[go: up one dir, main page]

RU2313566C2 - Method of increasing viscosity and stability of water-oil emulsions - Google Patents

Method of increasing viscosity and stability of water-oil emulsions Download PDF

Info

Publication number
RU2313566C2
RU2313566C2 RU2005126288/04A RU2005126288A RU2313566C2 RU 2313566 C2 RU2313566 C2 RU 2313566C2 RU 2005126288/04 A RU2005126288/04 A RU 2005126288/04A RU 2005126288 A RU2005126288 A RU 2005126288A RU 2313566 C2 RU2313566 C2 RU 2313566C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
oil
emulsions
viscosity
emulsion
Prior art date
Application number
RU2005126288/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005126288A (en
Inventor
Анна Анатольевна Мананкова (RU)
Анна Анатольевна Мананкова
Зинаида Тихоновна Дмитриева (RU)
Зинаида Тихоновна Дмитриева
Евгени Валерьевна Рыжакова (RU)
Евгения Валерьевна Рыжакова
Original Assignee
Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2005126288/04A priority Critical patent/RU2313566C2/en
Publication of RU2005126288A publication Critical patent/RU2005126288A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2313566C2 publication Critical patent/RU2313566C2/en

Links

Landscapes

  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production.
SUBSTANCE: invention relates to technology of obtaining high-viscosity and stable water-oil emulsions, which are used to increase oil recovery of formation and also in gas production processes. Method according to invention consists in mixing oil lubricant with water taken in amount by 10-25% larger than critical amount of water in emulsion using electromechanical mixer at 2000-2500 rpm for 40-50 min, after which excess water is removed.
EFFECT: simplified technology and avoided use of emulsifying and stabilizing compounds.
1 tbl, 12 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения высоковязких и стабильных водомасляных эмульсий. Водомасляные эмульсии широко используют в технологиях получения топлив, увеличения нефтеотдачи пластов, например, при обработке высоко обводненных коллекторов, нагнетательных и добывающих скважин (Матер. 2-й науч.-практ. конф. «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа». Томск: Изд-во СО РАН, 2001), а также в процессах газодобычи и для временной изоляции проницаемости в призабойной зоне пластов (Патент ЕПВ 1198536).The invention relates to a technology for producing highly viscous and stable water-oil emulsions. Water-oil emulsions are widely used in technologies for producing fuels, increasing oil recovery, for example, in the treatment of highly watered reservoirs, injection and production wells (Mater. 2 nd scientific-practical conference. “Production, preparation, transport of oil and gas.” Tomsk : Publishing House of the SB RAS, 2001), as well as in gas production processes and for temporary isolation of permeability in the bottomhole formation zone (EPO Patent 1198536).

В последние годы структурированные эмульсии используют в технологиях гидравлического разрыва малопроницаемых газо- и нефтенесущих пластов.In recent years, structured emulsions have been used in hydraulic fracturing technologies for low-permeable gas and oil bearing formations.

Вязкость, обеспечивающая структурную, фазовую и механическую устойчивость эмульсий, формируется с помощью дорогостоящих поверхностно-активных веществ (ПАВ), стабилизаторов и зависит от качества, содержания их в составе эмульсий. Например, в способе получения эмульсий состава: 1-70% воды в 30-99% маслянистой жидкости (эфиры, ацетали, диалеилфенолы, углеводороды) используют сложные поверхностно-активные вещества формулы H[CH2CH(R)A]xN(R)[CH2CH(R)A]yH, где R - алифатическая углеводородная группа C12-22; R'=Н или алкил C1-3; А=NH или О; х+у=1-3 (Патент US 6218342, С09К 7/00).The viscosity, providing structural, phase and mechanical stability of emulsions, is formed using expensive surface-active substances (surfactants), stabilizers and depends on the quality, their content in the composition of the emulsions. For example, in the method for producing emulsions with the composition: 1-70% water in 30-99% oily liquid (esters, acetals, dialeylphenols, hydrocarbons), complex surfactants of the formula H [CH 2 CH (R) A] x N (R ) [CH 2 CH (R) A] y H, where R is an aliphatic hydrocarbon group C 12-22 ; R '= H or alkyl C 1-3 ; A = NH or O; x + y = 1-3 (Patent US 6218342, C09K 7/00).

