используя миксер Braun в течение 15 секунд, с последующим старением в покое в течение 1 часа. Это давало в результате гомогенный водный раствор полимера.

БГРМ в этих опытах представлял собой БГРМ В, использованный в примерах 2 и 5 выше.

Методика эксперимента

Методика эксперимента, использованная для оценки эффективности разделения твердое-жидкость, была следующей. Образец отработанного бурового глинистого раствора перемешивали, используя мешалку верхней подводки, для того, чтобы получить однородный состав. Пробу глинистого раствора отвешивали в 250-мл стеклянный стакан. Полимерную эмульсию или диспергировали в дизельном топливе в отдельном стакане, используя шпатель, до тех пор, пока композиция не становилась однородной, или растворяли в воде, как описано выше.

Затем диспергированную полимерную эмульсию или раствор растворенного полимера добавляли к глинистому раствору и перемешивали в течение 30 секунд, используя мешалку верхней подводки при 200 об/мин. Затем проводили наблюдения за физическим состоянием обработанного глинистого раствора. Около 100 мл обработанного глинистого раствора загружали в стеклянную центрифужную пробирку и центрифугировали в течение 10 минут при 2000 об/мин. Проводили наблюдения физического состояния центрифугированного глинистого раствора. Отмечались объем каждого слоя и его общий физический характер (например, уплотненные твердые, взвесь, вода, эмульсия, масло).

Результаты различных обработок глинистого раствора с использованием полимерных эмульсий I и II описаны в табл.3 ниже.

Таблица 3
Обработка БГРМ В и С полимерными эмульсиями I и II
Пример	БГРМ В(г)	Поли. эмульсия	Поли. эмульсия (мл)	Дисп. жидкость	Дисп. жидкость* (мл)	Разделенная фаза	Разделенная фаза(об.%)	Разделенная фаза качество	Наблюдения
7	60	I	0,6	Дизельное	50	Масло	73	Чистое масло	Ясное четкое разделение фаз
						Твердые	27
8	100	I	1,0	Вода	100	Взвесь#	80	Плохое	Раствор полимера не смешан хорошо с БГРМ
						Твердые	20
9	100	II	1,0	Вода	100	Взвесь"	98	Плохое	Раствор полимера не смешан хорошо с БГРМ
						Твердые	2
* Дисперсионная жидкость или растворитель
# Неразделенный глинистый раствор на масляной основе с высоким содержанием твердых веществ

Результаты показывают четкое разделение агрегированных твердых частиц и чистой масляной фазы, наступающее, когда БГРМ В обрабатывается полимерной эмульсией I, диспергированной в дизельном топливе (пример 7). Однако если полимерные эмульсии I или II растворяли в воде, полученные водные полимерные растворы не смешивались хорошо с БГРМ В и отделение масла от фазы твердых было очень плохим или не существовало (примеры 8 и 9).

Примеры 10-15. Отделение масла с использованием комбинации эмульсий вода-в-масле, поверхностно-активного вещества и воды в БГРМ

Этот набор примеров показывает пользу для отделения масла от БГРМ обработок, основанных на комбинациях полимерных обратных эмульсий, поверхностно-активных веществ и воды.

БГРМ был получен с установки переработки отработанных буровых глинистых растворов в Мехико и обозначен как БГРМ D. Масло в этом глинистом растворе было маслом дизельного типа. Масло в этом глинистом растворе является маслом дизельного типа. Свойства глинистого раствора показаны в табл.4. Твердые вещества попадали в две категории: твердые высокой тяжести (ТВТ) и твердые низкой тяжести (ТНТ).

Таблица 4
Отработанный буровой глинистый раствор из Мехико
Название БГРМ	Описание	Масса глинистого раствора (ч/млрд)	Масло ( мас.%)	Вода ( мас.%)	Твердые (об.%)	ТВТ ( мас.%)	ТНТ ( мас.%)
БГРМ D	Отработанный буровой глинистый раствор на основе дизельного топлива	12, 79	40	36,0	24, 0	12, 58	10, 73

