РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2553816 (13) C1
(51)  МПК

E21B33/13   (2006.01)
C09K8/504   (2006.01)
E21B43/22   (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 27.07.2015 - действует

(21), (22) Заявка: 2014118305/03, 06.05.2014

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
06.05.2014

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 06.05.2014

(45) Опубликовано: 20.06.2015

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2352765 С1, 20.04.2009. RU 2467156 С2, 20.11.2012. SU 1596073 A1, 30.09.1990. SU 326157 А1,01.01.1972. SU 1797645 А3, 23.02.1993. US 2009221453 A1, 03.09.2009

Адрес для переписки:
450000, г.Уфа, ул. Ленина, 28, а/я 1362, пат. пов. Сафиной М.Б.

(72) Автор(ы):
Муллагалин Ильяс Захибович (RU),
Коптяева Екатерина Игоревна (RU),
Каразеев Дмитрий Владимирович (RU),
Исмагилов Тагир Ахметсултанович (RU),
Вежнин Сергей Аркадьевич (RU),
Стрижнев Владимир Алексеевич (RU),
Пресняков Александр Юрьевич (RU),
Нигматуллин Тимур Эдуардович (RU),
Ганиев Ильгиз Маратович (RU),
Сингизова Венера Хуппуловна (RU),
Калимуллина Гульнара Зинятулловна (RU)

(73) Патентообладатель(и):
ООО "Уфимский Научно-Технический Центр" (RU)

(54) ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ, СУХАЯ СМЕСЬ И СПОСОБЫ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах и ограничения водопритока в добывающих скважинах, а также может быть использована для ликвидации зон поглощений при ремонте добывающих и нагнетательных скважин. Сухая смесь содержит сополимер акриламида и акриловой кислоты - 71,4-83,3 мас.%, параформ - 10,0-17,8 мас.% и резорцин - 6,3-11,4 мас.% или сополимер акриламида и акриловой кислоты - 69,5-82,5 мас.%, параформ - 9,5-17,7 мас.%, резорцин - 6,1-10,6 мас.% и аэросил - 0,9-3,0 мас.%. Гелеобразующий состав готовят при помощи растворения любой из указанных смесей в воде. Причем гелеобразующий состав без аэросила может быть получен также внесением параформа в воду сразу после сополимера акриламида и акриловой кислоты, а резорцина - после полного растворения сополимера акриламида и акриловой кислоты. Получаемый гелеобразующий состав содержит сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80 мас.%, параформ - 0,03-0,20 мас.%, резорцин - 0,02-0,12 мас.%, вода - остальное или сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80 мас.%, параформ - 0,03-0,20 мас.%, резорцин - 0,02-0,12 мас.%, аэросил - 0,01-0,03 мас.%, вода - остальное. Техническим результатом является повышение эффективности и технологичности гелеобразующего состава за счет обеспечения растворимости в воде используемой для его приготовлении сухой смеси, упрощения приготовления состава, при высокой механической и термической стойкости. 3 н.п. ф-лы, 3 табл., 5 ил., 8 пр.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах и ограничения водопритока в добывающих скважинах, а также может быть использовано для ликвидации зон поглощений при ремонте добывающих и нагнетательных скважин и направлено на улучшение технологичности состава за счет упрощения его приготовления, при высокой механической и термической стойкости.

Известен состав для изоляции водопритока в высокотемпературных пластах, содержащий полиакриламид, соли слабых органических кислот, а в качестве сшивателя - ацетат хрома или уротропин с гидрохиноном [1]. Недостатком данного состава является недостаточная прочность образующегося геля.

Наиболее близким решением, взятым за прототип состава, является гелеобразующая композиция, содержащая сшивающий агент, который находится в капсулах из первого полимера, второй полимер, способный образовывать гель в присутствии указанного сшивающего агента и жидкость [2]. Обычно указанный сшивающий агент выбирают из группы, состоящей из производных многовалентных металлов и органических сшивающих агентов. В частности в качестве производного многовалентного металла может быть использован ацетат хрома, а в качестве органического сшивателя - резорцин. В качестве второго полимера особенно предпочтительными веществами являются частично гидролизованные полиакриламиды. Данный состав сложен и недостаточно технологичен, так как сшивающий агент заключают в капсулы из указанного первого полимера, например, с помощью двойной эмульсионной технологии или распылительной сушкой.

