NO332918B1 - Kjemisk sammensetning omfattende emulgert blanding, fremgangsmate for a fremstille en mikroemulsifisert godt rensende sammenheng. - Google Patents

Abstract

Det omtales syrebaserte mikroemulsjoner omfattende vann, en syreblanding, en anionisk surfaktant, en ikke-ionisk surfaktant, et ko-løsningsmiddel og et oksidasjonsmiddel. Mikroemulsjonene er særlig velegnet til å rengjøre oljeslam og rester av borevæskeslam fra brønnkutting, brønnformasjoner og ned-i-hullsutstyr og overflatebasert oljebore- og produksjonsutstyr.

Description

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kjemisk sammensetning omfattende en emulgert blanding slik det er angitt i innledningen i krav 1, samt en fremgangsmåte for å fremstille en mikroemulsifisert godt rensende sammensetning slik det er angitt i innledningen i krav 25.

Oppfinnelsens bakgrunn

Det vurderes at denne oppfinnelse vil kunne anvendes i kompletteringsfasen av olje- og gassbrønner, noe som krever anvendelse av stort sett kompletterings-og/eller pakningsfluider som er uten faste stoffer. Dersom det er faste stoffer tilstede i fluidet kan disse medføre alvorlig skade på produksjonsformasjonen ved at formasjonens porerom eller perforeringer og kanaler som er frembrakt for å muliggjøre at fluid kan strømme mellom formasjonen og brønnboringen, plugges igjen, tilstoppes. Faststoffer i et pakningsfluid vil til slutt felle ut på pakningen, noe som gjør det vanskelig å tilkoble eller frakoble rør fra pakningen, noe som fører til en kostbar brønnoverhaling. For å opprettholde et fluid uten faststoffer må overflateutrustningen, brønnboringen, foringen og lignende rengjøres før den tørrstoffrie paknings- eller kompletteringsfluidet introduseres i brønnboring.

Miljøvernreguleringer, som styrer deponeringen av borefluider i olje- og gass-brønner, er blitt mer og mer restriktive. Slike reguleringer har begrenset anvendelsen av konvensjonelle oljebaserte borevæsker ("OBM") som er basert på petroleumsprodukter så som diesel eller mineraloljer og har ført til at det er blitt utviklet syntetiske borevæsker ("SBM"). Syntetiske borevæsker er sikrere for arbeidernes helse og for miljøet. SBM-væskene er lettere bionedbrytbare og lettere dispergerbare i sjøvann eller saltvann, enn tradisjonelle oljebaserte borevæsker. Imidlertid er de vanskeligere å fjerne fra boreutrustningens metalloverflater. Betegnelsene "olje" og "petroleum" som anvendes i hele denne beskrivelse og i patentkravene, skal innbefattes av deres syntetiske ekvivalenter som anvendes lunder brønnboringsoperasjoner, SBM-væsker, etc.

Det er utviklet enkelte løsningsmiddelblandinger i et forsøk på å fjerne SBM-væsker under fluidfortrengning og under brønnrengjøringsprosesser, som omtalt i US-patentskrift 5.678.631 (Salisbury et al 1997 og andre). Imidlertid er restforurensningene vanskelige å fjerne som følge av at eventuelle medfølgende tørrstoffer eller metalloverflater er belagt med en film av et klebrig syntetisk basert fluid. I enkelte brønner bygger tørrstoffer seg opp på forings-røret. Parafintørrstoffer bidrar i enkelte tilfeller til den oppbygning av faste stoffer og kan være vanskelig å fjerne.

Tidligere rengjøringsoperasjoner, som typisk er utført under fortrengnings-prosesser, gjorde anvendelse av ulike overflateaktive stoffer og/eller løsnings-midler for fjerning av borevæsker og for rengjøring av bore- og brønnbore-utstyret. US-patentskrifter (4.453.598 (Singer et al., 12. juni 1984); 4,474,240 (Oliver, et al., 2. oktober 1984); 4.528.102 (Oliver et al., 9. juli 1985); 4.588.445 (Oliver et al., 13. mai 1986); og 4.592.425 (Oliver et al., 3. juni 1986) omtaler prosesser for rengjøring av borevæsker fra boresystemer under anvendelse av overflateaktive midler/surfaktanter og en alkohol. Kombinasjonene av alkoholer og overflateaktive stoffer som er omtalt, har en lang rekke ulemper ved de kun er overflateaktive og ikke destabiliserer den oljebaserte borevæskeemulsjon i OBM-væsken. Derfor blir rengjøringen ineffektiv siden den krever at oljen fra OBM- eller SBM-væsken blir fysisk absorbert eller emulgert i rengjørings-løsningen. Disse kombinasjonene er også mindre effektive til å fjerne syntetiske borevæsker fra boreutstyr og brønnboringer. Strengt løsningmiddelbaserte eller strengt vannbaserte formuleringer lider av denne mangel.

Det vurderes videre at de syrebaserte mikroemulsjoner som beskrives heri kan anvendes for rengjøring av OBM- og SBM-borekutt. Under boreprosessen dannes det store mengder borekutt (spon) som bringes til overflaten når OBM-eller SBM-væsken returneres til overflaten. Disse borekutt er belagt med oljeaktig OBM- eller SBM-emulsjoner og må deponeres på en miljømessig forsvarlig måte. De nåværende miljørestriksjoner begrenser operatørene til et lite antall deponeringsmuligheter innbefattende, men ikke begrenset til landbruk, termisk desorpsjon, en omfattende bionedbrytning, solidifisering og borekuttinjeksjon. Det er miljømessig akseptabelt å vaske borekutt, men er ikke gjennomførbart siden de nåværende vaskekjemikalier ikke kan fjerne hovedmengden av olje fra OBM-kutting.

Under utforskningen av de syrebaserte mikroemulsjoner som beskrevet i foreliggende søknad, har det vist seg at slike syrebaserte mikroemulsjoner anvendt i en vannvaskeoperasjon destabiliserer OBM- og SBM-væsker og deres emulsjoner som belegger kuttingoverflaten og vannfukter tørrstoffene, noe som muliggjør en lettvint separasjon av olje, vann og borekutt. Deretter kan oljen resirkuleres tilbake til operasjonene, vannet kan resirkuleres for ny anvendelse, og de rensede faststoffer vil være klar for deponering på en ikke-restriktiv miljømessig forsvarlig måte.