Методика эксперимента

Методика эксперимента, использованная для оценки эффективности обработки для разделения твердое-жидкость, была следующей. Образец бурового глинистого раствора на масляной основе перемешивали для того, чтобы получить однородный состав. 60-граммовую пробу глинистого раствора отвешивали в 250-мл пластиковый стакан. Добавляли воду, если предназначено, и перемешивали вручную, используя шпатель, до тех пор, пока композиция не становилась гомогенной. Добавляли поверхностно-активное вещество, если предназначено, и перемешивали вручную, используя шпатель, до тех пор, пока композиция не становилась гомогенной. Полимерную эмульсию диспергировали в масле, совместимом с БГРМ в отдельном пластиковом стакане, и перемешивали вручную, используя шпатель, пока композиция не становилась гомогенной. Затем к частично обработанному глинистому раствору добавляли, если предназначено, описанную выше полимерную эмульсию I и перемешивали вручную, используя шпатель, пока композиция не становилась гомогенной. В некоторых случаях недиспергированную полимерную эмульсию добавляли напрямую к глинистому раствору и затем перемешивали вручную, используя шпатель, пока композиция не становилась гомогенной. Затем проводили наблюдения физического состояния обработанного глинистого раствора. Около 50 мл обработанного глинистого раствора загружали в пластиковую центрифужную пробирку и центрифугировали в течение 10 минут при 2000 об/мин (например, в раскачивающейся корзиночной центрифуге IEC Centra GR-8). Проводили наблюдения физического состояния центрифугированного глинистого раствора. Отмечались объем каждого слоя и его общий физический характер (например, уплотненные твердые, взвесь, вода, эмульсия, масло).

Общий внешний вид разделенных фаз и результаты различных обработок с использованием полимерной эмульсии I описаны в табл.5.

Таблица 5
Обработка БГРМ D полимерной эмульсией I
Пример	БГРМ(г)	Поли. эмульсия	Поли. эмульсия (мл)	Дисп. масло	Дисп. масло (мл)	Вода (мл)	ПАВ* (мл)	Разделен. **фаза	Разделен. фаза (об.%)	Наблюдения
10	60	I	1,5	Дизельное топливо	5	15	3	Масло	19	Ясное четкое разделение фаз, светлое масло
								Вода	24	Прозрачный водный слой
								Твердые	57	Слой уплотненных твердых
11	60	I	1,5	Дизельное топливо	5	0	3	Взвесь	100	Нет разделения
								Вода	0
								Твердые	0
12	60	I	1,5	Дизельное топливо	5	15	0	Масло	10	Слой грязного масла
								Взвесь	90	Неразделенный глинистый раствор
								Твердые	0
13	60	I	1,5	Нет	0	15	3	Масло	14	Ясное четкое разделение фаз, светлое масло
								Вода	19	Прозрачный водный слой
								Твердые	67	Слой уплотненных твердых
14	60	Нет	0	Дизельное топливо	5	15	3	Взвесь	100	Нет разделения
								Вода	0
								Твердые	0
15	60	I	1,5	Дизельное топливо	5	15	3	Масло	21	Ясное четкое разделение фаз, светлое масло
								Вода	21	Прозрачный водный слой
								Твердые	58	Слой уплотненных твердых
* ПАВ'ом была смесь диоктилсульфосукцината (27 мас.%) и дикарбоксиэтилоктадецилсульфосукцинамата (57 мас.%) в 2-пропаноле (16 мас.%)
** Ключ к оценке внешнего вида разделенной фазы

Масло = приемлемо чистый масляный слой

Вода = приемлемо чистый водный слой

Эмульсия = плохо очищенный водный слой или "слой с лохмотьями"

Взвесь = глинистая фаза с меньшим количеством твердых, чем в исходной, но не полностью отделенными

Твердые = хорошо отделенный слой твердых веществ, возможно содержащий пропитывающую воду

Примеры 10-15 показывают, что для конкретного БГРМ D использование всех трех компонентов (полимерной эмульсии, поверхностно-активного вещества и воды) в программе обработки приводит к наилучшему отделению масляной фазы от твердых. В некоторых случаях не только твердые отделялись от жидкой фазы, но и жидкая фаза дополнительно разделялась на масляную и водную фазы. Было также ясно из данной группы примеров, что эмульсия вода-в-масле была обязательным компонентом в любой эффективной обработке.

Примеры 16-20. Обработка БГРМ с использованием различных эмульсий вода-в-масле

Данный набор примеров показывает интервал типов полимерных эмульсий, которые могут быть использованы при успешной обработке БГРМ для осуществления разделения твердое-жидкость.

Полимерная эмульсия III представляет собой обратную полимерную эмульсию, в которой дискретная водная фаза содержит сополимер акриламида (45 мол.%) и диметиламиноэтилметакрилата (55 мол.%), полученную следующим образом. Описанные ниже масляную и водную фазы сперва готовили по отдельности.

