RO126123A0 - Procedeu neconvenţional de fabricare a lubrifianţilor ecologici pentru fluide de foraj, pe bază de apă - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu pentru obţinerea unui lubrifiant pentru fluide de foraj. Procedeul conform invenţiei constă din esterificarea unor acizi graşi nesaturaţi, cu glicoli, în cataliză acidă sau bazică, într-un raport molar acid:glicol de 1...5:1...4, în câmp de microunde la o frecvenţă de 2,45 GHz şi putere de iradiere de 50...250 w/kg amestec de reacţie.

Description

Invenția de fata se refera la un procedeu neconventional de obținere a lubrifiantilor ecologici pentru fluide de foraj pe baza de apa prin desfasurarea in câmp de microunde a unei reacții de esterificare a acizilor grași nesaturati cu glicoli sau a unei reacții de transesterificare intre uleiuri vegetale si glicoli.

Se cunoaște ca in procesul de foraj si tubare a sondelor de titei si gaze apar frecări semnificative intre suprafețele metalice (prăjini de foraj sau coloana de tubaj) si roca ce constituie pereții găurii de sonda. Aceste frecări se accentuează semnificativ la saparea sondelor deviate si/sau orizontale si pot genera dificultăți majore ca de exemplu tineri pe gaura a garniturii de foraj, torsiuni, destabilizarea pereților găurii de sonda, prinderi de garnituri, etc.

Pentru diminuarea frecărilor fluidele de foraj pe baza de apa sunt tratate cu o serie de aditivi denumiți lubrifianti printre care se pot enumera: asfalturi sulfatate, uleiuri si acizi grași sulfonati, trigliceride ale acizilor grași, amestecuri de alcooli grași cu substanțe tensioactive sau motorina, alcoli sau acizi grași oxipropilati, etc.

In brevetul RO 80940 se revendica utilizarea ca lubrefîant a unui amestec complex de esteri ai acizilor grași cu glicerina, esteri ai acizilor grași cu alcooli grași, produs petrolier si asfalt sulfonat.

In brevetul RO 114971 se revendica utilizarea ca lubrefîant pentru fluide de foraj a unui amestec de hidroxipoliesteri ai acizilor grași, obținuți prin reacția de oxipropilare, cu etanolamine oxipropilate obținute prin același tip de reacție.

Aditivii menționați anterior prezintă o serie de dezavantaje si anume: -influențează negativ propietatile reologice ale fluidelor in care sunt utilizați (de exemplu cei pe baza de gliceride);

-au un impact major asupra mediului prin prezenta in compoziție a produselor petroliere si a derivatilor sulfonati:

-se obțin prin procese ce implica operare in condiții dificile si anume sub presiune si in condiții antiex (in cazul reacțiilor de oxipropilare).

Procedeul conform invenției înlătură dezavantajele menționate anterior prin aceea ca atit materiile prime cat si produsul finit sunt ecologici si biodegradabili, aditivul nu afecteaza practic reologia fluidului de foraj si se obține printr-o reacție de esterificare sau de transesterificare in câmp de microunde.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

-permite obținerea unor lubrifianti eficienți cu consum energetic redus sî in condiții de maxima securitate;

-simplifica procesul de preparare prin desfasurarea acestuia la presiune atmosferica si in lipsa unor condiții antiex;

-reacțiile au loc cu conversii ridicate, de peste 90 %, iar durata procesului este de ordinul zecilor de minute;

-produsul obtinut este omogen, nu este toxic sau inflamabil si se dispersează ușor in fluidul de foraj fara sa producă spumarea acestuia.

In continuare se prezintă citeva exemple de realizare si testare a lubrifiantilor conform invenției

IV

CV^{2 0} 1 O - O 1 a 3 7 - O 1 -11- 2010

Exemplul 1. Obținerea lubrefiantului prin esterificare.

In vasul de reacție prevăzut cu agitator tip ancora si cu condensator descendent se introduc 320 kg oleina (acid oleic industrial) si 160 kg. dipropilenglicol. Se pornește agitarea si iradierea cu microunde cu o putere de 100 w/kg. Cind temperatura amestecului de reacție atinge cca. 90 °C se introduc 5 kg. acid sulfuric concentrat si se continua iradierea pina la atingerea temperaturii de 130 °C. Se reduce puterea de iradiere la 50 w/kg. si se menține amestecul de reacție la aceasta temperatura timp de 30 min. Se oprește iradierea, se răcește amestecul de reacție iar cind temperatura atinge valoarea de cca. 80 °C se introduc 10 kg. trietanolamina. Cind se atinge temperatura ambianta produsul se descarcă si se analizeaza. Exemplul 2, Obținerea lubrefiantului prin transesterificare.

Se introduc in vasul de reacție prevăzut cu agitator tip ancora si cu condensator de reflux 295 1 ulei de floarea soarelui si 205 1 amestec glicoli obtinut din 35 1 monopropilenglicol si 180 1 dipropilenglicol. Se pornește agitarea si se introduc 5 kg. hidroxid de sodiu pulbere. După omogenizare se pornește iradierea cu microunde cu o putere de 150 w/kg. si se urmărește creșterea de temperatura. Cind se atinge temperatura de 150 °C se reduce puterea de iradiere la 100 w/kg si se menține la aceasta valoare timp de 20 min. Se oprește iradierea si se răcește la temperatura ambianta. Se descarcă si se analizeaza. Exemplul 3.