Det vurderes videre at oppfinnelsen kan anvendes til rengjøring av overflaten på oljefeltutrustning innbefattende, men ikke begrenset til, lagertanker, sand-fjerningsutrustning, produsert sand og urenheter og raffinerislam. Etter at boreprosessen er fullført fører produksjonen av råoljehydrokarboner til produksjon av sand, skitt, leire og faststoffer i ulike blandinger. Disse faststoffer er naturlige i det underjordiske miljø og holdes generelt i suspensjon i en olje-ekstern emulsjon som produseres naturlig som en del av produksjonsprosessen. Disse faststoffer er uønsket og fjernes ved flere metoder som er velkjent innenfor industrien. Disse metoder innbefatter, men er ikke begrenset til, kjemisk emulsjonsnedbrytning, mekanisk separasjon, filtrering, sentrifugering, og anvendelse av hydrosykloner og gravitasjonsseparasjon. Under utforskningen av de syrebaserte mikroemulsjoner ifølge foreliggende oppfinnelse, har det vist seg at denne oppfinnelse har fordeler som en emulsjonsnedbryter, faststoffukter, sandrenser og som tankrengjøringsmiddel under råoljeoperasjoner på overflaten.

Mikroemulsjoner er rengjøringsblandinger som generelt omfatter en kontinuerlig fase av minst én vandig overflateaktiv komponent og en dispergert fase av én eller flere vannublandbare bestanddeler, så som olje, fettalkoholer og/eller terpentiner. Det er kjent at systemer som omfatter et overflateaktivt stoff, vann og disse vannublandbare bestanddeler kan innta forskjellige fasestrukturer. Tre fasetyper som omfatter overflateaktivt stoff og vann, er generelt velkjent: en st a vf ase, den laminære fase og den sfæriske micellefase.

I den kuleformige micellefase innstilles de overflateaktive molekylene seg i kuleform (sfærer) med en diameter tilnærmet to ganger molekylets lengde. For anioniske overflateaktive stoffer som er vanlig i bruk, har disse strukturer en diameter på mindre enn 10 nm. Systemer som oppviser denne fasestruktur er klare, har en viskositet tilsvarende som for vann og kan ikke suspendere partikler.

Stavfasen kan betraktes som en kuleformig fase, som er ansporet til å vokse langs en dimensjon. Det er kjent at denne kan frembringes ved tilsats av olje. Typisk vokser stavene til svært store dimensjoner som fører til sterkt viskøse løsninger. Selv om viskositeten til disse systemene er høy, vil suspenderte partikler til slutt faseseparere.

Den laminære fase er (antas å være)karakterisert vednærværet av omfattende bisjikt av innrettede overflateaktive molekyler separert av vannsjikt. Disse systemer har generelt lavere viskositet enn stavfasesystemene, de kan være opake og kan suspendere partikler. Når en olje eller et løsningsmiddel tilsettes til et system av overflateaktivt stoff (surfaktant) og vann, kan oljen bli igjen i en separat fase eller utgjøre en del av en blandingsfase. De såkalte mikroemulsjoner antas å være olje-i-vann-emulsjoner hvori de dispergerte oljedråper er tilstrekkelig små til at det frembringes et hovedsakelig synlig klart system. Disse systemer har en lav viskositet og vil ikke suspendere partikler, men skiller seg fra de sfæriske miceller ved at de oppviser lav grenseflatespenning i nærvær av andre oljeaktige materialer så som oljebaserte borevæsker. Det antas at den lave overflatespenning muliggjør at mikroemulsjonene spontant emulgerer tilsatte oljeaktige materialer noe som gir en særlig rengjøringsfordel sammenlignet med sfæriske miceller.

Slik det skal forstås har mikroemulsjoner en tilsvarende totalsammensetning som stavmicellesystemene som kan frembringes ved å tilsette olje til et sfærisk micellesystem, men har fullstendig forskjellig fasestruktur og distinkte fysiske egenskaper. Det antas at i mikroemulsjonene vil den dispergerte oljefase segregere indiskrete sfæriske dråper som hver stabiliseres av et overflateaktivt skall, mens i stavfasen blir oljefasen blandet med surfaktanten til dannelse av en sylindrisk blandet micellestruktur.

Patentskriftene GB-2190681 (Colgate, 1987) og EP-316726 (Colgate, 1987) omtaler systemer som omfatter både anioniske og ikke-ioniske overflateaktive stoffer sammen med en ko-surfaktant, et vannublandbart hydrokarbon så som en oljeaktig parfyme og vann. Overflateaktive stoffer kan omfatte utelukkende anionisk overflateaktive stoffer, selv om blandinger av anioniske og ikke-ioniske stoffer foretrekkes. Ifølge disse beskrivelser (se GB-2190681), side 5, liner 31 osv.) er ko-surfaktanten essensiell ved at i fravær av denne bestanddel vil surfaktantene og hydrokarbonet danne en ikke-mikroemulsjonsfasestruktur. Velegnede ko-surfaktanter er sagt å innbefatte glykol eterløsningsmidler så som butylkarbitol, som er blandbart med vann, og butylcellosolv som er sterkt vannløselig.

GB-patentskrift 2144763 (P&G, 1983) vedrører mikroemulsjonssystemer som inneholder magnesiumsalter. Eksempler demonstrerer at vandige væske-blandinger kan fremstilles med anioniske overflateaktive stoffer alene og med blandinger av anioniske og ikke-ioniske overflateaktive stoffer.

US-patentskrift 4.511.488 (Penetone, 1985) vedrører blandinger som er beskrevet som klare strømbare (flowable) bestanddeler og som omfatter 10-60 vekt% d-limonen (en sitrusolje), og 10-30 vekt% surfaktant, og 2-7 vekt% vann, i nærvær av et bindingsmiddel så som et glykoleterløsningsmiddel, særlig butylkarbitol. Det har vist seg ved eksperimenter at disse blandinger er ustabile og faseseparerer hurtig ved henstand. Det skal herved refereres til omtalen i de ovennevnte publikasjoner og patenter.

