Синтетический понизитель фильтрации Российский патент 2021 года по МПК C09K8/487 

Описание патента на изобретение RU2763586C1

Область техники

Изобретение относится к синтетическим понизителям фильтрации и может найти применение в нефтегазовой отрасли при строительстве скважин в качестве добавки к цементным растворам.

Уровень техники

При строительстве скважин одним из основных этапов является крепление скважин. Данный этап состоит из спуска обсадной колонны и дальнейшего его цементирования, которое позволяет избежать обрушения скважины, сохранить коллекторские свойства продуктивных пластов и формировать герметичный и долговечный изоляционный комплекс крепи скважин, надежно разобщающий флюидосодержащие пласты.

Водоотдача цементной смеси в процессе застывания приводит к потере прочности цементного камня, образованию трещин, пористости, загрязнению продуктивных пластов и соответствующему снижению дебита скважины.

Для устранения данного недостатка известно применение синтетических понизителей фильтрации на основе полимеров, содержащих AMPS (2-Акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота). Подобные понизители фильтрации активно используются в отрасли и изготавливаются известными методами синтеза в реакторах с контролируемой температурой.

Известен способ получения синтетического понизителя фильтрации на основе герметизирующей композиции, содержащей водную текучую среду, диутановый состав, по меньшей мере одну гелевую систему и предотвращающий утечку материалв виде сшиваемого водорастворимого сополимера, например, терполимера AMPS/N-N-диметилакриламида/акриламида. Синтетический понизитель фильтрации вводят в буровую скважину и формируют заглушку для герметизации подземного образования. (патент РФ №2564708C2, МПК C09K 8/42, E21B 33/138, 10.10.2015).

Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ получения синтетического понизителя фильтрации, включающего в качестве основных компонентов сополимерную смолу, функционализированую сульфоновой кислотой, которая содержит остаток 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновой кислоты (AMPS) и N,N-диметилакриламида (NNDMA). Сополимер содержит приблизительно от 60 до 99 мас.% мономерных звеньев AMPS и приблизительно от 1 до 40 мас.% мономерных звеньев NNDMA. Общее содержание смол в понизителе фильтрации составляет приблизительно от 10 до 40 мас.%, а вязкость варьируется в диапазоне от 10 до 15000 сП при 20°C (заявка на изобретение РФ 2007110164, МПК C09K 8/487, 02.03.2006).

Известная технология производства синтетического понизителя фильтрации позволяет достигать фильтрационных потерь около 100 мл при загрузке не более 0.6% понизителя фильтрации и содержании кислорода не более 0.6%. В условиях ускорения темпов строительства скважин, приводящих к снижению времени ожидания затвердевания цемента, увеличения длин горизонтальных участков и увеличения давления гидроразрыва пласта – требуется повышение фильтрационных характеристик цементных смесей.

Задачей настоящего изобретения является разработка синтетического понизителя фильтрации, обеспечивающего улучшение качества цементирования скважин, и способа его получения.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является создание синтетического понизителя фильтрации для повышения фильтрационных характеристик цементных смесей, в частности, для улучшения качества цементирования скважин, снижения рисков образования трещин и перетоков, уменьшения фильтрационной корки и увеличения дебита скважины.

Раскрытие изобретения

Указанный технический результат достигается тем, что синтетический понизитель фильтрации для буровых скважин содержит сополимер 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновую кислоту (AMPS) с массовой долей 5-90%, N,N-диметилакриламид (NNDMA) с массовой долей 5-80% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-80%.

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-70%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-10%.

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-60%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-20%.

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-40%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-40%.

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-30%, NNDMA с массовой долей 5-30% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-40%.

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-10%, NNDMA с массовой долей 5-10% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-80%.

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-10%, NNDMA с массовой долей 5-80% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-10%.

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому непредельную карбоновую кислоту выбирают из акриловой, метакриловой, малеиновой или итаконовой кислоты.

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому вместо 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновой кислоты (AMPS) возможно использование 3-аллилокси-2-гидрокси-1-пропансульфоновой кислоты (AHPS).