Стабилизацию эмульсионных углеводородных топлив осуществляют в присутствии 0.05-25% ионного или неионного эмульгатора с гидрофильно-липофильным балансом 1-40 (Патент US 6530964, С10L 1/32) или в присутствии эмульгатора на основе поликислотного полимера типа сополимеров олефинов С4-30 с малеиновым ангидридом (Патент US 6419714, С10L 1/32).Emulsion hydrocarbon fuels are stabilized in the presence of a 0.05-25% ionic or nonionic emulsifier with a hydrophilic-lipophilic balance of 1-40 (US Pat. No. 6,530,964, C10L 1/32) or in the presence of an emulsifier based on a polyacid polymer such as C 4-30 olefins with maleic copolymers anhydride (Patent US 6419714, C10L 1/32).

В способе получения эмульсионных топлив состава УВ: вода = (60:40)-(98:2) с вязкостью 100 сП (0.1 Па·с) в качестве эмульгаторов используют низшие алкиламины в сочетании с оксидом этилена (Патент US 5993495, С10L 1/32), неорганические соединения, содержащие Na, Mg, Са, Cl (Патент US 6296676, С10L 1/12), NaOH и CaCl2 (Патенты US 6066186, 6030424, С10L 1/32).In the method of producing emulsion fuels of the composition HC: water = (60:40) - (98: 2) with a viscosity of 100 cP (0.1 Pa · s), lower alkyl amines in combination with ethylene oxide are used as emulsifiers (Patent US 5993495, С10L 1 / 32), inorganic compounds containing Na, Mg, Ca, Cl (Patent US 6296676, С10L 1/12), NaOH and CaCl 2 (Patents US 6066186, 6030424, С10L 1/32).

Вязкость многофазовых эмульсий типа масло/вода/масло на основе углеводородного сырья, воды и эмульгаторов дополнительно стабилизируют дисперсными веществами, например углеродом (Заявка ЕПВ 1111027, С10L 1/32), органофильными глинистыми минералами и коксом (Патенты US 6150425, 6069178, A61К 9/113, В01F 3/00 соответственно).The viscosity of multi-phase oil / water / oil emulsions based on hydrocarbon feedstocks, water and emulsifiers is further stabilized by dispersed substances, for example carbon (EPO Application 1111027, C10L 1/32), organophilic clay minerals and coke (Patents US 6150425, 6069178, A61K 9 / 113, B01F 3/00, respectively).

Вязкость горючей эмульсии вода/углеводороды (керосин, бензин) с отношением вода/УВ=(5-35):(95-65) регулируют определенным содержанием парафинов, а также растительных, животных или синтетических масел (Заявка FR 2842820, С10L 1/32).The viscosity of a combustible water / hydrocarbon emulsion (kerosene, gasoline) with a water / HC ratio of (5-35) :( 95-65) is controlled by a certain content of paraffins, as well as vegetable, animal or synthetic oils (Application FR 2842820, С10L 1/32 )

В способе приготовления водомасляной эмульсии и стабилизации ее вязкости используют насыщенные и жирные ненасыщенные спирты и кислоты, насыщенные и ненасыщенные углеводороды (Заявка DE 19859054, C02F 3/02). Для стабилизации водно-эмульсионных топлив на основе нефтяных остатков предложен полиэтоксилат нонилфенола, а в качестве термостабилизатора этих эмульсий - дигидрооксиэтиловый глицинат говяжьего жира при содержании этих соединений в эмульсии от 1.0 до 5.0% (Патент US 6187063, С10L 1/22; Заявка Франции 2801057, С10L 1/32).In the method for preparing a water-oil emulsion and stabilizing its viscosity, saturated and fatty unsaturated alcohols and acids, saturated and unsaturated hydrocarbons are used (Application DE 19859054, C02F 3/02). Nonylphenol polyethoxylate was proposed to stabilize water-emulsion fuels based on oil residues, and beef tallow dihydrooxyethyl glycinate was used as thermostabilizer of these emulsions when the content of these compounds in the emulsion was from 1.0 to 5.0% (US Patent 6187063, С10L 1/22; French application 2801057, C10L 1/32).

