Композиция на основе полиакриламида (ее варианты)
Патент 994517
Авторы
Классы МПК
Композиция на основе полиакриламида (ее варианты)
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 16.01. 81 (21) 3236232/23-05
Р М К з
С 08 L 33/26
С 08 К 3/10
C 08 K 3/16
С 08 К 3/30 (ЮЗ) УДК 678. 745. .842(088.8) с присоединением заявки Й9—
Государственный комитет
СССР по делам изоОретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 0702.83. Бюллетень Мо 5
Дата опубликованмя описания 070283
И,A.Øâåöîâ, V).Â.Cîëÿêîâ, В.В.Кукин н И.П. к ..Ф .й -- Р (72) Авторы изобретения
Государственный институт по проектированйнт - -и исследовательским работам в нефтяной промышле нности "Гипровостокнефть" (71) Заявитель (54) КОМПОЗИЦИЯ HA ОСНОВЕ ПОЛИАКРИЛАИИДА (EE ВАРИАНТЫ), Изобретение относится к @изикохимии полимеров и может быть исполь- зовано для повышения их стабильности, а именно снижения механической .:. деструкции в процессе использования.
Водорастворимые высокомолекулярные соединения (BNC) такие,как полиакриламиущ, окись полиэтилена и т.п. проявляют в водных растворах загущающие и флоккулирующие свойства. Эти свойства обуславливают применениеуказанных полимеров во многих про-.— мышленных процессах, например, в текстильной, бумажной, пищевой промышленностях, при вторичной и третичной добыче нефти в качестве водных вытесняющих систем, при обработке. ,сточных вод и др, В процессе приготовления и использования водных растворов ВМС их моле= кулы подвергаются воздействию механических напряжений и других воздействий, что часто приводит к разрушению молекулярной цепочки и, как следствие, к снижению загущающих и флоккулирующих свойств полимеров.
Известна композиция на основе -полиакриламида, включающая воду и неорганические соли щелочных и-щелочноземельных металлов при концентрации со
- --Ь
2 лей 25-250 г/л. Соли добавляют с целью стабилизации полиакриламида против действия железа (1(..
ОднакО 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 (nAS), представляющие собой продукты оксиалкилирования гидрофобных многоатомных спиртов. Количество полимера в диспергируемой в воде смеси 12-15 вес.Ъ, ПАВ 88-85% (2) °
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 раство- рится оболочка из ПАВ. Кроме того, используются достаточно болыаие количества дорогих и дефицитных ПАВ.
Целью изобретения является увеличение стабильности по отношению к
994517 механической деструкцйи и удешевление композиции.
Поставленная цель достигается тем, что композиция на основе полиакриламида (ПАА), включающая воду и стабилизирующее вещество, в качестве стабилизирующего вещества содержит хлористый натрий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:
Полиакриламид 0,05-0,1
Хлористый натрий 0,15-0,3
Вода Остальное
По второму варианту композиция в качестве стабилизирующего вещества содержит хлористый кальций при.следующем соотношении компонентов,вес.Ъ: 5
Полиакриламид 0;05-0,1
Хлористый кальций 0,02-0,03
Вода Остальное
Согласно третьему варианту, композиция в качестве стабилизирующего Щ вещества содержит НС1 при следующем соотношении компонентов, вес.-:
Полиакриламид 0,05-0,1
НС1 0,002-0,004
Вода Остальное 25
Согласно четвертому варианту композиция в качестве ст абили э ирующего вещества содержит H SOg при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:
Полиакриламид 0,05-0 1 30
Нф„S 0 0,005-0,007
Вода Остальное
Композиция готовится следующим образом.
В емкость, где приготовляется вод З ный раствор полимера требуемой рабочей концЕнтрации, при перемешивании добавляют указанные. добавки в оптимальных количествах.
Величина оптимальной концентрации соли или кислоты зависит от физикохимических свойств полимера и раство.. рителя (воды), а также от природы добавляемого вещества и определяется экспериментальным путем в каждом конкретном случае. Для каждой пары раст ° 4 5 вор полимера — добавка существует свой оптимум концентрации, ниже и выше которого степень деструкции по-, лимера при одинаковых разрушающих нагрузках возрастает.
Эффект снижения механической деструкции ПАА под действием. укаэанных веществ, добавленных в оптимальном количестве, обусловлен,тем, что в этом случае достигается наиболее благоприятное соотношение между геометрическим размером макромолекул и их вязкоупругими свойствами . (эластичностью). Сравнительно небольшой размер макромолекулы и способ- 69 ность к обратимой деформации снижааТ, вероятность ее разрушения под действием различного рода нагрузок по сравнению с состояниями значительно го полиэлектролитного набухания или фЯ сжатия, когда концентрация соли или кислоты в растворе соответственно ниже или выше оптимальной.
Эффективность предлагаемого способа стабилизации полимеров подтверждается лабораторными исследованиями °
Наблюдается повышение стойкости IIAA к механической деструкции при добавке к его .раствору оптимальных количеств указанных солей или кислот, В качестве исходного раствора берут раствор ПАА (молекулярная масса
10 млн., степень,гидролиэа 1бЪ), 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 скрин- . факторов деструктированного (СФ „) и исходного (Сф,с ) растворов, т.е.
Д=Сф бот /СФ . Чем больше величина.
Д (его максимальное. значение равно ) тем, следовательно, меньше .разрушился полимер.