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому вместо 3-аллилокси-2-гидрокси-1-пропансульфоновой кислоты (AMPS) возможно использование акрилоилморфолина (ACMO).

Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому NNDMA возможно использование мономера, выбранного из акриламида, N-винилацетамида, N-винилкапролактама, 4-гидроксибутилового эффира, N-винилпирролидона, диметиламиноэтил метакрилата, винил имидазолина, N-изопропилакриламида, N-Метилолакриламида, N-(мет)акрилоилморфолина.

Другим объектом заявляемого технического решения является способ синтеза понизителя фильтрации, включающий подачу воды в реакционную емкость с помощью насоса и нагревание до 60-70°С, введение AMPS, NNDMA и непредельной карбоновой кислоты в смесительную емкость, нагревание при перемешивании до 60-70°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя, перекачивание полученного раствора из смесительной емкости в реакционную с помощью насоса, введение персульфата калия при перемешивании и поддержании температуры 60-70°С в течение 120 минут, выгрузку реакционной массы с помощью винтового насоса в промежуточную накопительную емкость, подачу реакционной массы в вальцовые сушилки, срезание ножом тонкой пленки высушенного продукта, измельчение сухого порошкообразного материала с получением сухого синтетического понизителя фильтрации.

Возможен вариант осуществления способа, согласно которому в реакционную смесь вводят гидроксид кальция для обеспечения показателя рН 6-10.

Возможен вариант осуществления способа, согласно которому осуществляют продувку реакционной смеси азотом при атмосферном давлении для удаления кислорода воздуха из емкости до содержания кислорода не более 0,6%.

Подробное описание

Заявляемый синтетический понизитель фильтрации содержит сополимер 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновую кислоту (AMPS) с массовой долей 5-90%, N,N-диметилакриламид (NNDMA) с массовой долей 5-80% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-80%.

2-Акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота представляет собой порошок белого цвета и является реакционноспособным гидрофильным акриловым мономером сульфоновой кислоты, с массовой долей нелетучих веществе не менее 99,0%, массовой долей воды не более 0,30% и массовой долей железа не более 0,001%.

N,N-диметилакриламид представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом и содержанием основного компонента не менее 99,0%, температурой кипения 80°С и плотностью 0,962 г/см3. N,N-диметилакриламид растворяется в воде и служит основным компонентом для производства самых разнообразных полимеров.

В других аспектах понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-70%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-10%; сополимер AMPS с массовой долей 5-60%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-20%; сополимер AMPS с массовой долей 5-40%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-40; сополимер AMPS с массовой долей 5-30%, NNDMA с массовой долей 5-30% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-40%; сополимер AMPS с массовой долей 5-10%, NNDMA с массовой долей 5-10% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-80%; сополимер AMPS с массовой долей 5-10%, NNDMA с массовой долей 5-80% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-10%.

В одном из вариантов осуществления понизитель фильтрации содержит непредельную карбоновую кислоту, которую выбирают из акриловой, метакриловой, малеиновой или итаконовой кислоты.

В одном из вариантов осуществления вместо AMPS возможно использование 3-аллилокси-2-гидрокси-1-пропансульфоновой кислоты (AHPS) или акрилоилморфолина (ACMO).

В одном из вариантов осуществления вместо NNDMA возможно использование мономера, выбранного из акриламида, N-винилацетамида, N-винилкапролактама, 4-гидроксибутилового эффира, N-винилпирролидона, диметиламиноэтил метакрилата, винил имидазолина, N-изопропилакриламида, N-Метилолакриламида, N-(мет)акрилоилморфолина.

На первом этапе происходит периодический процесс синтеза понизителя фильтрации полимеризацией исходных мономеров в водной среде. Первый этап заканчивается выгрузкой жидкой реакционной массы в промежуточную накопительную емкость для полупродукта. На втором этапе происходит непрерывный процесс высушивания жидкой реакционной массы на вальцовых сушилках, из которых сухой порошкообразный материал подается винтовым конвейером в передвижные пластиковые баки. На третьем этапе производится измельчение и фасовка сухого продукта.

