سنتز مشتقات سولفوسوکسینات به‌عنوان امولسیفایر جهت سیالات حفاری امولسیونی پایه آبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده توسعه فناوری‌های شیمیایی، پلیمری و پتروشیمی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

2 گروه پژوهش حفاری و تکمیل چاه، پژوهشکده مهندسی نفت، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق سنتز آزمایشگاهی امولسیفایرهای آنیونی، منو استر دی سدیم لوریل اتر سولفوسوکسینات و دی استر سدیم لوریل اتر سولفوسوکسینات اتوکسیله انجام گردید. از ترکیبات فوق در ساخت امولسیون‌های گازوییل/ آب شور و گازوییل/ آب شیرین استفاده شد و پایداری آنها براساس دستورالعمل مورد پذیرش مناطق نفت‌خیز جنوب مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین‌منظور با افزایش cc 1 محلول‌های 25، 37 و 50% وزنی از هر امولسیفایر در آب مقطر به cc 100 مخلوط های گازوییل/ آب شور و گازوییل/ آب شیرین با نسبت‌های 60/40 و 70/30 و سپس هموژنایز کردن مخلوط توسط یک دستگاه هموژنایزر با دور بالا امولسیون‌هایی تهیه شد. در ادامه با بررسی پایداری امولسیون‌های تشکیل شده در دمای محیط (به مدت hr 24) و در دمای C°90 (به‌مدت hr 4)، کارایی ترکیبات سنتز شده به‌عنوان امولسیفایر در ساخت سیالات حفاری امولسیونی پایه آبی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از این آزمایشات مؤید آن است که این موادها در مقایسه با نمونه تجارتی دارای کارایی قابل قبولی بوده‌اند، به‌طوری‌که ترکیب سدیم لوریل اتر سولفوسوکسینات اتوکسیله در فرمولاسیون‌های گازوییل/ آب شور و گازوییل/ آب شیرین و نیز دی سدیم لوریل اتر سولفو سوکسینات در فرمولاسیون‌های گازوییل/ آب شور از خود تاثیرات امولسیفایری و پایداری مناسبی داشته‌اند. به منظور مطالعه اثرات زیست محیطی این دو ترکیب، فرآیند زیست تخریب‌پذیری هوازی آنها با اندازه‌گیری میزان کربن تشکیل شده در محلول آنها در برابر مدت زمان اقامت در گرمخانه نسبت به یک نمونه شاهد(کنترل) که فاقد آن ترکیبات می‌باشد بررسی گردید، نتایج حاصل از آزمایشات نشان می‌دهد که این دو امولسیفایر را می‌توان به‌عنوان مواد زیست تخریب‌پذیر در سیالات حفاری امولسیونی پایه آبی در عملیات حفاری استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Synthesis of Sulfosuccinate Derivatves as Emulsifier for Water- based Emulsion Drilling Fluids

نویسندگان [English]

  • Ahmad Nalbandi 1
  • Aliasghar Khalili 1
  • Alireza Nasiri 2
1 Division of Chemical, Polymer and Petrochemical Technology Development, Research Institute of Petroleum Industry, (RIPI) Tehran, Iran
2 Research Group of Drilling Fluids and Well Completion, Division of Petroleum Engineering, Research Institute of Petroleum Industry, (RIPI)
چکیده [English]