Например, буровой раствор на водно-углеводородной основе с гидрофобными свойствами стабилизируют карболигносульфонатом при содержании его в эмульсии от 11.0 до 21.3% (Патент RU 2238297, С09К 7/06).For example, a water-hydrocarbon-based drilling fluid with hydrophobic properties is stabilized by carbolignosulfonate when it is contained in the emulsion from 11.0 to 21.3% (Patent RU 2238297, C09K 7/06).

С целью расширения диапазона работоспособности эмульсии обратного типа на основе битума (19.0-98.0%) и воды (1.0%) к ней добавляют тяжелую пиролизную смолу в количестве от 1.0 до 80.0% (Патент РФ 2194062, С08L 95/00).In order to expand the working range of an inverse emulsion based on bitumen (19.0-98.0%) and water (1.0%), heavy pyrolysis resin is added to it in an amount of 1.0 to 80.0% (RF Patent 2194062, С08L 95/00).

С помощью стабилизирующих соединений на основе эфиров многоатомных спиртов и высокомолекулярных фракций синтетических жирных кислот разработаны термоустойчивые до 190°С инвертные эмульсии для бурения и капитального ремонта скважин (Нефтепереработка и нефтехимия, 2003, с.195).Using stabilizing compounds based on esters of polyhydric alcohols and high molecular weight fractions of synthetic fatty acids, invert emulsions that are heat-resistant up to 190 ° C have been developed for drilling and overhauls (Oil Refining and Petrochemicals, 2003, p. 195).

Соли углеводородзамещенной (8-400 атомов С) янтарной кислоты или ее ангидрид и аммоний или амин при концентрациях 0.01-15.0% повышают термоустойчивость эмульгированных смесей водно-топливных композиций и улучшают процесс их горения (Патент US 6648929, С10L 1/22).Salts of hydrocarbon-substituted (8-400 C atoms) succinic acid or its anhydride and ammonium or amine at concentrations of 0.01-15.0% increase the thermal stability of emulsified mixtures of water-fuel compositions and improve their combustion process (Patent US 6648929, С10L 1/22).

Вязкую эмульсию для выделения углеводородов из подземных образований стабилизируют твердой добавкой, например, частицами глин, кварца, гипса, полевого шпата, угольной пыли, асфальтенов и полимеров (Патент US 5910467, С09К 3/00).A viscous emulsion for the separation of hydrocarbons from underground formations is stabilized by a solid additive, for example, particles of clays, quartz, gypsum, feldspar, coal dust, asphaltenes and polymers (US Pat. No. 5,910,467, C09K 3/00).

Вязкость эмульсии воды в нефтяном масле стабилизируют жидким каучуком или латексом сополимера диеновых, винильных или диеновых и винильных мономеров с карбоксилсодержащими мономерами (Патент RU 2121495, С10М 173/00). Стабилизирующее вещество берут в количестве 0.3-5.0% от веса масла, считая на сухое вещество, при весовом соотношении масла и воды 20:80-80:20 и содержании соединения металла второй или третьей групп 0.09-3.5% от веса масла. Стабилизатор используют в смеси с поверхностно-активным веществом, взятым в количестве 0.5-3.0% от веса масла. Все области применения эмульсий включают режимы их эксплуатации, характеризующиеся высокими термомеханическими нагрузками (деформациями). В большинстве случаев, особенно при содержании воды в нефтепродуктах более 30%, эмульсии разрушаются при деформациях. Поэтому количественной оценкой стабильности структуры и фазового состава эмульсий является динамическая вязкость.The viscosity of the water emulsion in petroleum oil is stabilized by liquid rubber or latex copolymer of diene, vinyl or diene and vinyl monomers with carboxyl-containing monomers (Patent RU 2121495, C10M 173/00). The stabilizing substance is taken in an amount of 0.3-5.0% by weight of the oil, based on dry matter, with a weight ratio of oil and water of 20: 80-80: 20 and a metal compound of the second or third groups 0.09-3.5% by weight of the oil. The stabilizer is used in a mixture with a surfactant taken in an amount of 0.5-3.0% by weight of oil. All applications of emulsions include their operating modes, characterized by high thermomechanical loads (deformations). In most cases, especially when the water content in oil products is more than 30%, emulsions are destroyed by deformation. Therefore, the dynamic viscosity is a quantitative assessment of the stability of the structure and phase composition of emulsions.

