МНОГОЦЕЛЕВОЙ ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ Российский патент 2015 года по МПК C09K8/508 E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при изменении фильтрационных характеристик пластов, при проведении гидроразрыва, разделении потоков жидкостей в скважине, очистке ствола скважин и других ремонтных работах.

Известен гелеобразующий состав для временной изоляции пласта, содержащий следующие компоненты, мас. %.[1]

Радиализованный γ-излучением полиакриламид (РПАА) 0,20-1,05 Феррохромлигносульфонат 0,40-0,70 Сульфат меди 0,008-0,035 Вода остальное

Недостатком указанного состава является ограниченная область применения: по совокупности основных свойств состав не может быть использован по многоцелевому назначению, а также узкий температурный диапазон работоспособности как состава для временной изоляции.

Верхний температурный предел применимости ограничен 90°C. Это обусловлено нестойкостью тетрааммиаката меди, разлагающегося при повышении температуры с выделением аммиака и воды, что приводит к нарушению структурно-реологических свойств геля. При этом резко снижается пескоудерживающая способность, необходимым условием сохранения которой является мелкоячеистая структура полимера с низкой фильтрацией.

Нижний температурный предел применимости ограничен 20°C, так как при более низких температурах процессы гелеобразования замедляются, что не обеспечивает требуемой вязкости. Кроме того, компоненты состава взаимодействуют с составляющими цементного и глинистого растворов. Например, сульфат меди (тетрааммиакат меди) активно реагирует со щелочами этих растворов в виде гидроксидов кальция или калия (натрия), образуя гипс, который в зоне смешивания растворов может привести к ускорению схватывания цементного раствора. Поэтому полимерный состав нецелесообразно использовать для разделения потоков жидкостей.

Известен гелеобразующий состав, включающий полиакриламид, фенолоспирт и воду [2]. Однако указанный состав имеет длительные сроки начала гелеобразования при температуре ниже 80°C, а при температуре ниже 50°C гель вообще не образуется.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гелеобразующий состав, включающий водорастворимый карбоксилсодержащий полимер, фенолоспирт, хроматы и воду, щелочной агент, обеспечивающий pH состава более 7,0, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%[3]

Водорастворимый карбоксилсодержащий полимер 0,002-15 Хроматы 0,001-2,0 Фенолоспирт 0,01-65,0 Щелочной агент 0,001-1,0 Вода остальное

Недостатком данного состава является использование запрещенных токсичных веществ, в частности хроматов, а также высокая плотность образующейся гелевой системы составляющая 960-990 кг/м³.

Задачей изобретения является разработка более эффективного гелеобразующего состава, позволяющего за счет уменьшения плотности композиции расширить диапазон применения, а также использование нетоксичных веществ при приготовлении указанной композиции.

Сущность изобретения заключается в том, что многоцелевой гелеобразующий состав, включающий водорастворимый полимер, соль поливалентного металла, спирт, щелочной агент и воду, где в качестве соли поливалентного металла содержит алюмокалиевые квасцы, в качестве спирта - пропиленгликоль, а как щелочной агент - тетраборат натрия и дополнительно содержит поверхностно-активное вещество (ПАВ) - сульфанол при следующем соотношении мас.%:

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) или

полианионная целлюлоза (ПАЦ) 3-4 Алюмокалиевые квасцы 5-14 Сульфанол 0,2-0,6 Пропиленгликоль 0,2-0,6 Тетраборат натрия 0,02-0,06 Вода остальное

Использование дополнительно ПАВ позволяет снизить значения плотности раствора, а использование алюмокалиевых квасцов решает задачу нетоксичности используемых компонентов при приготовлении указанной композиции.

В качестве водорастворимого полимера используют КМЦ со степенью полимеризации не менее 400, либо ПАЦ. В качестве соли поливалентного металла - квасцы алюмокалиевые, в качестве ПАВ - сульфанол, в качестве спирта - пропиленгликоголь, а как щелочной агент - тетраборат натрия.

При приготовлении гелеобразующего состава использованы следующие реагенты: КМЦ используют по ТУ 2231-002-5027756300, ПАЦ по ТУ 2231-033-97457491-2010, квасцы алюмокалиевые ГОСТ 4329-77, сульфанол порошок 80% по ТУ 2481-135-07510508-2004, пропиленгликоль по ТУ 6-09-2434-81, тетраборат натрия по ГОСТ 8429-77.