Все этапы способа проводятся на стандартном оборудовании, в частности с использованием реакционных и смесительных емкостей с электронагревом и змеевиком охлаждения (например ТИ 10.01.ЭЗ или IKA LR 1000 Сontrol), насосов химических центробежных, насосов винтовых, моющих головок, вентиляционный фланцев, барабанной вальцовой сушилки с вытяжным кожухом и др.

Для получения синтеза синтетического понизителя фильтрации в реакционную емкость набирают воду из емкости с помощью насоса. Нагревают содержимое емкости при перемешивании до 60°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя. Одновременно с этим сырье набирают в смесительную емкость. Доведение рН до требуемого уровня проводят посредством гидроксида кальция марки ХЧ, который добавляют через люк при перемешивании.

В течение 10 минут после этого через люк или воронку с помощью насоса добавляют растворы AMPS, NNDMA и непредельную карбоновую кислоту. Содержимое емкости нагревают при перемешивании до 60-70°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя. После окончания добавления NNDMA, получившийся раствор при перемешивании перекачивают в течение 10 минут с помощью насоса в реакционную емкость. Затем смесительную емкость промывают водой через моющую головку. Воду после промывки перекачивают в реакционную емкость. При необходимости реакционную массу подогревают до 60-70°С.

Емкость продувают азотом из азотной рампы при атмосферном давлении для удаления кислорода воздуха из емкости. Воздух удаляют через вентиляционный фланец, подключенный через обратный клапан или водяной затвор с вентиляционным отводом. Все остальные задвижки на крышке емкости закрыты. После продувки азотом, для начала реакции через воронку на крышке емкости при перемешивании добавляют инициатор персульфат калия. Реакцию продолжают при перемешивании, при продувке азотом и при поддержании температуры 60-70°С в течение 120 минут. Полимеризация проводится по радикальному механизму, путем нагрева реакционной смеси внешним теплоносителем до требуемого уровня.

После окончания реакции реакционную массу выгружают с помощью винтового насоса в течение 15 минут в промежуточную накопительную емкость полупродукта. Реакционную емкость дважды ополаскивают водой через моющую головку. Два реактора работают попеременно с разницей в 2-4 часа. Пока один пустой реактор загружается водой, из второго реактора выгружают нагретую реакционную массу. Теплообмен происходит в теплообменнике.

Процесс сушки осуществляют круглосуточно и непрерывно. Из емкости жидкий полупродукт подают в вальцовые сушилки, оснащенные датчиками уровней с помощью винтовых насосов. Насосы обеспечивают поддержание уровня жидкости в лотке под барабаном сушилки, в котором происходит налипание продукта на барабан сушилки. Барабан вальцовой сушилки непрерывно вращается со скоростью, заданной с помощью частотного преобразователя, установленного в шкафах управления сушилок. Через сушилки непрерывно прокачивают теплоноситель с постоянной скоростью и постоянной температурой, обеспечивая поддержание заданной температуры поверхности. Продукт в виде тонкой пленки высыхает на наружной поверхности барабана за три четверти одного оборота, после чего его срезают ножом, прижатым к фронтальной стороне барабана. Срезанный продукт осыпается в винтовой конвейер, который транспортирует сухой продукт к отверстию, через которое осуществляется его выгрузка. Выгрузка сухого продукта производят в передвижные баки. Нагрев теплоносителя обеспечивается термомаслянным нагревателем, использующем в качестве топлива природный газ. Каждая вальцовая сушилка оснащена вытяжным кожухом, соединенным с дутьевым вентилятором для отвода паров воды.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется с помощью таблицы, в которой приведены данные о фильтрационных свойствах полученного синтетического понизителя фильтрации в условиях вариации рН, вязкости и содержания кислорода в системе. Для оценки степени влияния условий синтеза синтетического понизителя фильтрации производили измерения фильтрационной способности согласно методике ISO 10426-2 (API 10B-2) на образцах цементной смеси при температуре 57°С. Подготовку образцов цементной смеси в составе: вода 44%, синтетический понизитель фильтрации 0.6%, портландцемент - до 100%проводили согласно методике ISO 10426-2.

