СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СОСТАВА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОТОКОВ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1996 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при последовательной перекачке жидкостей, для предупреждения их перемешивания, в качестве буферной жидкости, для ликвидации осложнений при бурении скважин.

Известен способ приготовления композитной системы для технологических операций эксплуатации скважин [1]
Недостатком этого способа является то, что при этом получается состав с недостаточно высокой разделяющей способностью для жидкостей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления состава для разделения потоков жидкостей, включающий смешение воды, полиакриламида и соли поливалентного металла [2]
Недостатком данного способа является то, что в результате приготовления получается состав, не обеспечивающий качественное разделение жидкостей, особенно в каналах сложной геометрии.

Целью изобретения является получение состава с повышенной разделяющей способностью.

Это достигается тем, что в способе приготовления состава для разделения потоков жидкостей, включающем смешение воды, полиакриламида и соли поливалентного металла, перед введением полиакриламида в воду добавляют сернокислое окисное железо в соотношении 1;0,00001-0,00002, обрабатывают магнитным полем напряженностью 1,6·10⁵ А/м, после введения полиакриламида в количестве от 1,46 до 1,56 мас. обрабатывают полем акустических колебаний в диапазоне частот 16,8-19,4 кГц, а в качестве соли поливалентного металла используют хромкалиевые квасцы в количестве от 0,10 до 0,15 мас.

Для разделения потоков жидкостей применяются вязкоупругие составы. Особенность таких составов заключается в том, что они обладают свойствами упругого восстановления и в случае движения способны течь, как вязкая жидкость. Вязкоупругие составы представляют собой водный раствор высокомолекулярного полимера со сшивающим агентом.

Наиболее существенным показателем разделяющей способности вязкоупругих составов является из эффективная вязкость. Повышение эффективной вязкости состава повышает его разделяющую способность.

В предлагаемом техническом решении для приготовления вязкоупругого состава в качестве водного раствора высокомолекулярного полимера используют раствор полиакриламида в воде, а в качестве сшивающего агента раствор хромкалиевых квасцов в воде. Предварительно перед введением полиакриламида в воде растворяют сернокислое окисное железо (Fe₂(SO₄)₃) для того, чтобы вода лучше омагничивалась. Затем воду с добавкой сернокислого окисного железа обрабатывают магнитным полем, после чего в омагниченной воде растворяют полиакриламид. Необходимость магнитной обработки воды связана с тем, что в омагниченной воде полиакриламид лучше растворяется, что приводит к увеличению вязкости раствора.

После растворения полиакриламида в омагниченной воде предельное напряжение сдвига полученного состава увеличивается, что препятствует равномерному распределению хромкалиевых квасцов при их добавлении к составу. При обработке состава (раствора полиакриламида) полем акустических колебаний происходит временное понижение предельного напряжения сдвига, благодаря чему происходит равномерное распределение хромкалиевых квасцов, что приводит к увеличению эффективной вязкости состава.

Предлагаемый состав готовили в лабораторных условиях. Сначала в воду добавляли сернокислое окисное железо, которое хорошо растворяется в воде, и пропускали через устройство с постоянным магнитным полем напряженностью 1,6·10⁵ А/м. Затем в омагниченную среду вводили сухой порошок полиакриламида (ПУШЕР-500) и на лабораторной мешалке типа L-10 со скоростью 1300 об/мин интенсивно перемешивали в течение 40 мин до получения однородного полимерного раствора.

Полученный раствор обрабатывали полем акустических колебаний на ультразвуковом генераторе УЗГ-3 в течение от 15 до 20 мин в диапазоне частот 16,8-19,4 кГц.

Одновременно готовили водный раствор хромкалиевых квасцов KGr(SO₄)₂x х12 H₂O.

Полученный раствор вводили в состав полимерного раствора, обработанного полем акустических колебаний, и с помощью лабораторной мешалки типа L-10 интенсивно перемешивали до получения однородного состава.

Конкретная реализация способа иллюстрируется таблицей и примерами.

П р и м е р 1. В 100 мл воды растворяют 0,001 г сернокислого окисного железа Fe₂(SO₄)₃. Берут 98,38 мас. этого раствора и добавляют в него полиакриламид (ПУШЕР-500) в количестве 1,5 мас. На лабораторной мешалке типа L-10 со скоростью 1300 об/мин перемешивают в течение 40 мин до получения однородного полимерного раствора. В полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. по массе.