Многоцелевой гелеобразующий состав готовится добавлением к рассчитанному объему воды сухого полимера при постоянном перемешивании на лабораторной мешалке до полного растворения. Одновременно готовят раствор, добавляя отмеренное количество ПАВ, тетрабората натрия, пропиленгликоля и воды при постоянном перемешивании на лабораторной мешалке. Далее отмеривают необходимое количество полученного раствора и вводят при постоянном перемешивании в готовую полимерную матрицу, после также при постоянном перемешивании добавляют соль поливалентного металла.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1: готовят гель следующего состава, мас.%:

ПАЦ 4 Алюмокалиевые квасцы 14 Сульфанол 0,6 Пропиленгликоль 0,6 Тетраборат натрия 0,06 Вода остальное

В 79 мл воды добавляют 4 г сухого полимера марки ПАЦ. На лабораторной мешалке перемешивают до полного растворения. Одновременно готовят раствор следующего состава, в 58 мл воды при постоянном перемешивании на лабораторной мешалке добавляют 20 мл ПАВ и 20 мл пропиленгликоля, а также 2 г тетрабората натрия. Далее отмеривают 3 мл полученного раствора и вводят при постоянном перемешивании в готовую полимерную матрицу, также при постоянном перемешивании добавляют 3% раствор алюмокалиевых квасцов в количестве 14 мл.

Плотность полученного геля составляет 0,38 г/см³, кратность 2,67.

Пример 2: готовят гель следующего состава, мас.%:

ПАЦ 3 Алюмокалиевые квасцы 5 Сульфанол 0,4 Пропиленгликоль 0,4 Тетроборат натрия 0,04 Вода остальное

В 78 мл воды добавляют 3 г сухого полимера марки ПАЦ ВВ. На лабораторной мешалке перемешивают до полного растворения. Одновременно готовят раствор следующего состава, в 58 мл воды при постоянном перемешивании на лабораторной мешалке добавляют 20 мл ПАВ и 20 мл пропиленгликоля, а также 2 г тетрабората натрия. Далее отмеривают 2 мл полученного раствора и вводят при постоянном перемешивании в готовую полимерную матрицу, также при постоянном перемешивании добавляют 6% раствор алюмокалиевых квасцов в количестве 5 мл.

Плотность полученного геля составляет 0,38 г/см³, кратность 2,67.

Пример 3: готовят гель следующего состава, мас.%:

КМЦ 4 Алюмокалиевые квасцы 14 Сульфанол 0,4 Пропиленгликоль 0,4 Тетраборат натрия 0,04 Вода остальное

В 79 мл воды добавляют 4 г сухого полимера марки КМЦ 400. На лабораторной мешалке перемешивают до полного растворения. Одновременно готовят раствор следующего состава, в 58 мл воды при постоянном перемешивании на лабораторной мешалке добавляют 20 мл ПАВ и 20 мл пропиленгликоля, а также 2 г тетрабората натрия. Далее отмеривают 2 мл из полученного раствора и вводят при постоянном перемешивании в готовую полимерную матрицу, также при постоянном перемешивании добавляют 3% раствор алюмокалиевых квасцов в количестве 14 мл.

Плотность полученного геля составляет 0,38 г/см³, кратность 2,68.

Пример 4: готовят гель следующего состава, мас.%:

КМЦ 3 Алюмокалиевые квасцы 5 Сульфанол 0,4 Пропиленгликоль 0,4 Тетраборат натрия 0,04 Вода остальное

В 89 мл воды добавляют 3 г сухого полимера марки КМЦ 400. На лабораторной мешалке перемешивают до полного растворения. Одновременно готовят раствор следующего состава, в 58 мл воды при постоянном перемешивании на лабораторной мешалке добавляют 20 мл ПАВ и 20 мл пропиленгликоля, а также 2 г тетрабората натрия. Далее отмеривают 3 мл полученного раствора и вводят при постоянном перемешивании в готовую полимерную матрицу, также при постоянном перемешивании добавляют 6% раствор алюмокалиевых квасцов в количестве 5 мл.

Плотность полученного геля составляет 0,38 г/см³, кратность 2,68.

Пример 5: готовят гель следующего состава, мас.%:

ПАЦ 3 Алюмокалиевые квасцы 5 Сульфанол 0,01 Пропиленгликоль 0,4 Тетраборат натрия 0,04 Вода остальное

В 78 мл воды добавляют 3 г сухого полимера марки ПАЦ. На лабораторной мешалке перемешивают до полного растворения. Одновременно готовят раствор следующего состава, в 68 мл воды при постоянном перемешивании на лабораторной мешалке добавляют 10 мл ПАВ и 20 мл пропиленгликоля, а также 2 г тетрабората натрия. Далее отмеривают 2 мл полученного раствора и вводят при постоянном перемешивании в готовую полимерную матрицу, также при постоянном перемешивании добавляют 6% раствор алюмокалиевых квасцов в количестве 5 мл.