Fra det ovennevnte vil det sees at mikroemulsjoner generelt omfatter vann, en surfaktantblanding, en olje og et løsningsmiddel. Surfaktantene er typiske blandinger av anioniske og ikke-ioniske surfaktanter. Oljen er generelt en parfymeolje, så som d-limonen. Ko-løsningsmidlet blir ofte betegnet som koblingsmidlet og er generelt en glykoleter.

Det er ikke kjent tidligere arbeider som har frembrakt stabile syrebaserte mikroemulsjoner som egner seg til rengjøringsoperasjoner så som i olje-feltbehandlinger som her er beskrevet.

Oppsummering av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en kjemisk sammensetning omfattende en emulgert blanding av fra 10 til 70 vekt% vann; fra 1 til 40 vekt% surfaktant, hvor surfaktanten omfatter en kombinasjon av 1 til 25 vekt% ikke-ionisk surfaktant og 1 til 25 vekt% anionisk surfaktant; fra 0,5 til 40 vekt% oppløsningsmiddel, kjennetegnet ved at sammensetningen omfatter fra 1 til 60 vekt% av en syreblanding omfattende to eller flere syrer valgt blant gruppen som består av saltsyre, fosforsyre, svovelsyre, hydrofluorsyre, ammoniumbifluorid, nitrogensyre, sitronsyre, oksalsyre, maleinsyre, eddiksyre, maursyre, malisk syre, glutarsyre eller glutaminsyre, og blandinger derav.

Ytterligere utførelser av dette aspekt er angitt i kravene 2-24. Spesielt tilveiebringes en mikroemulsjon av et syrebasert kjemisk additiv for rengjøring av brønnboringer, formasjonskutting og tilhørende utstyr. Mikroemulsjonen omfatter en emulgert blanding av vann, en syreblanding, en anionisk surfaktant, en ikke-ionisk surfaktant, et ko-løsningsmiddel, et løsningsmiddel og eventuelt et oksidasjonsmiddel.

Mikroemulsjoner fremstilles ut i fra disse ingrediensene ved at ingrediensene blandes i et konvensjonelt blandeapparat med medium eller høy skjærkraft slik det er vanlig innenfor kjemisk industri. Fortrinnsvis blandes vannet, syren, surfaktantene og ko-løsningsmidlene først med skjærkraft for å frembringe en mellomblanding, før løsningsmidlet og andre bestanddeler tilsettes, og løs-ningsmidlet eller oljen tilsettes generelt til slutt. Det har blitt fremstilt utmerkede mikroemulsjoner med løsningsmiddeladdisjon forut for den mikroemulgerende surfaktant. Resultatet er en hovedsakelig klar (fravær av tilsatte fargestoffer) oljeintern mikroemulsjon i motsetning til en konvensjonell opak eller translucent homogen blanding av løsningsmiddel og vann som vanligvis betegnes som en "regulær" eller vannintern emulsjon.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en fremgangsmåte for å fremstille en mikroemulsifisert godt rensende sammensetning omfattende å sammenblande med kontinuerlig miksing fra 10 til 70 vekt% vann, fra 1 til 60 vekt% syreblanding omfattende to eller flere syrer valgt blant gruppen som består av saltsyre, fosforsyre, svovelsyre, hydrofluorsyre, ammonium bifluorid, nitrogensyre, sitronsyre, oksalsyre, maleinsyre, eddiksyre, fumarsyre, maleinsyre, glutarsyre eller glutaminsyre, og blandinger derav, fra 1 til 25 vekt% ikke-ionisk surfaktant, fra 1 til 25 vekt% anionisk surfaktant og fra 1 til 25 vekt% av et ko-oppløsningsmiddel for å tilveiebringe en første intermediat blanding; og tilsette til nevnte første intermediate blanding, med kontinuerlig miksing, fra 0,5 til 40 vekt% oppløsningsmiddel og fra 0,05 til 1 vekt% oksiderende middel, basert på den finale vekt av nevnte emulsjon, og fortsette blanding inntil nevnte komponenter utgjør en mikroemulsjon.

De syrebaserte mikroemulsjonsblandinger kan benyttes for rengjøring av brønnboresystemer innbefattende borevæskesjakter (pits), overflate utstyr, nedihullsutstyr, brønnkutting og brønnboringer.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Brønnborefluider og brønnsystemer og utrustning blir forurenset med bore-væsketyngdestoffer, slam, parafin, borkronefinstoffer, rørgjengesmøremidler, faststoffer avsatt på foringsrørog andre borerester. In situ-dannete emulsjoner av petroleumsbaserte komponenter og vann så vel som emulsjoner introdusert med OBM- eller SBM-borevæsker, vil ofte belegge disse rester. Når det bores med OBM- eller SBM-væsker, blir faststoffene tilstede generelt betegnet "olje-fuktet" (oil wet). Partiklenes oljefuktingsegenskaper er foretrukket for å frembringe tyngde, smøreemne, filterkakedeponering, skiferstabilitet og fjerning av kutting. Imidlertid foretrekkes det, og det er ofte nødvendig, at brønnsystemet rengjøres for brukte borevæsker og borevæskefaststoffer, oljer og andre borerester som del av kompletteringsprosessen. Under brønnrengjørings-operasjoner foretrekkes det at disse faststoffer er vannfuktbare for å lette fjerningen og for å frembringe en grundig rengjøring. Når faststoffene og restene er fjernet kan en faststoffri komplettering- og/eller pakningssaltløsning introduseres inn i brønnhullet. I enkelte tilfeller må faststoffene og restene fjernes og overflatene holdes vannfuktet når det anvendes sementering for å separere soner eller stabilisere rørene (tubulars). Etter komplettering kan det fra tid til annen være ønskelig å rengjøre brønnsystemet på nytt.