После смешения измеряют эффективную вязкость на вискозиметре с капиллярной трубкой. При этом эффективная вязкость получилась равной 250 Па·с. Результаты проведенных исследований представлены в таблице.

П р и м е р 2. В 100 мл воды растворяют 0,001 г Fe₂(SO₄)₃ и пропускают через устройство с постоянным магнитным полем напряженностью 1,6·10⁵ А/м. Берут 98,38 мас. этого омагниченного раствора и растворяют в нем полиакриламид в количестве 1,5 мас. В полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. При этом эффективная вязкость состава получилась равной 255 Па·с.

П р и м е р 3. В 100 мл воды растворяют 0,001 г Fe₂(SO₄)₃. Берут 98,38 мас. этого раствора и растворяют в нем полиакриламид в количестве 1,5 мас. Полученный раствор подвергают воздействию полем акустических колебаний в диапазоне частот 16,8 кГц. Затем в полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. При этом эффективная вязкость получилась равной 256 Па·с.

П р и м е р 4. В 100 мл воды растворяют 0,001 г Fe₂(SO₄)₃ и пропускают через устройство с постоянным магнитным полем напряженностью 1,6·10⁵ А/м. Берут 98,38 мас. этого раствора и растворяют в нем полиакриламид в количестве 1,5 мас. Полученный раствор обрабатывают полем акустических колебаний в диапазоне частот 16,8 кГц. Затем в полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. При этом эффективная вязкость получилась равной 305 Па·с.

Результаты приведенных примеров свидетельствуют о наличии синергетического эффекта при воздействии на состав одновременно магнитным полем и полем акустических колебаний. Так, если состав ничем не обрабатывают (пример 1), то его эффективная вязкость равна 250 Па·с. Если состав обрабатывают только магнитным полем (пример 2), то его эффективная вязкость равна 255, т.е. увеличивается на 5 Па·с. Если состав обрабатывают только полем акустических колебаний, то его эффективная вязкость равна 256, т.е. увеличивается на 6 Па. с, а если на состав воздействуют и магнитным полем, и полем акустических колебаний (пример 4), то его эффективная вязкость равна 305 Па·с, т.е. увеличивается на 55 Па·с.

Таким образом, при одновременном воздействии на состав магнитным полем и полем акустических колебаний его вязкость увеличивается намного больше, чем того следовало ожидать при сложении воздействий или только магнитным полем или только полем акустических колебаний (305>250+5+6).

П р и м е р ы 5-12. В этих примерах изменяются соотношения компонентов в указанных пределах, а также значения частоты поля акустических колебаний.

П р и м е р 13. Способ по прототипу. Берут 1,5 мас. полиакриламида и растворяют его в воде в количестве 98,38 мас. Затем в полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. При этом эффективная вязкость получилась равной 225 Па·с.

Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом является повышение разделяющей способности состава, о чем свидетельствует увеличение его эффективной вязкости согласно приведенным в таблице результатам.

Использование: крепление нефтяных и газовых скважин при последовательной перекачке жидкостей. Способ осуществляют следующим образом. В воде растворяют сернокислое окисное железо. Полученный раствор обрабатывают магнитным полем напряженностью 1,6 • 10⁵ А/м. В полученный раствор вводят полиакриламид и производят обработку полем акустических колебаний в диапазоне частот 16,8 - 19,4 кГц. В обработанный полем акустических колебаний раствор вводят хромкалиевые квасцы. 1 табл.

Способ приготовления состава для разделения потоков жидкостей, включающий смешение воды, полиакриламида и хромкалиевых квасцов, отличающийся тем, что перед смешением с полиакриламидом в воду дополнительно вводят сернокислое окисное железо в количестве от 0,00001 до 0,0002 мас. ч. к 1 мас. ч. воды и полученный раствор обрабатывают магнитным полем напряженностью 1,6 • 10⁵ А/м, а после введения полиакриламида водный раствор обрабатывают полем акустических колебаний в диапазоне частот 16,8 19,4 кГц, при этом полиакриламид и хромкалиевые квасцы используют в количестве от 1,46 до 1,55 мас. и от 0,10 до 0,15 мас. соответственно.