Композиция на основе полиакриламида (ее варианты) Советский патент 1983 года по МПК C08L33/26 C08K3/10 C08K3/16 C08K3/30 

Изобретение относится к физикохимии полимеров и может быть использовано для повышения их стабильности, а именно снижения механической деструкции в процессе использования. Водорастворимые высокомолекулярные соединения (ВМС) такие,как полиакриламиды, окиСь полиэтилена и т.п. проявляют в водных растворах загущающие и флоккулирующие свойства. Эти свойства обуславливают применение указанных полимеров во многих промышленных процессах, например, в текстильной, бумажной, пищевой промышленностях, при вторичной и третич ной добыче нефти в качестве водных вытесняющих систем, при обработке, .сточных вод и др. В процессе приготовления и исполь зования водных растворов ВМС их моле кулы подвергаются воздействию механи ческих напряжений и других воздействий, 4to часто приводит к разрушению молекулярной цепочки и, как следстви к снижению загущающих и флоккулирующих свойств полимеров. Известна композиция на основе полиакрил амидй, включающая воду и неор ганические соли щелочных и щелочнозе мельных металлов при концентрации со . лей 25-250 г/л. Соли добавляют с целью стабилизации полиакриламида против действия железа С ЗОднако добавление солей в таких количествах снижает вязкость растворов полиакриламида, ухудшает их технологические свойства, усугубляет механическую деструкцию полиакриламида. Наиболее близкой к предлагаемой является композиция на основе полиакриламида, включающая воду и стабилизирующее вещество. В качестве стабилизирующего вещества она содержит поверхностно-активные вещества (ПАВ), представлякмцие собой прюдукты оксиалкилирования гидрофобных многоатомных спиртов. Количество полимера в диспергируемой в воде смеси 12-15 вес.%, ПАВ 88-85% 23. Однако эта композиция характеризу ется недостаточно надежной защитой полимера от механической деструкции во времени, так как ПАВ защищает частицу полимера только на тот период времени, пока вокруг нее не растворится оболочка из ПАВ. Кроме того, используются достаточно большие количества дорогих и дефицитных ПАВ. Целью изобретения является увеличение стабильности по отношению к механической деструкции и удешевление композиции. Поставленная цель достигается те что композиция на основе полиакриламида (ПАА), включающая воду и стаб лизирующее вещество, в качестве ста билизирующего вещества содержит хло ристый натрий при следующем соотношении компонентов, вес.%: Полиакриламид 0,05-0,1 Хлористый натрий 0,15-0,3 ВодаОстальное По второму варианту композиция в качестве стабилизирующего вещества содержит хлористый кальций при.следующем соотношении компонентов,вес. Полиакриламид 0,05-0,1 Хлористый кальций 0,02-0,03 ВодаОстальное Согласно третьему варианту, композиция Б качестве стабилизирующего вещества содержит НС1 при следующем соотношении компонентов, вес.%: Полиакриламид 0,05-0,1 НС10,002-0,004 ВодаОстальное Согласно четвертому варианту ком позиция в качестве стабилизирующего вещества содержит при следующ соотношении компонентов, вес.%: Полиакриламид 0,05-0,1 Hjt.SOtj0,005-0,007 ВодаОстальное Ког тозиция готовится следующим образом. В емкость, где приготовляется во ный раствор полимера требуемой рабо чей концентрации, при перемешивании добавляют указанные, добавки в оптимальных количествах. , Величина оптимальной концентраци соли или кислоты зависит от физикохимических свойств полимера и раств рителя (воды), а также от природы д бавляемого вещества и определяется экспериментальным путем в каждом ко кретном случае. Для каждой пары рас вор полимера - добавка существует свой оптимум концентрации, ниже и выше которого степень деструкции по лимера при одинаковых разрушающих нагрузках возрастает. Эффект снижения механичес1 й деструкции ПАА под действием.указанных веществ, добавленных в оптимальном количестве, обусловлен /гем, что в этом случае достигаетйя наиболее благоприятное соотношение между геометрическим размером макромолекул и их вязкоупругими свойствами (эластичностью). Сравнительно неболь шой размер макромолекулы и способность к обратимой деформации снижает вероятность ее разрушения под действием различного рода нагрузок по сравнению с состояниями значительного полиэлектролитного набухания или сжатия, когда концентрация поли или кислоты в растворе соответственно ниже или выше оптимальной. Эффективность предлагаемого способа стабилизации полимеров подтверждается лабораторными исследованиями. Наблюдается повышение стойкости ПАА к механической деструкции при добавке к его .раствору оптимальныхколичеств указанных солей или кислот. В качестве исходного раствора берут раствор ПАА (молекулярная масса 10 млн., степень .гидролиза 16%), приготовленный на пресной, волжской воде при осторожном (300-500 об/мин) перемешивании лопастной мешалкой. Механическая деструкция исходного раствора осуществляется путем его прокачки через сцементированный песчаник, имеющий проницаемость 0,4 Дарси, со скоростью 165 м/сут. Стойкость полимера к механичес/кой деструкции оценивается величиной коэффициента механической стойкости (Д), который равен отношению скринфакторов деструктированного (CO.) и исходного (СФцсчс.) растворов, т.еГ (../СФ . Чем больше величинаД (его макси 1альное значение равно тем, следовательно, меньше разрушился полимер. На фиг.1-5 приведены кривые зависимости коэффициента механической стойкости от концентрации различных стабилизирующих добавок. i Пример 1. В качестве добавки к исходному раствору ПАА используют серную кислоту, концентрация которой в растворе ПАА меняется от 0,001 до 0,1 вес.%. Растворы с разным содержанием кислоты подвергают механической деструкции указанным способом. Затем измеряют скрин-факторы растворов и опрел деляют величину коэффициента механической стойкости полимера (фиг.1). Кривая зависимости коэффициента механической стойкости от концентрации серной кислоты имеет максимум, равный примерно 0,5, в диапазоне концентрации кислоты 0,005-0,007%. Следовательно, при указанном количестве кислоты в растворе ПАА механическая деструкция полимера минимальная, поэтому данный диапазон концентраций кислоты является оптимальным. При концентрации кислоты в растворе ПАА ниже и выше оптимальной коэффициент механической стойкости полимера снижается. Пример 2, Осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве стабилизирующей добавки к раствору полимера используют соляную кислоту, концентрация которой менялась от 0,001 до 0,1 вес.%.