Приготовление масляной фазы: В 1000 мл полимерную колбу помещали 8,64 г сорбитана моноолеата, 12,15 г этоксилированного спирта (60% ЕО) и 167,71 г парафинового масла со слабым запахом. Смесь перемешивали магнитной мешалкой до тех пор, пока она не становилась однородной.

Приготовление водной фазы: В 1000 мл стакан добавляли 145,29 г водного акриламида (52% раствор), 160,50 г деионизированной воды, 204,45 г диметиламиноэтилметакрилата и 1,40 г Versenex® 80 (продукт Dow Chemical Company). Обеспечивали охлаждение, чтобы поддерживать температуру ниже 100°F. Медленно добавляли приблизительно 70 г концентрированной H₂ SO₄, чтобы довести рН до 3,5. К смеси добавляли 0,028 г гипосульфита и достаточно деионизированной воды, чтобы довести суммарную водную фазу до 594 г. Смесь перемешивали магнитной мешалкой до тех пор, пока она не становилась однородной.

После этого масляную и водную фазы объединяли и гомогенизировали, получая однородную эмульсию. Затем к эмульсии мономера добавляли инициатор полимеризации, 0,14 г Vazo® 64 (продукт Du Pont Chemical Company). Эмульсию мономера продували азотом и нагревали от 125 до 130°F, чтобы начать полимеризацию.

Температуру эмульсии поддерживают при 125-130°F до тех пор, пока не завершится полимеризация. Эмульсию охлаждают до комнатной температуры и добавляют при перемешивании 8,0 г

этоксилированного спирта (60% ЕО).

Полимерная эмульсия IV представляет собой обратную полимерную эмульсию, в которой дискретная водная фаза содержит сополимер акриламида (90 мол.%) и хлорида метакриламидопропилтриметиламмония (10 мол.%), приготовленную путем, подобным европейской патентной заявке ЕР 0374457 А2 (пример 16), введенной в настоящем описании в качестве ссылки.

Полимерная эмульсия V представляет собой обратную полимерную эмульсию, в которой дискретная водная фаза содержит сополимер акриламида (70 мол.%) и акрилата аммония (30 мол.%), приготовленную путем, подобным патенту США 5763523 (пример 23), введенному в настоящее описание в качестве ссылки.

Полимерная эмульсия VI представляет собой обратную полимерную эмульсию, в которой дискретная водная фаза содержит сополимер акриламида (90 мол.%) и акрилата натрия (10 мол.%). Она получена путем, подобным патенту США 5548020 (пример 5), введенному в настоящее описание в качестве ссылки.

БГРМ был получен с установки переработки отработанных буровых глинистых растворов в Мехико и обозначен как БГРМ Е. Масло в этом глинистом растворе является маслом дизельного типа. Свойства глинистого раствора показаны в табл.6 ниже. Твердые вещества попадали в две категории: твердые высокой тяжести (ТВТ) и твердые низкой тяжести (ТНТ).

Таблица 6
Отработанный буровой глинистый раствор из Мехико
Название БГРМ	Описание	Масса глинистого раствора (ч/млрд)	Масло ( мас.%)	Вода ( мас.%)	Твердые (об.%)	ТВТ ( мас.%)	ТНТ ( мас.%)
БГРМ Е	Отработанный буровой глинистый раствор на основе дизельного топлива	14,61	40	26,5	33,5	16,71	16,11

Результаты различных обработок БГРМ Е полимерной эмульсией показаны в табл.7.

Таблица 7
Обработка БГРМ Е полимерными эмульсиями III-VI
Пример	БГРМ Е (Г)	Поли. эмульсия	Поли. эмульсия (мл)	Дисп. масло	Дисп. масло (мл)	Вода (мл) **	ПАВ* (мл)		Разделен. фаза	Разделен. фаза (об.%)	Наблюдения
16	60	III	1,5	Дизельное топливо	5	0	0		Масло	12	Ясное четкое разделение фаз, светлое масло
									Вода	28	Прозрачный водный слой
									Твердые	60	Слой уплотненных твердых
17	60	IV	1,5	Дизельное топливо	5	15	3		Масло	22	Ясное четкое разделение фаз, светлое масло
									Вода	27	Мутный белый водный слой
									Твердые	51	Слой уплотненных твердых
1	60	V	1,5	Дизельное топливо	5	15	3		Масло	17	Ясное четкое разделение фаз, светлое масло
									Вода	21	Мутный белый водный слой
									Твердые	62	Умеренно уплотненный слой твердых
1	50	VI	1,5	Дизельное топливо	5	1	3		Масло	12	Ясное четкое разделение фаз, светлое масло
								Вода		33	Прозрачный водный слой
								Твердые		55	Умеренно уплотненный слой твердых
20	60	II	1,5	Дизельное топливо	5	15	3	Масло		17	Ясное четкое разделение фаз, светлое масло
								Вода		31	Прозрачный водный слой
								Твердые		52	Уплотненный слой твердых
* ПАВ'ом была смесь диоктилсульфосукцината (27 мас.%) и дикарбоксиэтилоктадецилсульфосукцинамата (57 мас.%) в 2-пропаноле (16 мас.%.)
** Воду и поверхностно-активное вещество предварительно смешивали перед добавлением к БГРМ.