Изобретение также поясняется иллюстративными примерами 1-6 конкретного выполнения заявляемого понизителя фильтрации.

Пример 1.

В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 60°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AMPS с массовой долей 70%, NNDMA с массовой долей 20% и акриловую кислоту с массовой долей 10%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 60°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 60°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.

Пример 2.

В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 65°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AHPS с массовой долей 60%, NNDMA с массовой долей 20% и метакриловую кислоту с массовой долей 20%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 65°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 65°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.

Пример 3.

В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 70°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AMPS с массовой долей 40%, N-винилкапролактам с массовой долей 20% и малеиновую кислоту с массовой долей 40%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 70°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 70°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.

Пример 4.

В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 70°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, АСМО с массовой долей 30%, N-винилпирролидон с массовой долей 30% и итаконовую кислоту с массовой долей 40%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 70°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 70°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.

Пример 5.

В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 60°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AHPS с массовой долей 10%, N-изопропилакриламид с массовой долей 10% и малеиновую кислоту с массовой долей 80%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 60°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 60°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.

Пример 6.

В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 65°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AMPS с массовой долей 10%, N-Метилолакриламид с массовой долей 80% и метакриловую кислоту с массовой долей 10%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 65°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 65°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.

Для определения оптимальных параметров синтеза синтетического понизителя фильтрации с минимальной фильтрационной способностью цементной смеси был проведен ряд испытаний в условиях вариации рН системы, содержания кислорода и вязкости:

1. Синтетический понизитель фильтрации, изготовленный по стандартной технологии (pH раствора 7, температура синтеза 60-70°С) Fl0.

2. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с повышенным рН (pH раствора > 10, температура синтеза 67-77°С) Fl1.

3. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с пониженным рН (pH раствора 6, температура синтеза 67-77°С) Fl2.

4. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с пониженной вязкостью достигаемой изменением соотношений компонентного состава (pH раствора 7, вязкость = 2000 сП, температура синтеза 67-77°С) Fl3.

5. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с повышенным содержанием кислорода (pH раствора = 7, вязкость = 3000 сП, температура синтеза 67-77°С, содержание кислорода перед началом реакции 0,6%) Fl4.

6. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с контролем параметров синтеза (pH раствора = 8, вязкость ≥ 4000 сП, температура синтеза 67-77°С) Fl5

7. Портландцемент марки G.

8. Данные проведенной экспериментальной проверки данного способа приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результат испытания образцов синтетического понизителя фильтрации

Наименование образца pH раствора Температура синтеза, °С Вязкость реакционной массы, сП Фильтрационная способность, мл Fl0 7 60 3000 65 Fl1 11 60 3000 * Fl2 6 60 2500 >100 Fl3 7 60 2000 >150 Fl4 7 60 3000 ** Fl5 8 70 4000 42 Портландцемент марки G 1157

* Мономеры вступили в противоположную реакцию

** Содержание кислорода 0.6%, мономеры не вступили в реакцию

По результатам произведенных экспериментов обнаружено, что при показателе кислотности pH больше 10 мономеры вступают в побочную реакцию, что приводит к уходу от нужных параметров. При показателе кислотности pH равном 6 и меньше, а также при снижении вязкости ниже 3000 сП полученный продукт не обладает требуемой фильтрационной способность. При синтезе понизителя фильтрации при поддержании pH 8 и температуре синтеза 70°С достигается вязкость полупродукта 4000 сП и фильтрационная способность цементной смеси с содержанием 0.6% данного понизителя фильтрации составляет 42 мл. Фильтрационная способность цементной смеси со сравнительным понизителем фильтрации портландцементом марки G – 1157 мл.

Обеспечение процесса синтеза понизителя фильтрации при температуре 60-70°С, показателе pH 6-10 в реакторе и содержании кислорода не более 0,6% позволяет достигнуть низких (менее 50 мл) значений фильтрационной способности.