Foreliggende oppfinnelse frembringer et kjemisk tilsatsstoff av en syre basert mikroemulsjon og en fremgangsmåte for anvendelse av denne til rengjøring av en brønnboring og dens tilhørende overflate- og nedihullsutstyr. I den foretrukne utførelse tilsettes mikroemulsjonen til brønnen etter at hovedfjerningen av OBM- eller SBM-væskene og andre løse rester ved vannspyling eller andre metoder som er kjent innen for industrien. Emulsjonene anvendes fortrinnsvis i en ufortynnet 100% aktiv tilstand, men kan om ønskelig fortynnes. Mikroemulsjonen har den fordelaktige egenskap at den destabiliserer rester av oljebore-væskeemulsjoner og vannfukter de fjernede faststoffer simultant. Dagens konkurransedyktige produkter destabiliserer ikke restoljeborevæskeemulsjoner, men prøver ganske enkelt å solvatisere eller vaske faststoffene. Det antas at mikroemulsjonen ifølge foreliggende oppfinnelse utfører to nøkkelroller. Den ene er destabilisering av de in situ-dannete og menneskefremtilte oljeeksterne emulsjoner (innbefattende syntetisk olje i SBM-væsker) ved syrenøytralisasjon av stabiliseringsmidlene som føres gjennom oljesjiktet av mikroemulsjonen. Det er en viktig nyhet at innbefattende i den foretrukne utførelse er at et sterkt oksidasjonsmiddel syntes å virke som en katalysator på destabiliseringen av emulsjonen.

En andre funksjon som utføres av mikroemulsjonen er å føre sterke surfaktanter på et molekylærnivå, til faststoffoverflaten, slik at disse vannfuktes og blir lettere å fjerne. Gjennom denne kombinasjon av destabilisering av de in situ-dannete og selvblandete emulsjonsbelegg på brønn komponenter, formasjonskutting, etc. og den etterfølgende vannfukting av tørrstoffene, muliggjør mikroemulsjonene ifølge den foreliggende oppfinnelse fjerningen av stort sett alle forurensende faststoffer, så som slam, rørsmøremidler, parafin, borevæskefaststoffer og faste borerester fra brønnboringen, boreutrustning og overflateutrustningen. Mikroemulsjonen ifølge foreliggende oppfinnelse kan også anvendes til rengjøring av borevæsketanker, blandeapparater, manifolder og lignende.

Testing av syrebaserte mikroemulsjoner ifølge foreliggende oppfinnelse har bekreftet deres anvendelse som en emulsjonsnedbryter, faststoffukter, sand-rengjører og tankrengjører under petroleumoperasjoner.

Mikroemulsjonen er fortrinnsvis en blanding av vann, en syreblanding, en anionisk surfaktant, en ikke-ionisk surfaktant, et ko-løsningsmiddel, et løs-ningsmiddel og et oksidasjonsmiddel. Vann omfatter 10-70 vekt%. Syrebland-ingen er til stede ved fra tilnærmet 1 til 60 vekt% og mere foretrukket ved 8% til 16% basert på vekt av mikroemulsjonen. Surfaktantene er til stede ved fra ca. 1 til 40 vekt% samlet, idet den anioniske surfaktant omfatter fra ca. 1 til 25 vekt% og mere foretrukket 12% til 16% basert på vekten av mikroemulsjonen, og den ikke ioniske surfaktant omfatter fra ca. 1 til 25 vekt% og mere foretrukket 2% til 6% basert på vekten av mikroemulsjonen. Ko-løsningsmidlet er til stede ved fra ca. 1 til 25 vekt.% og mer foretrukket 3% til 16% basert på vekten av mikroemulsjonen. Oksidasjonsmidlet er til stede ved fra ca. 0,05% til 1% basert på vekten av mikroemulsjonen. Løsningsmidlet er til stede ved fra ca. 0,5 til 40 vekt% og mer foretrukket 5% til 10% basert på vekten av mikroemulsjonen.

Velegnete syrer for anvendelse under fremstillingen av mikroemulsjonen omfatter saltsyre, fosforsyre, svovelsyre, flussyre, ammoniumbifluoridsyre, salpetersyre, sitronsyre, oksalsyre, maleinsyre, eddiksyre, fumarsyre, eplesyre, glutarsyre, eller glutaminsyrer, så vel som blandinger av slike syrer.

Anioniske surfaktanter som er egnet til anvendelse under fremstilling av mikroemulsjonene ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter fettsyresåper, alfaolefinsulfonat, sulfonater, aminetoksylater, aminsalter av lineære alkyl-benzensulfonsyre, aromatiske sulfonater omfattende kumen-, xylen- og toluensulfonat, jordalkalimetallsalter av olefinsulfonat og alkoholsulfater og sulfonater, så vel som blandinger av slike anioniske surfaktanter.

Ikke-ioniske surfaktanter som er egnet for anvendelse under fremstilling av mikroemulsjonene ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter etoksylerte ikke-ioniske surfaktanter valgt blant gruppen bestående av kondensasjonsprodukter av etylenoksid med alifatiske alkoholer med fra 8 til 22 karbonatomer enten i rett linje eller forgrenet kjede-konfigurasjon så vel som etoksylerte ikke-ioniske surfaktanter valgt fra gruppen bestående av kondensasjonsprodukter av etylenoksid med nonylfenol, fenol, butylfenol, di-nonylfenol, oktylfenol eller andre fenoler, såvel som blandinger av slike ikke-ioniske surfaktanter. Uten å begrense generaliteten til foregående, vil mikroemulsjoner som omfatter en anionisk og to ikke-ioniske surfaktanter gi mikroemulsjonene forbedret stabilitet.

Ko-løsningsmidler (også noen ganger betegnet som koblingsmidler) som er egnet for anvendelse under fremstilling av mikroemulsjonene ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter n-butanol, isobutanol, n-butoksylpropanol, etere, dipropylenglykol, monobutyleter, glykoler innbefattende propylenglykol, etylenglykol, butylenglykol, heksylenglykol, di-propylenglykol, di-etylenglykol, tri-propylenglykol, tri-etylenglykol, polyglykoler; etere innbefattende mono-metyleter, og blandinger av slike ko-løsningsmidler. Mikroemulsjoner som omfatter to eller flere ko-løsningmidler har vist seg å oppvise forbedret stabilitet.

