Многоцелевой гелеобразующий состав

Многоцелевой гелеобразующий состав

Реферат

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.

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