In this paper, anionic emulsifiers of disodium lauryl ether sulfosuccinate and sodium lauryl ether sulfosuccinate ethoxylated were synthesized in laboratory scale. These chemicals were used in preparation of diesel/saline water and diesel/tap water emulsions, and the stability of the emulsions were examined with a procedure adopted by National Iranian South oil Company. Accordingly, by addition of one mililitre of water solutions containing 25,37 and 50 weight percent of the emulsifiers (synthesized chemical) to 100 mililiter mixtures of diesel/saline water and diesel/tap water having volume ratios of 60/40 and 70/30, and then homogenizing the mixtures with homogenizer working at high speed, a series of emulsions were prepared. By examining the stability of the emulsions at room temperature (for 24 hrs) and °90C (for 4 hrs), the performance of the synthesized chemicals as emulsifier in preparation of water-based emulsion drilling fluids were evaluated. The results of these experiments confirmed that the chemicals, in comparison with a commercial sample, had acceptable performance, because sodium lauryl ether sulfosuccinate ethoxylated in formulation of diesel/saline water and diesel/tap water, and also disodium lauryl ether sulfosuccinate in emulsions of diesel/ saline water showed being stable emulsifiers. In order to study the environmental effects of the synthesized chemicals, their aerobic biodegradation processes were examined by measuring the amount of carbon formed in their water solutions against incubation time, in comparison with a control sample. The results of the experiments showed that the two chemicals can be safely used as biodegradable emulsifiers in formulations of water based emulsion drilling fluids.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Emulsifier
  • Drilling Mud
  • Biodegradation
  • Surfactant
  • Sulfosuccinate

[1]. Alsabagh A. M., Azzam E. M. S., Mahmoud S. A. and Saleh N. E. A., “Synthesis of ethoxylated alkyl sulfosuccinate surfactants and the investigation of mixed solutions,” J. Surfact Deterg, 103-8, Vol. 10, Issue 1, pp 3–8, February 2007.##

[2]. Al-Sabagh A. M., Azzam E. M. S. and Noor El-Din M. R., “Synthesis and evaluation of ethoxylated alkyl sulfosuccinates as oil spill dispersents,” J. Dispersent Science and Technology, Vol. 29, pp. 866-872, 2008.##

[3]. Al-Sabagh A. M., Azzam E. M. S. and Noor El-Din M. R., “The surface and thermodynamic properties of ethoxylated sodium monoalkyl sulfosuccinate surfactants,” J. Dispersent Science and Technology, Vol. 30, pp. 260-266, 2009. ##

[4]. Gordinskii B. Y. U., Shimanski V. M., and vishyakova R. S., “Preparation and separation of pure monoalkyl maleates,” Zh.Prik Khim, Vol. 40(8), pp. 1881-3, 1967.##

[5]. Deepika and Tyagi V. K., “The role of surface active agents in sulfonation of double bonds,” Journal of Oleo Science, Vol. 51, No. 4, pp. 352-355, 2006.##

[6]. Al-Sabagh A. M., “Colloids and surfaces,” A: Physicochemical and Engineering Aspects 204, 73, DOI: 10.1016/S0927-7757(01) 01115-3, 2002.##

[7]. “The American association of textile chemists and colorists; its aims, accomplishments and standard test methods,” American Association of Textile Chemists & Colorists Year Book, Standard Test Method, Vol. 17- 245, 1974.##

[8]. Schenk R. T. E., Danishefsky I., J. Org. Chem. 16 (1951) 1683, DOI: 10.1021/jo50005a004; Browne, M.F., Shiner, R.L.: J. Org. Chem. 22 (1957) 1320, DOI: 10.1021/jo01362a007, Pitman, I.H., Shefter, E., Ziser M.: J. Am. Chem. Soc., 92 (1970) 3413, DOI: 10.1021/ja00714a031.##

[9]. Kharasch M. S., May E. M. and Mayo F. R., 175, DOI: 10.1021/ jo01219a010, J. Org. Chem. 3, 1938.##

[10]. Norton C. J., Seppi N. F. and Reuter M. J. ibid 33, 4158, DOI: 10.1021/jo01275a032, 1968.##

[11]. Bright S. C., Stubbs and Thompson, L.: J. Appl. Chem. Biotechnol. 25, 901, DOI: 10.1002/jctb.5020251204, 1975.##

[12]. Norton C. J., and Drayer D. E., Advances in Chemistry, ACS Publication, Oxidation of Organic Compounds, 75, 78, DOI: 10.1021/ba-1968-0075.ch006, 1968.##