Løsningsmidler som er egnet under fremstilling av mikroemulsjonene ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter limonen, d-limonen, terpener, terpinol, pinener, pentener, para-cymen, di-butyleter, butyl/butyrat, amylacetat, acetater, oleater, stearater, heptanoat, laurater, kaprylater, adipater, butyrater, iso-butyrater, estere, dietere, olefiner, alfaolefiner, xylen, toluen, isoparafiner, to-etylheksanol, heksanol og blandinger derav.

Oksidasjonsmidler som er egnet for fremstilling av mikroemulsjonene ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter kaliumpermanganat, natriumpermanganat, kalsiumpermanganat, peroksider og blanding derav.

Ytterligere ingredienser som ikke reduserer mikroemulsjonens effektivitet kan også inkluderes i blandingen. F.eks. kan det anvendes kationiske surfaktanter i tillegg til de anioniske og ikke-ioniske surfaktanter. En liste av mulige kationiske surfaktanter omfatter enkelte kvaternarier, halogenerte aminer, komplekse amider og amido-aminer og blandinger derav.

Ifølge den foretrukne fremgangsmåte for rengjøring av brønnboringer ved fjerning av slam, borevæsker, borefaststoffer, parafiner og andre brønn-boringsrestfaststoffer, vil mikroemulsjonen tilsettes til brønnen som en ufortynnet plugg eller pille enten som den eksisterer eller med et viskositet regulerende middel som tilsettes for å frembringe en mer viskøs tilstand, etter at mesteparten av OBM- eller SBM-væskene er erstattet ved hjelp av konvensjonelle midler som er vanlige innenfor industrien. Saltvannspyling er en slik vanlig anvendt metode. Rengjøringseffektene til mikroemulsjonen vi kunne sees i brønnboringen gjennom destabilisering av restoljeborevæsken som har vist seg å klebe seg til borerøret selv etter fortrengningen med klar saltløsning. Fjerning av denne borevæske gir en tilleggsfordel siden restoljeborevæsken har vist seg å medføre problemer under sementeringsprosessen så vel som under kompletteringsprosessen, noe som fører til oppbygning i produksjonssonen. Ifølge den foretrukne fremgangsmåte fortrenges boreslammet først av salt-løsning og deretter pumpes rengjøringsadditivet av mikroemulsjonen som en plugg for å erstatte saltløsningen. Et viskositetsregulerende middel så som hydroksyetylcellulose kan tilsettes for å frembringe et medium for øking av rengjøringsmidlet vekt.

Når den syrebaserte mikroemulsjon møter rester av OBM eller SBM destabiliseres disse og restene av tørrstoffer fuktes av vann og blir lettere å fjerne.

Når mikroemulsjonen når frem til en produksjonssone hvor filterkaken er avsatt vil den destabilisere eksisterende oljebaserte emulsjoner (inkludert syntetisk olje) på filterkaken og trenger inn i filterkaken under videre påvirkning av faststoffene. Denne funksjonen er todelt, først gjennomtrenging av oljesjiktet via mikroemulsjonens løsningsmekanisme og deretter vannfukting av de underliggende faststoffer via syre- og surfaktantvirkningen.

Tidslengden og volumet til den mikroemulsjon som er nødvendig for å rengjøre bestemte boresystem kan bestemmes empirisk basert på en antakelse av restene av oljeborevæske som er tilbake i brønnboringen, en estimert mengde av filterkaker etc. Andre variabler kan innbefatte typen av anvendt OBM- eller SBM-væske, tidslengden som boreprosessen tok, andre forurensninger som kan være til stede i brønnen, formasjonstypen, det anvendte kompletterings-fluid, brønnens totale dybde og brønnkonfigurasjon.

Så snart mikroemulsjonen har hatt en sjanse til å påvirke brønnboreoverflatene, filterkaken og andre forurensninger, blir mikroemulsjonen sammen med løsnet og oppløste faststoffer og oljekomponenter fortrinnsvis vaske ut fra brønnen med vann, enten alene eller blandet med en fortynnet surfaktant. En egnet surfaktant for et slikt vannvasketrinn kan innbefatte Witco 1017, som er tilgjengelig fra Witco Chemical Company, Houston, Texas. Witco 1017 omfatter en blanding av kokusnøttoljesyreestere og ikke-ioniske surfaktanter.

I tillegg til dens nedihullsapplikasjon kan mikroemulsjonene ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes batchvis eller i kontinuerlige prosesser for rengjøring av OBM- og SBM-belagte brønnkutting. I en slik prosess kan de belagte brønn-kuttinger og mikroemulsjonen ifølge foreliggende oppfinnelse blandes sammen i en egnet beholder under agitering. Emulsjonens destabiliseringsvirkning er umiddelbar og oljen vil begynne å separere og bevege seg til overflaten som følge av den forskjellige spesifikke gravitasjon. Tørrstoffene blir fuktet med vann og føres ved hjelp av en pumpe til en høyhastighetsseparasjonsanordning så som en sentrifuge eller hydrosyklon for ytterligere separasjon. De rengjorte faststoffer blir så tilgjengelige for uskadelig deponering eller disponering.

Annet overflatebasert boreutstyr som er forurenset med oljeslam, OBM- eller SBM-rester, etc. kan rengjøres under anvendelse av syrebaserte mikroemulsjoner. Slike rengjøringsoperasjoner kan gjennomføres enten ved at utrustningen neddykkes i en tank med mikroemulsjonsproduktet eller, dersom det ikke er praktisk gjennomførbart med neddykking, ved at utrustningen vaskes under anvendelse av en slangesprøyte, trykkvask etc. enten med det ufortynnete mikroemulsjonsprodukt eller med en blanding av mikroemulsjonsproduktet og vann.