Анализ патентов показывает, что для предотвращения процесса разрушения эмульсий в их состав вводят сложные смеси синтетических стабилизирующих соединений в количестве от 0.3 до 80 мас.% в сочетании с эмульгаторами.An analysis of patents shows that in order to prevent the process of destruction of emulsions, complex mixtures of synthetic stabilizing compounds are introduced into their composition in an amount of 0.3 to 80 wt.% In combination with emulsifiers.

По технической сущности к предлагаемому способу повышения вязкости и стабильности водомасляных эмульсий наиболее близок способ стабилизации эмульсии воды в нефтяном масле по патенту RU 2121495. Недостаток способа заключается в повышенном содержании в эмульсии и малой эффективности стабилизирующей композиции на основе каучука или латекса сополимера диеновых, виниловых мономеров с карбоксилсодержащими мономерами, а также в дополнительном содержании металла второй или третьей групп и эмульгатора, что в сумме составляет до 11.5 мас.%.According to the technical nature of the proposed method for increasing the viscosity and stability of water-oil emulsions, the closest method is to stabilize the water emulsion in oil oil according to patent RU 2121495. The disadvantage of this method is the increased content in the emulsion and low efficiency of the stabilizing composition based on rubber or latex of a copolymer of diene, vinyl monomers with carboxyl-containing monomers, as well as in the additional metal content of the second or third groups and emulsifier, which in total amounts to 11.5 wt.%.

Задачей изобретения являлась разработка технологически простого и эффективного способа получения водомасляных эмульсий с более высокой вязкостью и стабильностью без применения эмульгирующих и стабилизирующих соединений.The objective of the invention was to develop a technologically simple and effective method for producing water-oil emulsions with higher viscosity and stability without the use of emulsifying and stabilizing compounds.

Технический результат достигается тем, что нефтяное масло типа 5W40, 10W30, М8В, «Камаз», «Автол», И-12 - И-40, «Rimula D» Shell и воду в избытке на 10-25% по отношению к максимальному экспериментально определенному количеству воды для каждого типа масла без добавления специальных эмульгаторов и стабилизаторов смешивают с помощью электромеханического смесителя при 2000-2500 об/мин в течение 40-50 минут. После удаления свободной (неэмульгированной) воды из реактора получают эмульсии с динамической вязкостью, соответственно в 3-6 раз превышающей вязкость эмульсий с таким же содержанием в них воды, но полученных без избытка воды. Стабильность эмульсий характеризуют количественно методом динамической вискозиметрии при скоростях деформационного сдвига от 0.16 до 1312 с-1. Напряжение сдвига и вязкость эмульсий определяют с помощью прибора «Реотест-2». Средние значения реологических характеристик эмульсий, полученных на основе масел 5W40 и 10W30, приведены в таблице.The technical result is achieved by the fact that petroleum oil of the type 5W40, 10W30, M8V, Kamaz, Avtol, I-12 - I-40, Rimula D Shell and excess water by 10-25% relative to the maximum experimentally a certain amount of water for each type of oil without the addition of special emulsifiers and stabilizers is mixed using an electromechanical mixer at 2000-2500 rpm for 40-50 minutes. After removal of free (non-emulsified) water from the reactor, emulsions with a dynamic viscosity of 3-6 times the viscosity of emulsions with the same water content, but obtained without excess water, are obtained. The stability of emulsions is characterized quantitatively by the method of dynamic viscometry at strain shear rates from 0.16 to 1312 s-1. The shear stress and viscosity of the emulsions are determined using a Reotest-2 device. The average values of the rheological characteristics of emulsions based on 5W40 and 10W30 oils are shown in the table.