[13]. Silverstein R. M., Bassler G. C. and Morril T. C., “Spectrometric identification of organic compounds,” John Wiley & Sons, New York, NY, 1981.##

[14]. Herke R., Rasheed K., Journal of the American Oil Chemists Society 69, 47, DOI: 10.1007/BF02635876##

[15]. Dariush Farkhani, Ali asghar Khalili,and Ali Mehdizadeh, “the role of surface active agent in sulfonation of double bonds,” Tenside Surf. –Det. 51 (2014) 4:pages 352-355, DOI 103139/113.110317, 1992.##

[16]. فرخانی د.، خلیلی ع. ا.، "سنتز و ارزیابی عملکرد سولفوسوکسینات اتوکسیله در بسته‌های پراکنده ساز(دیسپرسانت) لکه‌های نفتی در دریا،" پژوهش نفت، دوره 22، شماره 72، اسفند 1391، صفحه 131-120 DOI:10.22078/Pr.2013.157.##

[17]. Jha P. K., Mahto Vikas Saxena V. K., “Emulsion based drilling fluids,” An Overview International Journal of ChemTech Research Vol. 6, No. 4, pp. 2306-2315, 2014.##

[18]. صباغی صمد رودباری، پوریا: صادق الوعد، مهران "بررسی ویژگی‌های گل حفاری اصلاح شده با نانوکامپوزیت باریت/پلی اکریل آمید" نشریه شیمی و مهندسی شیمی، دوره 34، شماره 3، 1394.##

[19]. Lummus J. L. and Azar J. J., “Drilling fluids optimization,” A Practical Field Approach ,Pennwell Publishing, Tulsa, Okhlahoma, pp. 43-61, 1986.##

[20]. Mahto V., “The prevention of differential pipe sticking problems caused by water based drilling,” J. Pet.Sci. Technol., 31:21, pp. 2237-2243, 2013.##

[21]. Jha P. K., Mahto V. and Saxena V. K., “Study the rheological and filtration properties of oil-in-water emulsion for its application in oil and gas well drilling,” J. Pet. Engg. Technol., Vol. 3, pp. 25-30, 2013.##

[22]. SALAGER, Jean-Louis, Teaching aid in Surfactant Science and Engineering, FIRP BOOKLET # E300 A. SURFACTANTS. Types and Uses.##

[23]. Deepika V. K. Tyagi, “Sulfosuccinates as mild surfactants,” Journal of OLEO Science, Vol. 55, No. 9, pp. 429-439 2006.

[24]. Lebkowska M. and Furmanska M., Chem. Abstract, Vol. 113, 1579645d, 1990.##

[25]. Griffin W. C., “Classification of surface active agents by “hlb”,” J. Soc. Cosmet.Chem., Vol. 1, pp. 311-326, 1949.##

[26]. Hillary Robinette Jr., Philadelphia Pa., “Surface active sulfonates and process of preparing same by the reaction of alpha olefines and bisulfites,” United State Patent, Vol. 3, pp. 706,791, Dec.19,1972.##

[27]. Regulation (EC) NO648/2004 of The European Parliamentand of the council of detergents (text with EEA Relevance) official journal of the European Union , 31 march 2004.##

[28]. Stephen G. Hales, Biodegradation of the anionic Surfactant Dialky SulfoSuccinate Enviroment Toxical Chem 12 (10), October, 1821-1828, DOI: 10.1002/etc. 5620121008, 1993.##

[29]. Swisher, R.D., Surfactant Biodegradation . In: Surfactant Science Series, 2th ed., Vol 18. Marcel Deckker New York, USA. ##

[30]. Steber, J., Wierich, P, The Environmental Fate of fatty acid α sulpho methyl esters.Biodegradation Studies with 14C. Labelled model Surfactan. Tenside Sur. Det. Vol. 26 (82), pp. 406-411 1988.##