Influenta lubrifiantilor realizați conform invenției asupra propietatilor reologice ale unui fluid de foraj nemineralizat respectiv a unui fluid de foraj pe baza de KCl/poliglîcoli, comparativ cu un lubrefiant comercial este prezentata in tabelul 1:

Exemplul 4.

Evaluarea eficientei de lubrefiere s-a efectuat prin determinarea capacitatii de reducere a coeficientului de frecare utilizindu-se un Baroid Lubricity Tester. Conform metodologiei de lucru coeficientul de frecare reprezintă raportul dintre forța de frecare in cazul fluidului de foraj aditivat respectiv cel neaditivat la o presiune de apasare constanta.

Rezultatele acestor evaluări sunt prezentate in tabelul 2:

B.-2 0 1 0 - 0 1 0 3 7 -0 1 -11- 2010

Tabelul 1

Influenta lubrifiantilor realizați conform invenției comparativ cu un produs comercial asupra propietatilor reologico-coloidale a doua tipuri de fluide de foraj:

	Exemplul 2	CM		ΓCM O CM	CM	cc cc	CM r—1	00 ’T	LasJ	MC θ' r~—<
-		CL	MC θ'	MC θ'
MINERALIZAT	75 ’a.	04		r- 04	CC	CM	CM r“—<	4,8 J	MC θ'	MC θ'
E ω X M		o	mc CM	Ol	Ol	O	00	MC θ'	MC o'
S u< O	CM	O CC	00 CM	Tt	cc	CC	MC	MC θ'	MC d
	E o U	-		Ό Ol	CM	CM	o	MC	-	MC o
	I	1		CM	r-H	Ol	Oi	MC	MC	uc <D
	CM 3 3-	04		CM	00	Ol	00	00~ cc	MC <D	cc^ o<
	c ω X W	-		cc CM	l>	-	\O		MC θ'	04 cf
LIZAT	3	CM		mc CM	00	CM	0-	Ογ CC	MC θ'	CC cC
w	E Q X W		1250	’T CM	θ'		Ό		MC 0'	o<
NEM	iercial	CM		\O CM	mc 00	CM	00	nT	MC θ'	CC O<
	c o o	-		MC CM	00	-	\O	CM^	MC 0'	CM oT
		1		CM	o-	-	MC	CC ’d	-	Ol oC
| TIPUL FLUIDULUI |	Tip lubrefiant	Concentrație lubrifiant ( % ) J	I Densitate ( kg/m3 )	Vascozitate plastica ( mPa.s )	| Tensiune dinamica forfecare ( Pa )	| Gelatia inițiala , la 10 sec. ( Pa )	| Gelatia finala , la 10 min. ( Pa )	e Q <D u E	| Turta ( mm )	E o.

CC

Claims (7)

1. Procedeu neconventional de fabricare a lubrifiantilor pentru fluide de foraj pe baza de apa caracterizat prin aceea ca se realizează in câmp de microunde prin esterificarea acizilor grași nesaturati cu glicoli, in cataliza acida , la un raport molar acid/glicol cuprins intre 5/1 si 1/4, de preferința intre 1/1,5 si 1,5/1.

2 Procedeu conform revendicării 1 caracterizat prin aceea ca acizii grași nesaturati utilizați sunt acizii oleic, linoleic, linolenic, ricinoleic sau amestecuri ale acestora.

3. Procedeu conform revendicării 1 caracterizat prin aceea ca glicolii utilizați sunt propilenglicolul, dipropilenglicolul, tripropilenglicolul, tetrapropilenglicolul sau un amestec al acestora.

4. Procedeu neconventional de fabricare a lubrifiantilor pentru fluide de foraj pe baza de apa caracterizat prin aceea ca se realizează in câmp de microunde prin transesterificarea uleiurilor vegetale cu glicoli, in cataliza acida sau bazica, la un raport gravimetric ulei vegetal/glicol cuprins intre 4/1 si 1/4, de preferința intre 1/2 si 2/1.

5. Procedeu conform revendicării 4 caracterizat prin aceea ca uleiurile vegetale utilizate sunt uleiul de floarea soarelui, răpită, soia, in, ricin, porumb, sau amestecuri ale acestora.

6. Procedeu conform revendicării 4 caracterizat prin aceea ca glicolii utilizați sunt propilenglicolul, dipropilenglicolul, tripropilenglicolul, tetrapropilenglicolul sau un amestec al acestora.

7. Procedeu neconventional de fabricare a lubrifiantilor pentru fluide de foraj pe baza de apa conform revendicărilor 1 respectiv 4 caracterizat prin aceea ca reacția are loc la o frecventa de 2,45 GHz si la un nivel al densității de putere in microunde de 50 - 250 w/kg amestec de reacție, de preferința 100- 150 w/kg.