На фиг.1-5 приведены кривые зависимости коэффициента механической стойкости от концентрации различных стабилизирующих добавок.
iJ
Пример 1. В качестве добавки к исходному раствору ПАА используют серную кислоту, концентрация которой в растворе IIAA меняется от
0,001 до 0,1 вес.Ъ.
Растворы с разным содержанием кислоты подвергают механической деструкции указанным способом. Затем измеряют скрин-факторы растворов и опре< 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 укаэанном количестве кислоты в растворе IIAA механическая деструкция полимера минимальная, поэтому данный диапазон концентраций кислоты является оптимальным.
При концентрации кыслоты в растворе IIAA 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.В.
994517
Максимальный коэффициент механической стойкости наблюдается в диапазоне концентраций соляной кислоты
0,002-0,004%, который в данном случае является, следовательно, оптималь. ным (фиг.2). 5
Пример 3. Осуществляют аналогично примеру 1 и 2, но в качестве добавки используют хлористый кальций, концентрация которого меняется от
0,001 до 0,1%. 10
Максимальный коэффициент механической стойкости (примерно О, 5) наблюдается в диапазоне концентраций хлористого кальция, равном 0,02-:
0,0ЗЪ, который, следовательно, и яв- 15 ляется в даннбм случае оптимальным (фиг. 3) .
Пример 4. Осуществляют аналогично примерам 1-3, но в качестве добавки используют хлористый натрий, концентрация которо1 о в растворе меняется от 0,1 до 10Ъ.
Диапазон оптимальной концентрации хлористого натрия в растворе IIAA
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 плаатовую воду
Сосновского месторождения Куйбышевской области, в которой исходная концентрация солей йа, Са, Mg и др, 252 г/л.
Применение в качестве добавки пластовой воды указанного месторождения позволяет повысить коэффициент механической стойкости полимера с О,". до 0,8 при общей концентрации солей, равной 0,4-0,6%, полученной путем 40 разбавления исходной минерализованной воды.
Пример 5 осуществляют согласно варианту Йредлагаемого способа, который предусматривает добавку мине- 5 рализованной „например, пластовой воды в указанных количествах с учетом ее общей минерализации.
Таким образом, за счет добавок к раствору ПАА солей и кислот в указанных количествах коэффициент механической стойкости данного полимера повышается с 0,2 до 0,5-0,8.
П р.и м е р 6. Влияние добавки хлористого натрия (по предложенному способу) к раствору IIAA, используемому в качестве нефтевытесняющего агента, на нефтеотдачу пласта.
Две одинаковых модели слоисто-неоднородного пласта насыщаются нефтью, которая затем вытесняется водой д6 60 практически полной обводненности добываемой продукции. Тем самым моделируется процесс вытеснения нефти при обычном заводнении. Нефтеотдача при этом 49Ú. 65
Затем в одну из моделей пласта заКачивают ЗОВ-ную от объема пор отс- . рочку раствора IIAA., который предварительно подвергают. деетрукции указанным способом. Далее оторочка вытесняется водой. Таким образом моделируется процесс полимерного заводнения нефтяного пласта на конечной стадии разработки. При этом деструктирование раствора IIAA в пористой среде при скорости 165 м/сут моделирует его прохождение через нризабойную зо. ну нагнетательной. скважины.
В результате закачки полимерной оторочки нефтеотдача пласта повышается по сравнению с обычным заводнением на 11,5II 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 70,0Ъ, т.е. возрастает на 9,5% по сравнению с предыдущим опытом (без добавки NaCI).
Таким образом, предложенная ком-. позиция имеет более 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 зкономический эффект от замены полиакриламидного раствора на чредложенную композицию составляет
1 тыс.руб. на тонну полимера.
Формула изобретения
1. Композиция на основе полиакриламида, включающая воду и стабилизирующее вещество, о т л и ч а ю щ аз с я тем, что, с целью увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирующего вещества она содержит хлористый натрий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ::
Полиакриламид 0;05-0, 1
Хлористый натрий 0,15-0,3
Вода Остальное
2. Композиция на основе полиакриламида, включающая воду и стабилизирующее вещество, о т л и ч а ю щ а я.с я тем, что, с целью увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирую
994517
0 05-0,1
0,002-0,004
Остальное
Полиакриламид
НС1
Вода
У
0ÞÐ У,И
Концентрация серяаи 4йгыиты,%
nest
О,f щего вещества она содержит хлористый кальций при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:
Полиакриламид 0,05-0,1
Хлористый кальций 0,02-0,03
Вода Остальное
3. Композиция на основе полиакрил амида, включающая воду и стабилизирующее вещество, о т л и ч а ю щ а— я с я 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.Ъ|
Ъ 0,б
Ъ ,М Ъ
%у gQ
Ъ
q 0,8 4
Ф
Ф ф
4. Композиция на основе погиакриламида, гвключающая воду и стабилизирующее вещество, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирующего вещества она содержит H
Полиакриламид 0,05-0,1
Н S0 0,005-0,007
Вода Остальное
Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
>5 по заявке Р 3227796,кл. С 08 К 3/10, 1980.
2. Патент США Р 3634305, кл. 260-33.4, опублик. 1972 (прототип).
994517
01 1
Концептрафил хлористого разорил т Ъ8. 4
ВНИИПИ Заказ 560/5 Тираж 492 Подписное
Филиал ППП "Латент", г.Ужгород,ул.Проектная,4
Ъ
5о ф
ly
Ъ ф
1 фо
Ъ ф
Р яокцеитрацил семей пластоВвй АчЪ, %
Фиг.Х