Как видно из примеров с увеличением избытка воды до 20-24% (примеры 1-5), введенной в процесс эмульсации, содержание воды в эмульсиях уменьшается, а их динамическая вязкость при этом стремительно возрастает до 232-331 Па·с против значений 41-72 Па·с вязкости для эмульсий, полученных в условиях расчетного количества воды. Высоковязкие эмульсии текут при высоких предельных сдвиговых деформациях - 300 Па. Вязкость эмульсий не изменяется при нагревании их до 60-70°С. С уменьшением избытка воды ее содержание в эмульсиях увеличивается, а вязкость приближается к значениям, близким для эмульсий, полученных без избытка воды.As can be seen from the examples with an increase in excess water to 20-24% (examples 1-5) introduced into the emulsion process, the water content in the emulsions decreases, and their dynamic viscosity rapidly increases to 232-331 Pa · s against 41- 72 Pa · s viscosity for emulsions obtained under the conditions of the calculated amount of water. High viscosity emulsions flow at high ultimate shear deformations - 300 Pa. The viscosity of the emulsions does not change when they are heated to 60-70 ° C. With a decrease in excess water, its content in emulsions increases, and the viscosity approaches values close to those for emulsions obtained without excess water.

Разработанный способ увеличения вязкости и стабильности водомасляных эмульсий технологичен, не отягощен применением дорогостоящих, токсичных реагентов. В техническом и экономическом отношении способ многократно эффективнее прототипа.The developed method for increasing the viscosity and stability of water-oil emulsions is technologically advanced, not burdened by the use of expensive, toxic reagents. In technical and economic terms, the method is many times more effective than the prototype.

ТаблицаTable Вязкость эмульсии на основе масла 10W30 в зависимости от способа ее полученияThe viscosity of an emulsion based on 10W30 oil, depending on the method of its preparation № примераExample No. Количество воды, взятое в эмульсацию, мас.%The amount of water taken in the emulsion, wt.% Количество воды, вошедшее в эмульсию, мас.%The amount of water included in the emulsion, wt.% Вязкость эмульсии, полученной в избытке воды, Па·сThe viscosity of the emulsion obtained in excess water, Pa · s № примераExample No. Вязкость эмульсии, полученной с расчетным количеством воды, Па·сThe viscosity of the emulsion obtained with the calculated amount of water, Pa · s 1one 86.086.0 62.362.3 232.4232.4 14fourteen 40.640.6 22 85.785.7 65.465.4 323.6323.6 15fifteen 55.855.8 33 85.685.6 64.964.9 330.8330.8 1616 52.652.6 4four 85.585.5 63.263.2 349.3349.3 1717 75.975.9 55 85.485.4 63.163.1 344.6344.6 18eighteen 71.571.5 66 85.085.0 71.071.0 357.0357.0 1919 73.673.6 77 84.784.7 72.072.0 331.0331.0 20twenty 86.086.0 88 84.584.5 76.276.2 340.0340.0 2121 105.2105.2 99 84.084.0 78.578.5 346.0346.0 2222 190.0190.0 1010 83.083.0 80.380.3 405.0405.0 2323 297.3297.3 11eleven 82.982.9 81.081.0 389.7389.7 2424 378.0378.0 1212 82.782.7 82.082.0 548.5548.5 2525 451.0451.0 1313 82.582.5 82.582.5 595.0595.0 2626 595.0595.0