Наиболее близким решением, взятым за прототип, является способ приготовления гелеобразующей композиции, содержащей сшивающий агент, который находится в капсулах из первого полимера, второй полимер, способный образовывать гель в присутствии указанного сшивающего агента, и жидкость [2]. Обычно указанный сшивающий агент выбирают из группы, состоящей из производных многовалентных металлов и органических сшивающих агентов. В частности в качестве производного многовалентного металла может быть использован ацетат хрома, а в качестве органического сшивателя - резорцин. В качестве второго полимера особенно предпочтительными веществами являются частично гидролизованные полиакриламиды. Данный способ приготовления гелеобразующей композиции сложен и недостаточно технологичен, так как сшивающий агент заключают в капсулы из указанного первого полимера, например, с помощью двойной эмульсионной технологии или распылительной сушки.

Прототипом заявляемой сухой смеси для приготовления гелеобразующей композиции является применяемая для изоляции заводненных нефтяных пластов сухая смесь, содержащая, мас.%: полиакриламид 60-75; РИТИН-10 5-15; ацетат хрома 5-10; бентонитовая глина 10-15; глицерин 0,3-1,0. Закачку указанного реагента осуществляют в виде суспензии в воде полученной сухой смеси с концентрацией 0,2-0,7 мас.%. [3]. Данная сухая смесь недостаточно эффективна, так как плохо растворима в воде, образуя в ней суспензии. Кроме того, данная смесь может слеживаться при длительном хранении.

Решаемой задачей заявляемой группы изобретений является повышение эффективности и технологичности гелеобразующего состава за счет обеспечения растворимости в воде используемой для его приготовлении сухой смеси, упрощение приготовления состава, при высокой механической и термической стойкости, а также - при необходимости - предотвращение слеживания указанной сухой смеси.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый гелеобразующий состав, содержащий сополимер акриламида и акриловой кислоты, воду и резорцин в качестве сшивателя, отличается тем, что дополнительно содержит в качестве сшивателя параформ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80

Параформ - 0,03-0,20

Резорцин - 0,02-0,12

Вода - остальное

или

дополнительно содержит в качестве сшивателя параформ и аэросил при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80

Параформ - 0,03-0,20

Резорцин - 0,02-0,12

Аэросил - 0,01-0,03

Вода - остальное.

Поставленная задача решается также тем, что предлагаемая сухая смесь, включающая сополимер акриламида и акриловой кислоты и добавку сшивателя, отличается тем, что содержит в качестве сшивателей параформ и резорцин, смешанных в соотношении, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 71,4-83,3

Параформ - 10,0-17,8

Резорцин - 6,3-11,4

или

содержит в качестве сшивателей параформ и резорцин, а также аэросил в качестве антислеживателя, смешанных в соотношении, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 69,5-82,5

Параформ - 9,5-17,7

Резорцин - 6,1-10,6

Аэросил - 0,9-3,0.

Поставленная задача решается также тем, что предлагаемый способ получения водного гелеобразующего состава на основе сополимера акриламида и акриловой кислоты и с применением резорцина в качестве сшивателя отличается тем, что параформ в качестве сшивателя вносят в воду сразу после сополимера акриламида и акриловой кислоты, а резорцин - после полного растворения сополимера акриламида и акриловой кислоты или предварительно приготовленную сухую смесь сополимера акриламида и акриловой кислоты, резорцина и параформа, смешанных в соотношении, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 71,4-83,3

Параформ - 10,0-17,8

Резорцин - 6,3-11,4

- растворяют в воде до соотношения компонентов получаемого гелеобразующего состава, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80

Параформ - 0,03-0,20

Резорцин - 0,02-0,12

Вода - остальное

или

предварительно приготовленную сухую смесь сополимера акриламида и акриловой кислоты, резорцина, параформа в качестве сшивателей и аэросила в качестве антислеживателя, смешанных в соотношении, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 69,5-82,5

Параформ - 9,5-17,7

Резорцин - 6,1-10,6

Аэросил - 0,9-3,0

- растворяют в воде до соотношения компонентов получаемого гелеобразующего состава, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80

Параформ - 0,03-0,20

Резорцин - 0,02-0,12

Аэросил - 0,01-0,03

Вода - остальное.