Mikroemulsjonen ifølge foreliggende oppfinnelse kan også anvendes som en emulsjonsbryter i fremstilte hydrokarboner. Den kan tilsettes som et konsentrat via en pumpe direkte i det produserte hydrokarbonfluid. Emulsjonens destabiliseringsvirkninger er umiddelbar og oljen vil begynne å separere og bevege seg til overflaten som følge av ulik spesifikk gravitasjon.

Forskjellige ikke-viktige komponenter kan anvendes i mikroemulsjons-blandingen ifølge foreliggende oppfinnelse hvor disse er tilpasset til spesielle anvendelser. Disse kan velges fra vanlige bestanddeler som anvendes så som parfyme, preserveringsmidler, fargestoffer, antiskumbestanddeler, viskositets-fremmere, tyngdemidler, polymerer og lignende under forutsetning av at mikroemulsjonsrengjøringspreparatet beholder sin mikroemulsjonsform når disse komponentene tilsettes.

Eksempler

For at forbindelsen bedre skal forstås skal det i det etterfølgende beskrives utførelser av oppfinnelsen og sammenlignende eksempler.

I det følgende eksempler er:

ME-29 en blanding av anioniske aminsalter av lineære alkylbenzen-sulfonsyresulfonat og alkoholsulfat som selges under navnet ME-29 Terpene emulsifier av Expo Chemical Company, Inc. i Houston, Texas.

HFT-1 er et "high-flash" terpen-løsningsmiddel som selges under handelsnavnet av Expo Chemical Company Inc., Houston, Texas.

DGMBE er di-etylenglykolmonobutyleter som er tilgjengelig fra et stort antall distributører over hele verden.

DPG er di-propylenglykol som er tilgjengelig fra et stort antall distributører over hele verden.

NP-10 er ikke-ionisk nonylfenol med ti mol etoksylat som er tilgjengelig fra et stort antall distributører over hele verden. CI-72 er en merkevare eddik-vann-løselig korrosjonsinhibitor som selges av Integrity Industries, Inc., Kingsville, Texas.

Megasurf S 100 er en ikke-ionisk blanding av kondensasjonsproduktene av etylenoksid med alifatisk alkohol distribuert av Shrieve Chemicals, Inc. for Shall Chemical Co., Inc. Houston, Texas.

NP-101 NP-101 er et ikke-ionisk nonylfenoletoksylat som er tilgjengelig fra et stor antall distributører over hele verden.

ME-91 er en blanding av et anionisk aminsalt av lineært alkylbenzensulfonsyresulfat og alkoholsulfat som selges under handelsnavnet ME-91 Terpene emulsifier av Expo Chemical Company, Inc. i Houston, Texas.

D-Limonen er et naturlig terpen avledet fra sitrus som er tilgjengelig fra et stort antall distributører over hele verden.

Texanol er 2,2,4-trimetyl-1,3-pentandiol-mono-isobuteryat som selges under handelsnavnet Texanol av Eastman Chemical Company, Kingsport, Tennessee.

Tabell 1 viser blandingene i vekt% av seks syrebaserte mikroemulsjonsprodukter fremstilt i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Slike blandinger fremstilles ved å blande bestanddelene, fortrinnsvis i et konvensjonelt blandeapparat med medium eller høy skjærkraft, og som er vanlig anvendt i kjemisk industri. Fortrinnsvis blandes vann, syrene, surfaktantene og ko-løsningsmidlene for å danne en første mellomblanding, hvortil løsningsmidlet, oksidantene og andre komponenter som anvendes, deretter tilsettes, idet miksingen fortsetter med en medium til høy skjærkraft inntil det er frembrakt et hovedsakelig klart væskeformig mikroemulsjonsprodukt.

Formuleringen (2) er særlig tilpasset for rengjøring av rør og filterkaker under drilling med et oljebasert borefluid på bakgrunn av dens egenskaper hva gjelder temperaturstabilitet, viskositet, og emulsjonsdestabilisering. Blandingen 3 og 4 er særlig egnet for anvendelse i offshoremiljøer som følge av at de har en miljø-messig bionedbrytbarhet og representerer løsningsmiddel/ surfaktant-system med lav toksitet. Blandingene 5 og 6 er særlig tilpasset for kommersielle ren-gjøringsanvendelser (f.eks. tankbunner, oljesand og boreutrustning) som følge av at de innbefatter løsningsmiddel og surfaktanter som er kjent for å kunne fjerne smøremidler og såkalt "weathered" olje.

Siden mikroemulsjonene er fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse er sterkt sure vil anvendelse av disse utgjøre en viss risiko for personalet og man må iverksette tiltak for å beskytte personalet fra direkte eksponering overfor mikroemulsjonen. De syrebaserte mikroemulsjoner kan også ha en tendens til å korrodere jern eller stålbaserte metaller, en faktor som bør tas i betraktning når man evaluerer de lokasjoner hvor de skal anvendes, varigheten og kontakt, etc. Om ønskelig kan syrene som anvendes under fremstillingen av mikroemulsjonene blandes med en merkebeskyttet prosess kjent ACID SHILD som er tilgjengelig via Integrity Industries, Inc., San Antonio, Texas. ACID SHIELD-prosessen produserer en ikke-flyktig sterk syreblanding som hovedsakelig reduserer dens korrosive virkning på jernbaserte metaller og gjør syre-blandingen hovedsakelig inert overfor menneskehud uten at dens effektive egenskaper nedsettes. ACID SHIELD er ikke nødvendig for mikroemulsjon ens effekt, den er utelukkende frembrakt for å øke sikkerheten.

Effektiviteten til mikroemulsjonene ifølge foreliggende oppfinnelse ved ned-brytning av preeksisterende oljer og syntetiske oljebasert emulsjoner og vannfuktingen av de underliggende tørrstoffer er blitt demonstrert i laboratoriet. Dessuten er det gjennomført en storskala raffineringsbasert test hvor et lastebillass med 100 tønner med oljebaserte bunnfaststoffer og slam fra lagertanker i raffineriet hver ble blandet med 100 til 200 tønner vann. Til denne blandingen ble det tilsatt 300 ppm (parts per million) av syrebasert mikroemulsjon ifølge formulerings 1 i tabell 1 og den resulterende blanding ble agitert i en 400 "barrel" blandetank med konisk bunn. Slamemulsjonene ble oppbrutt umiddelbart og faststoffene ble vannfuktet og begynte å synke som følge av gravitasjonsseparasjonen til bunnen av blandesonen. Faststoffene ble så ført frem til en trefase sentrifuge hvor faststoffene ble fjernet. Disse faststoffer viste seg å være 99,9% vannfuktet og velegnet for injeksjon direkte i raffinerings-forkoksingsenheten uten ytterligere behandling.