Плотность полученного геля составляет 0,65 г/см³, кратность 1,7.

Пример 6: готовят гель следующего состава, мас.%:

ПАП 3 Алюмокалиевые квасцы 5 Сульфанол 0,8 Пропиленгликоль 0,4 Тетраборат натрия 0,04 Вода остальное

В 78 мл воды добавляют 3 г сухого полимера марки ПАП. На лабораторной мешалке перемешивают до полного растворения. Одновременно готовят раствор следующего состава, в 68 мл воды при постоянном перемешивании на лабораторной мешалке добавляют 40 мл ПАВ и 20 мл пропиленгликоля, а также 2 г тетрабората натрия. Далее отмеривают 2 мл полученного раствора и вводят при постоянном перемешивании в готовую полимерную матрицу, также при постоянном перемешивании добавляют 6% раствор алюмокалиевых квасцов в количестве 5 мл.

Плотность полученного геля составляет 0,75 г/см³, кратность 1,4. Другие образцы изготавливают аналогичным способом, и их физико-химические показатели представлены в таблице.

Таблица Состав мас.% Плотность г/см³ Кратность N пр. КМЦ 400 ПАЦ Сульфанол Пропилен-гликоль Алюмокалиевые квасцы Тетраборат натрия Вода     1 - 4 0,6 0,6 14 0,06 остальное 0.38 2.67 2 - 3 0,4 0,4 5 0,04 остальное 0.38 2.67 3 4 - 0,4 0,4 14 0,04 остальное 0.38 2.68 4 3 - 0,4 0,4 5 0,04 остальное 0.38 2.68 5 - 3 0,01 0,4 5 0,04 остальное 0.65 1.7 6 - 3 0,8 0,4 5 0,04 остальное 0.75 1.4 7 4 - 0,01 0,6 14 0,06 остальное 0.7 1.3 8 4 - 0,8 0,6 14 0,06 остальное 0.85 1.13 9 2 - 0,5 0.4 10 0.06 остальное 0.86 1.11 10 - 5 0,6 0.3 12 0.04 остальное 0.75 1.12 11 3 - 0,4 0.5 4 0.04 остальное 0.95 1.02 12 - 4 0,4 0.6 15 0.06 остальное 0.9 1.1 13 4 - 0,2 0.4 14 0.06 остальное 0.85 1.12 14 - 4 0,3 0.2 10 0.03 остальное 0.75 1.3 15 - 3,5 0,4 0,8 12 0,04 остальное 0,78 1.14 16 3 - 0,2 0,4 14 0,01 остальное 0.86 1.08 17 - 3 0.3 0,6 12 0,08 остальное 0.9 1.05 18 Прототип 0,96-0,99 1.05

Как видно из данных таблицы, заявленный состав по сравнению с известными в выбранном диапозоне (пример 1-4) обладает меньшей плотностью 0,38 г/см по сравнению с прототипом 0,95 г/см.

Предложенный гелеобразующий состав уменьшает плотность вязкоупругой системы с использованием не токсичных компонентов.

Список использованной литературы

1. Патент РФ 2057781, С09К 7/00, Е21В 43/26, 1996 г.

2. АС СССР №1770547, Е21В 33/138, 1992 г.

3. Патент РФ 2261321, Е21В 33/138, 2004 г.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при изменении фильтрационных характеристик пластов, при проведении гидроразрыва, разделении потоков жидкостей в скважине, очистке ствола скважин и других ремонтных работах. Многоцелевой гелеобразующий состав включает 3-4 мас.% карбоксиметилцеллюлозы или полианионной целлюлозы, 5-14 мас.% алюмокалиевых квасцов, 0,2-06 мас.% сульфанола, 0,2-0,6 мас.% пропиленгликоля, 0,02-0,06 тетрабората натрия и воду. Техническим результатом является получение нетоксичного гелеобразующего состава с уменьшенной плотностью. 6 пр., 1 табл.

Многоцелевой гелеобразующий состав, включающий водорастворимый полимер, соль поливалентного металла, спирт, щелочной агент и воду, отличающийся тем, что в качестве соли поливалентного металла содержит алюмокалиевые квасцы, в качестве спирта - пропиленгликоль, а как щелочной агент - тетраборат натрия и дополнительно содержит поверхностно-активное вещество - сульфанол при следующем соотношении, мас.%:
Карбоксиметилцеллюлоза или   полианионная целлюлоза 3-4 Алюмокалиевые квасцы 5-4 Сульфанол 0,2-0,6 Пропиленгликоль 0,2-0,6 Тетраборат натрия 0,02-0,06 Вода остальное