Результаты показывают, что для отделения различных фаз в БГРМ могут успешно использоваться и катионные, и анионные полимерные эмульсии. Пример 16 показывает также, что разделение масляной и водной фаз может быть результатом использования при обработке только полимерной эмульсии без добавления поверхностно-активного вещества.

Примеры 21-23. Обработка БГРМ с различным маслом

Этот набор примеров показывает, что изобретение может быть использовано для получения разделения твердое-жидкость в БГРМ, состоящих из масел разного типа. Предшествующие примеры 1-20 основывались БГРМ дизельного типа. Другим важным классом масел, используемых для приготовления БГРМ, являются синтетические масла, которые включают парафины и олефины.

Отработанный синтетический буровой глинистый раствор готовили, добавляя твердые вещества низкой тяжести к типичному синтетическому БГРМ на основе олефинового масла. Оригинальный синтетический БГРМ обозначен как БГРМ F, а отработанный синтетический глинистый раствор на масляной основе обозначен как БГРМ G. Свойства глинистого раствора показаны в табл.8.

Таблица 8
Отработанный синтетический буровой глинистый раствор
Название БГРМ	Описание	Масса глинистого раствора (ч/млрд)	Масло ( мас.%)	Вода ( мас.%)	Твердые (об.%)	ТВТ ( мас.%)	ТНТ ( мас.%)
БГРМ F	Синтетический буровой глинистый раствор на масляной основе	13,16	54,0	21,5	24,5	18,14	5,45
БГРМ G	Синтетический буровой глинистый раствор на масляной основе с добавлением LGS						15,0

Полимерная эмульсия VII представляет собой обратную полимерную эмульсию, в которой дискретная водная фаза содержит сополимер акриламида (45 мол.%) и хлорид 2-акрилоилоксиэтилтриметиламмония (55 мол.%) с 10 ч/млн N,N'-метилен-бис-акриламида в качестве разветвляющего агента, приготовленный путем, подобным патенту США 5945404 (пример 3В), введенному в настоящее описание в качестве ссылки. Когда эту полимерную эмульсию предварительно диспергировали в дизельном топливе, она хорошо диспергируется и образует гомогенную композицию.

Результаты различных обработок показаны в табл.9.

Таблица 9
Обработка БГРМ G полимерными эмульсиями III и VII
Пример	БГРМ G (г)	Поли. эмульсия	Поли. эмульсия (мл)	Дисп. масло	Дисп. масло (мл)		Вода (мл)	ПАВ (мл)		Разделен. фаза	Разделен. фаза (об.%)	Наблюдения
21	60	VII	1,5	Дизельное топливо	5		15	3		Масло	16	Ясное четкое разделение фаз, коричневое масло
										Вода	16	Прозрачный водный слой
										Твердые	68	Уплотненный слой твердых
22	60	III	1,5	Дизельное топливо	5		15	3		Масло	18	Ясное четкое разделение фаз, коричневое масло
										Твердые	82	Умеренно уплотненный слой твердых
23	60	III	1,5	Нет	0		15	3		Масло	17	Ясное четкое разделение фаз, коричневое масло
									Твердые		62	Умеренно уплотненный слой твердых

Хорошее разделение твердой и жидкой фаз было достигнуто при использовании двух различных полимерных эмульсий (примеры 21 и 22). Пример 23 показывает, что в некоторых случаях полимерную эмульсию не требуется предварительно диспергировать в масле, и она может быть использована неразбавленной.

Примеры 24-29. Обработка БГРМ с использованием полимерных эмульсий и различных поверхностно-активных веществ

Этот набор примеров показывает, что комбинации полимерной эмульсии и поверхностно-активного вещества могут быть выбраны так, чтобы вызвать в БГРМ селективно или разделение масло-твердые, или разделение масло-вода-твердые.