Исследуя аэросил в качестве антислеживателя сухой смеси сополимера акриламида и акриловой кислоты с параформом и резорцином, авторы установили способность аэросила в водном растворе указанной сухой смеси к сшивке сополимера акриламида и акриловой кислоты, аналогичной способности параформа и резорцина. Так как оба заявляемых гелеобразующих состава - и без аэросила, и с аэросилом - имеют равные технические преимущества перед составом-прототипом за счет обеспечения растворимости в воде используемой для его приготовлении сухой смеси - как без аэросила, так и с аэросилом - и, соответственно, упрощения приготовления гелеобразующего состава, при высокой механической и термической стойкости, каждое изобретение заявляемой группы изобретений охарактеризовано заявителем указанной совокупностью признаков с применением альтернативы «или».

Аэросил ГОСТ 14922-77 - высокодисперсный, высокоактивный, аморфный, пирогенный диоксид кремния (SiO 2). Применяется для загущения, придания тиксотропных свойств жидкостям и активного наполнения каучуков и герметиков. Широко применяется также для придания сыпучести порошкообразным продуктам. Выполняет функцию стабилизатора, выступает в качестве антиседиментационной добавки многокомпонентных систем.

Параформ (параформальдегид) ТУ 6-09-141-03-89 - продукт полимеризации формальдегида. Это белый, рыхлый порошок с запахом формальдегида. Применяется как дезинфецирующее средство. используется в резорцинформальдегидных, фенолформальдегидных, карбамидоформальдегидных и других смолах, а также при производстве химикатов для бурения нефтяных скважин, добавок к нефтяным маслам, клейких смол и формованных материалов электрических компонентов.

Резорцин ГОСТ 9970-74 - мета-диоксибензол, белый или с желтоватым оттенком кристаллический порошок со слабым характерным запахом. Применяют в производстве лекарственных препаратов для лечения кожных заболеваний, в производстве взрывчатых веществ, резорцино-альдегидных смол, азокрасителей, стабилизаторов и пластификаторов высокомолекулярных соединений.

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - например, частично гидролизованный полиакриламид марок А345, SD-6800, AN-132, FP-107 и т.п. с молекулярной массой 6-18 млн и степенью гидролиза 5-30%. Применяется для очистки природных и промышленных сточных вод, интенсификации процессов осветления, сгущения и фильтрования технологических рассолов, суспензий, флотоконцентратов и флотоотходов, для процессов увеличения нефтедобычи и бурения.

Сухая смесь готовится путем смешения компонентов в заданных соотношениях в сухом виде. Могут использоваться различные смесители, время перемешивания от 5 до 20 минут в зависимости от конструкции смесителя. Готовый продукт представляет собой сухую порошкообразную смесь.

Гелеобразующий состав без аэросила, в отличие от гелеобразующего состава с аэросилом, может быть приготовлен не только растворением в воде сухой смеси, но и путем указанной последовательности операций: параформ вносят в воду сразу после сополимера акриламида и акриловой кислоты, а резорцин - после полного растворения сополимера акриламида и акриловой кислоты. И в том, и в другом случае способы приготовления гелеобразующего состава проще и технологичнее, чем по прототипу.

ПРИМЕРЫ

Пример 1. На воде минерализацией 235 г/л готовили раствор, содержащий 0,5% полиакриламида марки SD-6800, 0,06% параформа, 0,04% резорцина. При этом параформ вносится в раствор сразу после полиакриламида, а резорцин - после полного растворения полиакриламида. После гелеобразования исследовали термостабильность полученного образца. Вклад термоокислительной деструкции в изменение вязкостных свойств сшитой полимерной системы (СПС) определяли после 8-часового термостатирования при 80°C и проводили исследования реологических свойств СПС до и после деструкции. Эффективную вязкость сшитой полимерной системы определяли на реометре Haake Viscotester 550 при скорости сдвига 0,01-300 с-1. Состав оказался более устойчивым к термической деструкции по сравнению с составом, содержащим в качестве сшивателя ацетат хрома: 0,5% полиакриламида марки SD-6800, 0,05% ацетата хрома, вода - остальное (фиг. 1, табл. 1).

На фиг. 1 сплошными линиями показаны зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига для указанных СПС, а пунктирными - для гелей после термодеструкции. При одинаковых вязкостях до деструкции, после деструкции гель с органическим сшивателем имеет более высокие значения вязкости, чем гель, сшитый ацетатом хрома.