Таким образом, заявляемый синтетический понизитель фильтрации обладает по сравнению с прототипом лучшей фильтрационной способностью, а обеспечение указанных характеристик является необходимым условием для достижения заявленного технического результата.

Похожие патенты RU2763586C1

название год авторы номер документа
Акриловый полимер на водной основе для цементной композиции и способ его получения 2020
  • Балашов Алексей Владимирович
  • Русинов Павел Геннадьевич
  • Русинова Екатерина Валерьевна
  • Никонов Игорь Леонидович
RU2754844C1
ВОДОРАСТВОРИМЫЕ, СПОСОБНЫЕ К ОБРАЗОВАНИЮ СЕТЧАТЫХ СТРУКТУР СОПОЛИМЕРЫ 1997
  • Кольхаммер Клаус
  • Кеглер Герхард
  • Балл Петер
  • Швеммер Моника
  • Доблер Вальтер
RU2157386C2
Способ извлечения нефти из подземных нефтяных залежей 1983
  • Кеннет Флойд Кастнер
SU1314958A3
СОПОЛИМЕР АКРИЛАМИДА 1998
  • Швецов О.К.
  • Маер Ж.А.
  • Швейкина Ю.Е.
  • Алаичев В.А.
RU2194722C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАТЕКСА 2017
  • Корыстина Людмила Андреевна
RU2676609C1
ВОДНО-ГЕЛЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ НЕФТЕДОБЫЧИ 2019
  • Кадикс, Арно
  • Уилсон, Дэвид, Джеймс
RU2786720C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ЗАЩИТНЫМИ КОЛЛОИДАМИ ПОЛИМЕРОВ 2008
  • Вайтцель Ханс-Петер
  • Гюнальтай Мехмет
  • Зелиг Манфред
RU2471810C2
СНИЖАЮЩИЕ ТРЕНИЕ КОМПОЗИЦИИ, СОДЕРЖАЩИЕ В СОСТАВЕ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫЙ СОЛЕВОЙ РАСТВОР 2016
  • Лопес, Аналетт
  • Чан, Кин-Тай
  • Куриан, Пиоус
RU2729071C2
ТЕРМОСОЛЕСТОЙКИЙ БУРОВОЙ РАСТВОР 1995
  • Швецов О.К.
  • Алаичев В.А.
  • Зотов Е.В.
  • Оксенойд Е.Я.
  • Липкес М.И.
  • Подъячева Н.А.
RU2104292C1
МАЛОПРОЧНЫЕ ГЕЛЕВЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ С ПОМОЩЬЮ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ 2016
  • Салаи Майкл Л.
  • Лю Мей
  • Чан Кин-Тай
RU2726079C2

Реферат патента 2021 года Синтетический понизитель фильтрации

Группа изобретений относится к синтетическим понизителям фильтрации и может найти применение в нефтегазовой отрасли при строительстве скважин. Технический результат - повышение фильтрационных характеристик цементных смесей для улучшения качества цементирования скважин, снижения рисков образования трещин и перетоков, уменьшения фильтрационной корки и увеличения дебита скважины. Синтетический понизитель фильтрации для применения в качестве добавки к цементным растворам для буровых скважин содержит сополимер 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновой кислоты (AMPS) с массовой долей 5-90%, N-метилолакриламида с массовой долей 5-80% и метакриловой кислоты с массовой долей 5-80%. Способ синтеза указанного выше понизителя фильтрации включает подачу воды в реакционную емкость с помощью насоса и нагревание до 60-70°С, введение AMPS, N-метилолакриламида и метакриловой кислоты в смесительную емкость, нагревание при перемешивании до 60-70°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя, перекачивание полученного раствора из смесительной емкости в реакционную с помощью насоса, продувку реакционной смеси азотом при атмосферном давлении для удаления кислорода воздуха из емкости до содержания кислорода не более 0,6%, введение персульфата калия при перемешивании и поддержании температуры 60-70°С в течение 120 минут, выгрузку реакционной массы с помощью винтового насоса в промежуточную накопительную емкость, подачу реакционной массы в вальцовые сушилки, срезание ножом тонкой пленки высушенного продукта, измельчение сухого порошкообразного материала с получением сухого синтетического понизителя фильтрации. Водородный показатель рН раствора поддерживают на уровне рН 6-10 путем добавления гидроксида кальция. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