Den foranstående omtale og beskrivelse av oppfinnelsen er kun illustrativ, og det kan utføres forskjellige endringer i komponenter, prosentandeler og anvendelsesmetoder av mikroemulsjonene innenfor rammen for de etter-følgende patentkrav.

Claims (25)

1. Kjemisk sammensetning omfattende en emulgert blanding av: fra 10 til 70 vekt% vann; fra 1 til 40 vekt% surfaktant, hvor surfaktanten omfatter en kombinasjon av 1 til 25 vekt% ikke-ionisk surfaktant og 1 til 25 vekt% anionisk surfaktant; fra 0,5 til 40 vekt% oppløsningsmiddel;karakterisert vedat sammensetningen omfatter fra 1 til 60 vekt% av en syreblanding omfattende to eller flere syrer valgt blant gruppen som består av saltsyre, fosforsyre, svovelsyre, hydrofluorsyre, ammoniumbifluorid, nitrogensyre, sitronsyre, oksalsyre, maleinsyre, eddiksyre, maursyre, malisk syre, glutarsyre eller glutaminsyre, og blandinger derav.

2. Sammensetning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den ytterligere omfatter 1 til 25 vekt% av et ko-oppløsningsmiddel.

3. Sammensetning i samsvar med krav 2,karakterisert vedat den omfatter 3 til 16 vekt% av nevnte ko-oppløsningsmiddel.

4. Sammensetning i samsvar med et av kravene 1-3,karakterisert vedat den ytterligere omfatter fra 0,05 til 1,0 vekt% av et oksidasjonsmiddel.

5. Sammensetning i samsvar med krav 4,karakterisert vedat nevnte oksidasjonsmiddel er valgt blant gruppen som består av kaliumpermanganat, natriumpermanganat, kalsiumpermanganat, peroksid og blandinger derav.

6. Sammensetning i samsvar med et av kravene 1-5,karakterisert vedat surfaktanten omfatter fra 1 til 25 vekt% ikke-ionisk surfaktant og fra 1 til 25 vekt% anionisk surfaktant.

7. Sammensetning i samsvar med et av kravene 1-6,karakterisert vedat nevnte syreblanding omfatter fra 8 til 16 vekt% av nevnte sammensetning.

8. Sammensetning i samsvar med et av kravene 1-7,karakterisert vedat nevnte anioniske surfaktant omfatter fra 12 til 16 vekt% av nevnte sammensetning; og/eller nevnte ikke-ioniske surfaktant omfatter fra 2 til 6 vekt% av nevnte sammensetning; og/eller nevnte oppløsningsmiddel omfatter fra 5 til 10 vekt% av nevnte sammensetning.

9. Sammensetning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at den ytterligere omfatter en kationisk surfaktant.

10. Sammensetning i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at nevnte sammensetning omfatter en mikroemulsjon.

11. Kjemisk sammensetning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat nevnte ikke-ioniske surfaktant er valgt blant gruppen som består av (1) kondenseringsprodukter av etylenoksid med alifatiske alkoholer som har fra 8 til 22 karbonatomer i enten rett kjede eller forgrenet kjede konfigurasjon, (2) kondenseringsprodukter av etylenoksid med en fenol og (3) blandinger derav; hvor nevnte anioniske surfaktant er valgt blant gruppen som består av fettsyre såper, alfa olefinsulfonat, sulfonater, aminetoksylater, aminsalter av lineære alkylbenzensulfosyrer, aromatiske sulfonater, omfattende kumen, xylen og toluensulfonat, jordmetallsalter av olefinsulfonat og alkoholsulfater og sulfonater og blandinger derav; hvor nevnte oppløsningsmiddel er valgt blant gruppen som består av limonen, d-limonen, terpener, terpinol, pinener, pentener, para-cymen, di-butyleter, butylbutyrat, amylacetat, acetater, oleater, sterater, heptanoat, laureater, kaprylater, adipater, butyrater, iso-butyrater, estere, dietere, olefiner, alfaolefiner, xylen, toluen, iso-parafiner, 2-etylheksanol, heksanol og blandinger derav.

12. Kjemisk sammensetning i samsvar med krav 11,karakterisert vedat den ytterligere omfatter fra 1 til 25 vekt% av et ko-oppløsningsmiddel valgt blant gruppen som består av n-butanol, iso-butanol, n-butoksypropanol, etere, di-propylenglykol, monobutyleter, glykoler så som propylenglykol, etylenglykol, butylener glykol, heksylenglykol, di-propylenglykol, di-etylenglykol, tripropylenglykol, trietylenglykol, polyglykoler; etere, så som monometyleter og blandinger derav.

13. Kjemisk sammensetning i samsvar med krav 11 eller 12,karakterisertved at den ytterligere omfatter fra 0,05 til 1 vekt% av et oksidasjonsmiddel.

14. Kjemisk sammensetning i samsvar med et av kravene 11-13,karakterisert vedat det ytterligere omfatter fra 0 til 10 vekt% av en kationisk surfaktant valgt blant gruppen som består av kvarterære, halogenerte aminer, komplekse amider og amidoaminer og blandinger derav.