Пример 2. На воде минерализацией 15 г/л готовили раствор, содержащий 0,5% полиакриламида марки SD-6800, 0,06% параформа, 0,04% резорцина. При этом параформ вносится в раствор сразу после полиакриламида, а резорцин - после полного растворения полиакриламида. После гелеобразования исследовали устойчивость полученного образца к механическим нагрузкам. Влияние поля механических сил оценивали после 20-минутного перемешивания СПС на лопастной мешалке со скоростью вращения 500 об/мин. Состав оказался более устойчивым к механической деструкции по сравнению с составом, содержащим в качестве сшивателя ацетат хрома (фиг. 2, табл. 2).

На фиг. 2 сплошными линиями показаны зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига для полимерной системы, сшитой ацетатом хрома (верхняя линия) и сшитой органическим сшивателем (нижняя линия), а пунктирными - для гелей после механической деструкции. После деструкции гель с органическим сшивателем имеет значительно более высокие значения вязкости, чем гель, сшитый ацетатом хрома.

Пример 3. В пресной воде (минерализация менее 1 г/л) [4] готовится раствор, содержащий 0,5% полиакриламида марки AN-132, 0,12% параформа, 0,08% резорцина. Параформ вносится в раствор сразу после полиакриламида, а резорцин - после полного растворения полиакриламида. Определяется время растворения при комнатной температуре и время гелеобразования при 30°C с помощью релаксометра конструкции ИПНГ РАН. При достижении значений времени релаксации (времени жизни нити) больше 120 сек полимерная система считается достигшей необходимой степени сшивки. Данный состав имеет приемлемое время растворения и время гелеобразования (табл. 3).

Пример 4. В пресной воде готовится раствор, содержащий 0,8% полиакриламида марки AN-132, 0,20% параформа, 0,12% резорцина. Параформ вносится в раствор сразу после полиакриламида, а резорцин - после полного растворения полиакриламида. Определяется время растворения при комнатной температуре и время гелеобразования при 30°C. Показано, что дальнейшее увеличение содержания сшивателей не дает преимуществ во времени сшивки (табл. 3).

Пример 5. Компоненты перемешиваются в сухом виде вручную до получения однородной массы в следующих соотношениях, мас.%: полиакриламид марки А345 71,4, параформ 17,2, резорцин 11,4. Для получения раствора, содержащего 0,5% полимера, 0,12% параформа и 0,08% резорцина, 0,7 г полученной сухой смеси растворяется в 100 мл пресной воды. Определяется время растворения при комнатной температуре и время гелеобразования при 30°C. Также измеряется эффективная вязкость до и после гелеобразования (фиг. 3).

На фиг. 3 пунктирные линии показывают зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига для несшитых исходных растворов, а сплошные - для СПС при различном способе введения компонентов: последовательном растворении и растворении предварительно приготовленной сухой смеси. Показано, что время растворения, время гелеобразования и эффективная вязкость не зависят от способа введения компонентов в раствор.

Пример 6. Компоненты перемешиваются в сухом виде вручную до получения однородной массы в следующих соотношениях, мас.%: полиакриламид марки А345 71,4, параформ 17,8, резорцин 10,8. Для получения раствора, содержащего 0,8% полимера, 0,20% параформа и 0,12% резорцина, 1,12 г полученной смеси растворяется в 100 мл пресной воды. Определяется время растворения при комнатной температуре и время гелеобразования при 30°C. Также измеряется эффективная вязкость до и после гелеобразования (фиг. 4).

На фиг. 4 пунктирные линии показывают зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига для несшитых исходных растворов - нижняя 0,5% ПАА, верхняя 0,8% ПАА, а сплошные - для СПС - нижняя 0,5% ПАА, верхняя 0,8% ПАА.

Показано, что увеличение содержания ПАА в растворе до 0,8% приводит к повышению эффективной вязкости. Снижение концентрации ниже 0,17% является необоснованным, так как более низкая концентрация ПАА дает нестабильные по технологическим свойствам системы [5].

Пример 7. Компоненты перемешиваются в сухом виде вручную до получения однородной массы в следующих соотношениях, мас.%: полиакриламид марки А345 70,8, параформ 17,7, резорцин 10,6, аэросил 0,9. Для получения раствора, содержащего 0,8% полимера, 0,20% параформа, 0,12% резорцина и 0,01% аэросила, 1,13 г полученной смеси растворяется в 100 мл пресной воды. Эффективная вязкость, измеренная после гелеобразования при разных скоростях сдвига, имеет оптимальные значения (фиг. 5).

На фиг. 5 верхняя кривая соответствует скорости сдвига 77,3 1/с, средняя - 108,4 1/с, нижняя - 213,7 1/с.