Формула изобретения RU 2 763 586 C1

1. Синтетический понизитель фильтрации для применения в качестве добавки к цементным растворам для буровых скважин, характеризующийся тем, что он содержит сополимер 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновой кислоты (AMPS) с массовой долей 5-90%, N-метилолакриламида с массовой долей 5-80% и метакриловой кислоты с массовой долей 5-80%.

2. Понизитель фильтрации по п. 1, характеризующийся тем, что он содержит сополимер AMPS с массовой долей 10%, N-метилолакриламида с массовой долей 80% и метакриловой кислоты с массовой долей 10%.

3. Способ синтеза понизителя фильтрации по пп. 1, 2, включающий подачу воды в реакционную емкость с помощью насоса и нагревание до 60-70°С, введение AMPS, N-метилолакриламида и метакриловой кислоты в смесительную емкость, нагревание при перемешивании до 60-70°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя, перекачивание полученного раствора из смесительной емкости в реакционную с помощью насоса, продувку реакционной смеси азотом при атмосферном давлении для удаления кислорода воздуха из емкости до содержания кислорода не более 0,6%, введение персульфата калия при перемешивании и поддержании температуры 60-70°С в течение 120 минут, выгрузку реакционной массы с помощью винтового насоса в промежуточную накопительную емкость, подачу реакционной массы в вальцовые сушилки, срезание ножом тонкой пленки высушенного продукта, измельчение сухого порошкообразного материала с получением сухого синтетического понизителя фильтрации, причем рН раствора поддерживают на уровне 6-10 путем добавления гидроксида кальция.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2763586C1

RU 2007110164 A, 27.09.2008
КОМПОЗИЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СВЯЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ВКЛЮЧАЮЩАЯ СОПОЛИМЕР 2015
  • Ланглотц Бьёрн
  • Гастнер Томас
  • Гедт Торбен
  • Мазанец Оливер
  • Шинабек Михаэль
  • Айссманн Диана
  • Фридрих Штефан
RU2701654C2
ПОЛИМЕР, ИМЕЮЩИЙ БОКОВЫЕ ЦЕПИ ПРОСТОГО ПОЛИЭФИРА 2015
  • Бихлер Манфред
  • Винкльбаэер Мартин
  • Денглер Йоахим
RU2705597C2
ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ БИУТАН, И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ 2010
  • Иоуфф Лэрри С.
  • Полс Ричард В.
RU2564708C2
Термостойкий тампонажный материал для крепления скважин, обеспечивающий высокую прочность в условиях циклически меняющихся температур и воздействия HS и CO 2020
  • Ахметов Марат Фаридович
  • Парийчук Нина Владимировна
  • Щербаков Дмитрий Владимирович
RU2733872C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО СОСТАВА 2001
  • Татауров В.Г.
  • Кузнецова О.Г.
  • Чугаева О.А.
  • Фефелов Ю.В.
  • Акулов Б.А.
  • Сажина Е.М.
  • Зуева Н.А.
RU2186942C1
US 4674574 A1, 23.06.1987
CN 101006155 A, 25.07.2007
Пломбировальные щипцы 1923
  • Громов И.С.
SU2006A1
ГЛИНКА Н.Л
Общая химия, Ленинград, "Химия" Ленинградское отделение, с
Приспособление для изготовления в грунте бетонных свай с употреблением обсадных труб 1915
  • Пантелеев А.И.
SU1981A1
Гидравлический способ добычи торфа 1916
  • Кирпичников В.Д.
  • Классон Р.Э.
SU206A1

RU 2 763 586 C1

Авторы

Пестерев Семен Владимирович

Даты

2021-12-30Публикация

2021-04-07Подача