Claims (1)

Способ повышения вязкости и стабильности водомасляных эмульсий смешением нефтяного масла и воды, отличающийся тем, что нефтяное смазочное масло и воду, взятую на 10-25% больше критического количества воды в эмульсии, смешивают при 2000-2500 об/мин в течение 40-50 мин, после чего избыток воды удаляют.A method of increasing the viscosity and stability of water-oil emulsions by mixing oil oil and water, characterized in that oil lubricating oil and water taken 10-25% more than the critical amount of water in the emulsion are mixed at 2000-2500 rpm for 40-50 minutes then excess water is removed.
RU2005126288/04A 2005-08-18 2005-08-18 Method of increasing viscosity and stability of water-oil emulsions RU2313566C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126288/04A RU2313566C2 (en) 2005-08-18 2005-08-18 Method of increasing viscosity and stability of water-oil emulsions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126288/04A RU2313566C2 (en) 2005-08-18 2005-08-18 Method of increasing viscosity and stability of water-oil emulsions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005126288A RU2005126288A (en) 2007-02-27
RU2313566C2 true RU2313566C2 (en) 2007-12-27

Family

ID=37990348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005126288/04A RU2313566C2 (en) 2005-08-18 2005-08-18 Method of increasing viscosity and stability of water-oil emulsions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2313566C2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2121495C1 (en) * 1997-07-03 1998-11-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Элана" Method of forming aqueous emulsion in mineral oil

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2121495C1 (en) * 1997-07-03 1998-11-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Элана" Method of forming aqueous emulsion in mineral oil

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005126288A (en) 2007-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11473005B2 (en) In-situ emulsification and viscosity increase system with high phase change point and application thereof in water-flooding oil reservoir
Paswan et al. Development of environment-friendly oil-in-water emulsion based drilling fluid for shale gas formation using sunflower oil
US2946746A (en) Oil-external emulsion drilling fluids
US4421656A (en) Silicone emulsifier composition, invert emulsions therefrom and method therefor
Fu et al. Stabilization of water-in-octane nano-emulsion. Part I: Stabilized by mixed surfactant systems
Al-Sabagh et al. Investigation of kinetic and rheological properties for the demulsification process
AU2002246768B2 (en) Invert emulsion drilling fluids and muds having negative alkalinity and elastomer compatibility
RU2336291C1 (en) Emulsifing and stabilising agent for invert emulsions and method of preparation of invert emulsion drill mud on its basis
Cao et al. Effects of surfactant molecular structure on the stability of water in oil emulsion
JPH0686593B2 (en) Drilling fluid composition
CA3089245C (en) Maleated amido-amine reaction product-containing emulsifiers and drilling fluids comprising the same
CN104870598A (en) Environmentally Friendly Solvent System/Surfactant System for Drilling Fluids
US5004479A (en) Methanol as cosurfactant for microemulsions
RU2539484C1 (en) Emulsion formulation for water suppression, conformance control and well killing
RU2231534C2 (en) Drilling fluid and a method for preparation thereof
CN103265816A (en) Low-softening-point emulsified asphalt for drilling fluid and preparation method thereof
DE3124675A1 (en) EMULSION CRUSHER AND METHOD FOR BREAKING EMULSIONS
RU2313566C2 (en) Method of increasing viscosity and stability of water-oil emulsions
CN112877112A (en) Efficient lubricating oil demulsifier and production method thereof
WO1993007238A1 (en) Emulsification system for light fuel oil emulsions
RU2414290C1 (en) Emulsifier of return water-oil emulsions
CN114605973A (en) Oil-based drilling fluid with high density and high dynamic-plastic ratio
RU2313567C2 (en) Stable water-oil emulsion
CN113004876B (en) Carbon dioxide/calcium oxide responsive emulsifier, reversible emulsion and reversible drilling fluid, and preparation and application thereof
CN118027923B (en) Maleated fatty acid and derivative composition thereof and ultrahigh-temperature oil-based drilling fluid

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080819