15. Kjemisk sammensetning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den omfatter: fra 1 til 5 vekt% av nevnte ikke-ioniske surfaktant valgt blant gruppen som omfatter kondenseringsprodukter av etylenoksid med alifatiske alkoholer som har fra 8 til 22 karbonatomer i enten rett kjede eller forgrenet kjede konfigurasjon; fra 1 til 5 vekt% av en ytterligere surfaktant valgt blant gruppen som omfatter kondenseringsprodukter av etylenoksid og en fenol; fra 8 til 15 vekt% av nevnte anioniske surfaktant valgt blant gruppen som består av fettsyresåper, alfaolefinsulfonat, sulfonater, aminetoksylater, aminsalter av lineær alkylbenzen, sulfonisk syre, aromatiske sulfonater av kumen, xylen og toluen, jordmetallsalter av olefinsulfonater og blandinger derav; fra 3 til 16 vekt% av et ko-oppløsningsmiddel valgt blant gruppen som består av n-butanol, iso-butanol, n-butoksylpropanol, etere, di-propylenglykol, monobutyleter, glykoler, så som propylenglykol, etylenglykol, butylenglykol, heksylenglykol, di-propylenglykol, di-etylenglykol, tri-propylenglykol, trietylenglykol, polyglykoler; andre, så som mono-metyleter og blandinger derav; fra 5 til 10 vekt% av nevnte oppløsningsmiddel valgt blant gruppen som består av limonen, d-limonen, terpener, terpinol, pinener, pentener, para-kumen, di-butyleter, butylbutyrat, amylacetat, acetater, oleater, sterater, heptanoat, laureater, kaprylater, adipater, butyrater, iso-butyrater, estere, dietere, olefiner, alfaolefiner, xylen, toluen, isoparaffiner, 2-etylheksanol, heksanol og blandinger derav; fra 8 til 16 vekt% av nevnte syreblanding.

16. Sammensetning i samsvar med krav 15,karakterisert vedat den ytterligere omfatter fra 0,05 til 1 vekt% av et oksiderende middel (som fortrinnsvis er kaliumpermanganat); og/eller fra 0,1 til 5 vekt% av en syreinhibitor.

17. Sammensetning i samsvar med krav 15 eller 16,karakterisert vedat den ytterligere omfatter en surfaktant valgt blant gruppen som består av kondenseringsprodukter av etylenoksid med nonylfenol, fenol, butylfenol, di-nonylfenol og oktylfenol; og/eller nevnte ikke-ioniske surfaktant er en etoksylert fettalkohol inne-holdende fra 11 til 14 karbonatomer.

18. Sammensetning i samsvar med krav 15 eller 16,karakterisert vedat nevnte ytterligere surfaktant er nonylfenol 10 mol etoksylat.

19. Sammensetning i samsvar med et av kravene 15 til 18,karakterisertved at nevnte anioniske surfaktant er en alfaolefinsulfonat; og/eller nevnte tredje surfaktant er en blanding av en aminetoksylat og et aminsalt av en lineær alkylbenzen sulfonisk syre; og/eller nevnte anioniske surfaktant er en blanding av en aminetoksylat og en alfa olefinsulfonat.

20. Sammensetning i samsvar med et av kravene 15-19,karakterisertved at nevnte ko-oppløsningsmiddel er valgt blant gruppen som består av butylenglykol, di-propylenglykol, blandinger av butylenglykol og butoksyletanol og blandinger av butylenglykol og propylen mono-butyleter.

21. Sammensetning i samsvar med et av kravene 15-20,karakterisertved at nevnte oppløsningsmiddel er valgt blant gruppen som består av terpen, d-limonen, dipenten, 2,2 4-trimetyl-1, 3-pentandiol mono-isobuteryat, blandinger av terpen og 2,2, 4-trimetyl-1, 3-pentandiol, mono-isobuteryat, isoparaffiner, alfaolefiner, 2-etylheksyloleat og blandinger derav.

22. Sammensetning i samsvar med et av kravene 15-21,karakterisertved at nevnte syreblanding omfatter to eller flere syrer valgt blant gruppen som består av saltstyre, fosforsyre og svovelsyre og blandinger derav.

23. Sammensetning i samsvar med et av kravene 15-22,karakterisertved at nevnte syreblanding omfatter: en blanding av sitronsyre, oksalsyre, saltsyre og fosforsyrer; og/eller en blanding av svovlesyre, sitronsyre, maleinsyre, saltsyre og fosforsyrer, og/eller en blanding av sitronsyre, maleinsyre, saltsyre og fosforsyrer; og/eller en blanding av svovelsyre, sitronsyre, oksalsyre, saltsyre og fosforsyrer; og/eller en blanding av svovelsyre, sitronsyre, oksalsyre, saltsyre, ammonium bifluorid og fosforiske syrer; og/eller en blanding av svovelsyre, sitronsyre, oksalsyre, saltsyre, hydrofluorisk og fosforsyrer.

24. Sammensetning i samsvar med et av kravene 11-23,karakterisertved at nevnte emulgerte blanding omfatter en visuelt klar emulsjon som har en kontinuerlig fase og en dispergert fase, ved nevnte vann, syre, surfaktanter og ko-oppløsningsmiddel (dersom disse anvendes) omfattende den kontinuerlige fase og nevnte oppløsningsmiddel omfatter den dispergerte fase.

25. Fremgangsmåte for å fremstille en mikroemulsifisert godt rensende sammensetning omfattende å sammenblande med kontinuerlig miksing fra 10 til 70 vekt% vann, fra 1 til 60 vekt% syreblanding omfattende to eller flere syrer valgt blant gruppen som består av saltsyre, fosforsyre, svovelsyre, hydrofluorsyre, ammonium bifluorid, nitrogensyre, sitronsyre, oksalsyre, maleinsyre, eddiksyre, fumarsyre, maleinsyre, glutarsyre eller glutaminsyre, og blandinger derav, fra 1 til 25 vekt% ikke-ionisk surfaktant, fra 1 til 25 vekt% anionisk surfaktant og fra 1 til 25 vekt% av et ko-oppløsningsmiddel for å tilveiebringe en første intermediat blanding; og tilsette til nevnte første intermediate blanding, med kontinuerlig miksing, fra 0,5 til 40 vekt% oppløsningsmiddel og fra 0,05 til 1 vekt% oksiderende middel, basert på den finale vekt av nevnte emulsjon, og fortsette blanding inntil nevnte komponenter utgjør en mikroemulsjon.