Максимальный коэффициент механической стойкости наблюдается в диапазоне концентраций соляной кислоты 0,002-0,004%, который в данном случае является, следовательно, оптимальным (фиг.2), ,

Пример 3. Осуществляют аналогично примеру 1 и 2, но в качестве добавки используют хлористый кальций концентрация которого меняется от 0,001 до 0,1%.,

Максимальный коэффициент механической стойкости (примерно 0,5) наблюдается в диапазоне концентраций хлористого кальция, равном 0,02-. 0,03%, который, следовательно, и я.вляется в данном случае оптимальным (фиг.З).

Пример 4. Осуществляют аналогично примерам 1-3, но в качестве добавки используют хлористый натрий, концентрация которо1 о в растворе меняется от 0,1 до 10%.

Диапазон оптимальной концентрации хлористого натрия в растворе ПАА 0,15-0,.3%. При этом величина коэффициента механической стойкости равна примерно 0,8 (фиг.4).

Пример 5. Осуществляют аналогично примерам 1-4, но в качестве добавки используют пластовую воду Сосновского месторождения Куйбышевской области, в которой исходная концентрация солей N-a, Са, Мд и др. 252 г/л.

Применение в качестве доьавки пластовой воды указанного месторождения позволяет повысить коэффициент механической стойкости полимера с 0, до 0,8 при общей концентрации солей, равной 0,4-0,6%, полученной путем разбавления исходной минерализованно воды.

Пример 5 осуществляют согласно варианту предлагаемого способа, который предусматривает добавку мине рализованной, например, пластовой вод в указанных количествах с учетом ее общей минерализации.

Таким образом, за счет добавок к раствору ПАА солей и кислот в указан ных количествах коэффициент механической стойкости данного полимера повышается с 0,2 до 0,5-0,8,

Пр.имерб. Влияние добавки хлористого натрия (по предложенному способу) к раствору ПАА, используемому в качестве нефтевытесняющего агента, на нефтеотдачу пласта.

Две одинаковых модели слоисто-неоднородного пласта насыщаются нeфтью которая затем вытесняется водой до практически полной обводненности добываемой продукции. Тем са№1м моделируется процесс вытеснения нефти при обычном заводнении. Нефтеотдача при этом 49%.

Затем в одну из моделей пласта закачивают 30%-ную от объема пор оторочку раствора ПАА, который предварительно подвергают деструкции указанным способом. Далее оторочка вытесняется водой. Таким образом моделируется процесс полимерного заводнения нефтяного пласта на конечной стадии разработки. При этом деструктирование раствора ПАА в пористой среде при скорости 165 м/сут моделирует его прохождение через призабойную зону нагнетательной- скважины.

В результате закачки полимерной оторочки нефтеотдача пласта повышается по сравнению с обычным заводнением на 11,5% и составляет 60,5%.

Процесс полимерного заводнения со второй моделью пласта выполнен аналогичным образом, но перед деструктированием раствора ПАА в него добавлен хлористый натрий в количестве 0,2% на раствор ПАА.

Снижение механической деструкции полимера за счет добавки хлористого натрия приводит к увеличению нефтеотдачи пласта, которая составляет в этом случае 70.,0%, т.е. возрастает на 9,5% по сравнению с предыдущим опытом (без добавки NaCl).

Таким образом, предложенная ком-, позиция имеетболее высокую стабильность по отношению к механической деструкции и является более дешевой, чем известная.

При заводнении нефтяных пластов закачиваемые в пласт растворы полиакриламида практически не защищаются от механической деструкции. Ожидаемый экономический эффект от замены полиакриламидного раствора на 1редложенную композицию составляет 1 тыс.руб. на тонну полимера.

Формула изобретения

1.Композиция на основе полиакриламида, включающая воду и стабилизирующее вещество, отличающаяся тем, что, с целйю увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирующего вещества она содержит хлористый натрий при следующем соотношений компонентов f вес.%::

Полиакриламид 0/05-0,1 Хлористый натрий 0,15-0,3 ВодаОстальное

2.Композиция на основе полиакриламида, включающая воду и стабилизирующее вещество, отличающая.с я тем, что, с целью увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирующего вещества она содержит хлористый кальций при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Полиакриламид 0,05-0,1 Хлористый кальций 0,02-0,03 ВодаОстальное

3. Композиция на основе полиакрил амида, включающая воду и стабилизирующее вещество, отличающаяся тем, что, с целью увеличения стабильности .по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирующего вещества она содержит НС1 при следующем соотношении компонентов,, вес.%:

0,05-0,1 0,002-0,004 Остальное

4, кЬмпозиция на основе полиакриламида, /включающая воду и стабилизирующее вещество, отличающаяся тем, .что, с целью увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирующего вещества она содержит при следующем соотношении компонентов, вес.

Полиакриламид 0,05-0,

Н.

50

0,005-0,007 ВодаОстальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 3227796,кл. С 08 К 3/10, 1980.

2.Патент США № 3634305,

кл. 260-33.4, опублик..1972 (прототип) .

ff,fffff0,01

/(вмцемтраци серной

0ui.f.

0.1