БГРМ получали с установки переработки буровых глинистых растворов в Соединенных Штатах и обозначали как БГРМ Н. Масло в этом глинистом растворе было маслом синтетического типа. Свойства глинистого раствора показаны в табл.10. Твердые вещества попадали в две категории: твердые высокой тяжести (ТВТ) и твердые низкой тяжести (ТНТ).

Таблица 10
Отработанный синтетический буровой глинистый раствор из Соединенных Штатов
Название БГРМ	Описание	Масса глинистого раствора (ч/млрд)	Масло ( мас.%)	Вода ( мас.%)	Твердые (об.%)	ТВТ ( мас.%)	ТНТ ( мас.%)
БГРМ Н	Синтетический буровой глинистый раствор на масляной основе	13,43	58	17,5	24,5	20,8	2,7

Результаты различных обработок БГРМ Н полимерной эмульсией III и поверхностно-активными веществами показаны в табл.11. В композиции поверхностно-активного вещества показан только поверхностно-активный агент.

Таблица 11
Обработка БГРМ Н полимерной эмульсией III и различными поверхностно-активными веществами
Пример	БГРМ Н (г)	Поли. эмульсия	Поли. эмульсия (мл)	Дисп. масло		Дисп. масло (мл)	Поверхностно-активный агент	ПАВ (мл)	Разделен, фаза	Разделен. фаза (об.%)	Наблюдения
24	81	III	3	Олефин		3	Нет	0	Взвесь масло-твердые	60	Очень грязная взвесь твердых в масле
									Твердые	40	Уплотненный слой твердых
25	81	III	3	Олефин		3	Na дикарбоксиэтилоктадецилсульфосукцинамат	2	Взвесь масло-твердые	70	Очень грязная взвесь твердых в масле
									Твердые	30	Уплотненный слой твердых
26	81	III	3	Олефин		3	Na дициклогексилсульфосукцинат	2	Масло	40	Ясное четкое разделение фаз, слаботемное масло
									Твердые	60	Уплотненный слой твердых
27	81	III	2	Олефин		2	Na диамилсульфосукцинат	3	Масло	35	Ясное четкое разделение фаз, слаботемное масло
									Вода	18	Светлый водный слой
									Твердые	47	Уплотненный слой твердых
28	80	Нет	0		Нет	0	Na дикарбоксиэтилоктадецилсульфосукцинамат	2	Масло	62	Грязное масло
									Твердые	38	Уплотненный слой твердых
29	80	Нет	0		Нет	0	Na дициклогексилсульфосукцинат	2	Масло	51	Грязное масло
									Вода	6	Слабогрязная вода
									Твердые	43	Уплотненный слой твердых
30	80	Нет	0		Нет	0	Na диамилсульфосукцинат	2	Масло	46	Грязное масло
									Вода	15	Слабогрязная вода
									Твердые	39	Уплотненный слой твердых

Приведенные выше примеры показывают, что только особые комбинации полимерной эмульсии и поверхностно-активного вещества приводят к полезным разделениям твердое-жидкость и что ГРМ может быть селективно разделен на фазы или масло-и-твердые, или масло-вода-твердые в зависимости от конкретной комбинации полимерной эмульсии и поверхностно-активного вещества. Использование одного только поверхностно-активного вещества, хотя и делало возможным некоторые улучшения разделения, всегда давало в результате грязную масляную фазу (загрязнение твердыми веществами). Использование полимерной эмульсии в комбинации с определенными поверхностно-активными веществами давало возможность получить и улучшенное разделение, и более чистую извлеченную масляную фазу. Наш опыт показывает, что могут потребоваться различные комбинации полимерной эмульсии и поверхностно-активного вещества для того, чтобы эффективно обработать (т.е. вызвать полезное разделение твердое-жидкость) различные БГРМ в зависимости от состава глинистых растворов.

Описанное и заявленное здесь в формуле изобретение не должно быть ограничено в объеме приведенными здесь конкретными осуществлениями, поскольку эти осуществления предназначены служить иллюстрациями нескольких аспектов изобретения. Любые эквивалентные осуществления подразумеваются попадающими в объем данного изобретения. В самом деле, различные модификации изобретения в дополнение к тем, которые показаны и описаны здесь, должны стать очевидными для специалистов из предшествующего описания. Такие модификации также подразумеваются попадающими в объем прилагаемой формулы изобретения.