Пример 8. Компоненты перемешиваются в сухом виде вручную до получения однородной массы в следующих соотношениях, мас.%: полиакриламид марки А345 69,6, параформ 17,4, резорцин 10,4, аэросил 2,6. Для получения раствора, содержащего 0,8% полимера, 0,20% параформа, 0,12% резорцина и 0,03% аэросила, 1,15 г полученной смеси растворяется в 100 мл пресной воды. Определяется эффективная вязкость после гелеобразования при разных скоростях сдвига (фиг. 5).

На фиг. 5 верхняя кривая соответствует скорости сдвига 77,3 1/с, средняя - 108,4 1/с, нижняя - 213,7 1/с. Показано, что концентрация аэросила в растворе 0,01-0,03% является оптимальной - в этом диапазоне концентраций вязкость СПС максимальна. Дальнейшее повышение содержания аэросила не дает преимущества.

Таким образом, заявляемый гелеобразующий состав - как без аэросила, так и с аэросилом - эффективнее и технологичнее прототипа за счет обеспечения растворимости в воде используемой при его приготовлении сухой смеси, упрощения приготовления состава, при высокой механической и термической стойкости; при необходимости обеспечивается предотвращение слеживания указанной сухой смеси.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ 2272891. СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПЛАСТАХ. Опубл. 27.03.2006.

2. Патент РФ 2250987. КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ НА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ. Опубл. 27.04.2005.

3. Патент РФ 2352765. СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКОВ ЗАВОДНЕННЫХ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ. Опубл. 20.04.2009.

4. «Воды нефтяных и газовых месторождений СССР». Справочник./Под ред. Л.М. Зорькина. - М.: «Недра». - 1989 г. - 382 с.

5. Телин А.Г. и др. Регулирование реологических и фильтрационных свойств сшитых полимерных систем с целью повышения эффективности воздействия на пласт // Вестник инжинирингового центра ЮКОС. - 2002 г. - 4. - С. 41-45.


Формула изобретения

1. Гелеобразующий состав, содержащий сополимер акриламида и акриловой кислоты, воду и резорцин в качестве сшивателя, отличающийся тем, что дополнительно содержит в качестве сшивателя параформ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80

Параформ - 0,03-0,20

Резорцин - 0,02-0,12

Вода - остальное

или

дополнительно содержит в качестве сшивателя параформ и аэросил при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80

Параформ - 0,03-0,20

Резорцин - 0,02-0,12

Аэросил - 0,01-0,03

Вода - остальное.

2. Сухая смесь, включающая сополимер акриламида и акриловой кислоты и добавку сшивателя, отличающаяся тем, что содержит в качестве сшивателей параформ и резорцин, смешанных в соотношении, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 71,4-83,3

Параформ - 10,0-17,8

Резорцин - 6,3-11,4

или

содержит в качестве сшивателей параформ и резорцин, а также аэросил в качестве антислеживателя, смешанных в соотношении, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 69,5-82,5

Параформ - 9,5-17,7

Резорцин - 6,1-10,6

Аэросил - 0,9-3,0.

3. Способ получения водного гелеобразующего состава на основе сополимера акриламида и акриловой кислоты и с применением резорцина в качестве сшивателя, отличающийся тем, что параформ в качестве сшивателя вносят в воду сразу после сополимера акриламида и акриловой кислоты, а резорцин - после полного растворения сополимера акриламида и акриловой кислоты или предварительно приготовленную сухую смесь сополимера акриламида и акриловой кислоты, резорцина и параформа, смешанных в соотношении, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 71,4-83,3

Параформ - 10,0-17,8

Резорцин - 6,3-11,4

- растворяют в воде до соотношения компонентов получаемого гелеобразующего состава, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80

Параформ - 0,03-0,20

Резорцин - 0,02-0,12

Вода - остальное

или

предварительно приготовленную сухую смесь сополимера акриламида и акриловой кислоты, резорцина, параформа в качестве сшивателей и аэросила в качестве антислеживателя, смешанных в соотношении, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 69,5-82,5

Параформ - 9,5-17,7

Резорцин - 6,1-10,6

Аэросил - 0,9-3,0

- растворяют в воде до соотношения компонентов получаемого гелеобразующего состава, мас.%:

Сополимер акриламида и акриловой кислоты - 0,17-0,80

Параформ - 0,03-0,20

Резорцин - 0,02-0,12

Аэросил - 0,01-0,03

Вода - остальное.

РИСУНКИ