Гелеобразующий состав
Владельцы патента RU 2288936:
Общество с ограниченной ответственностью "Азимут" (RU)
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к составам для проведения водоизоляционных работ, и может быть использовано для регулирования фильтрационных потоков нефтяных пластов, при капитальном ремонте скважин. Технический результат - увеличение скорости гелеобразования. Гелеобразующий состав, включающий цеолитный компонент для производства синтетических моющих средств, соляную кислоту и воду, дополнительно содержит оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: цеолитный компонент для производства синтетических моющих средств - 6-10, соляная кислота (на сухое) - 6-14, оксид кальция - 0,7-1,3, вода - остальное. 1 табл.
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к составам для проведения водоизоляционных работ, и может быть использовано для регулирования фильтрационных потоков нефтяных пластов, при капитальном ремонте скважин.
Для снижения обводненности и селективной изоляции пластов, регулирования проницаемости обводненных пропластков используют гелеобразующие композиции.
Известны гелеобразующие составы на основе различных химических реагентов, в частности, полимеров [1], кремнийорганических материалов на основе олигоорганоэтоксихлорсилоксанов (торговое название 119-204) [2, 3]. Известны также гелеобразующие составы на основе силикатов [4, 5].
Недостатком известных составов являются их низкая эффективность из-за сложности регулирования скорости гелеобразования, низкой структурной устойчивости, а также высокая стоимость гелеобразующих компонентов, что существенно ограничивает область применения составов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, т.е. прототипом, является гелеобразующий состав [6], включающий в себя соляную кислоту, воду и добавку из класса алюмосиликатов, в качестве которой используется цеолитный компонент для производства синтетических моющих средств при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цеолитный компонент для | |
| производства синтетических | |
| моющих средств | 4-10 |
| Соляная кислота | 6-12 |
| Вода | остальное |
Недостатком этого состава являются низкая скорость гелеобразования, недостаточная прочность получаемых гелей, небольшое снижение проницаемости породы после закачивания в них гелеобразующей композиции.
Технической задачей настоящего изобретения является увеличение скорости гелеобразования.
Поставленная цель достигается тем, что гелеобразующий состав, включающий соляную кислоту, воду и цеолитный компонент для производства синтетических моющих средств, дополнительно содержит оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цеолитный компонент для производства | |
| синтетических моющих средств | 6-10 |
| Соляная кислота (на сухое) | 6-14 |
| Оксид кальция | 0,7-1,3 |
| Вода | остальное |
Таким образом, в предлагаемом изобретении используется новый ингредиент, что дает основание утверждать о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна".
В научно-технической и патентной литературе ранее не приводились сведения об использовании оксида кальция при приготовлении гелеобразующих составов в смеси с цеолитом. Известно лишь использование оксида кальция в композиции с феррохромовым саморассыпающимся шлаком [7]. При использовании в смеси с цеолитом оксид кальция активизирует процесс растворения цеолита в соляной кислоте, потому что прочность гелей, полученных на основе алюмосиликатов, существенно зависит от рН среды. Поэтому для одновременного повышения прочности получаемого геля и регулирования водородного показателя рН добавлялся оксид кальция. Именно поэтому применение оксида кальция в предлагаемом гелеобразующем составе усиливает процессы гелеобразования и упрочнения геля.
Добавка оксида кальция менее 0,7% не оказывает влияния ни на прочность геля, ни на водородный показатель. А при повышении концентрации более 1,3% процесс полимеризации монокремниевой кислоты не успевает произойти, и образуются неустойчивые гели, которые в течение 7-5 часов коагулируют, образуя непрозрачные осадки, из которых со временем отделяется вода.
При взаимодействии соляной кислоты с оксидом алюминия и оксида кальция с оксидом кремния, содержащимися в цеолитном компоненте для производства синтетических моющих средств, образуются гидроксиды алюминия и кремния, которые благодаря амфотерным свойствам поливалентных катионов способны образовать пространственный гель, упрочняющийся во времени.
Таким образом, сказанное выше указывает на соответствие заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".
Пример реализации изобретения.
Для приготовления 100 мл раствора (состав №2 в таблице) брали 8 г цеолитного компонента для производства синтетических моющих средств, 10 г соляной кислоты (в пересчете на 100 г сухого вещества), 0,7 г оксида кальция и 81,3 мл воды. Цеолитный компонент для производства синтетических моющих средств и оксид кальция смешивались вручную. Соляная кислота смешивалась с водой, и в этот раствор добавлялась сухая смесь цеолитного компонента для производства синтетических моющих средств и оксида кальция. Полученная смесь перемешивалась вручную или на магнитной мешалке в течение 25 минут. Из приготовленной композиции периодически отбирались пробы, в которых определялась вязкость с помощью капиллярного вискозиметра. В качестве критерия гелеобразования была принята кинематическая вязкость 25 мм2/с.
В рассматриваемом примере время гелеобразования при температуре 20°С составило 20 часов.
При определении скорости гелеобразования при более высокой температуре (75°С) полученная проба термостатировалась.
Для приготовления гелеобразующего состава использовались цеолитный компонент для производства синтетических моющих средств, который содержит окислы кремния, алюминия, калия и выпускается по ТУ 381011366-94, оксид кальция с активностью 78%, выпускаемый по ГОСТу 9179-77 и соляная кислота, выпускаемая по ТУ 2122-131-05807960-97.
Приготовленные составы водоизолирующих композиций приведены в таблице. Здесь же приведены показатели прототипа. На основании данных, представленных в таблице, можно сделать вывод о том, что заявляемый гелеобразующий состав, содержащий цеолитный компонент для производства синтетических моющих средств, соляную кислоту, оксид кальция и воду, имеет высокую скорость гелеобразования и высокую прочность образующегося геля.
При промышленной реализации предлагаемого изобретения получение водоизолирующей композиции проводится следующим образом (на примере состава №3 в таблице).
В емкость цементировочного агрегата заливается 2430 л воды, в которой разводится 300 кг соляной кислоты (в пересчете на сухое вещество). Заранее приготовленная сухая смесь - 240 кг цеолитного компонента для производства синтетических моющих средств и 30 кг оксида кальция - засыпается в бункер цементосмесительной машины. Цементировочный агрегат и цементосмесительная машина обвязываются, и на приготовленном водном растворе соляной кислоты затворяется смесь цеолитного компонента для производства синтетических моющих средств и оксида кальция. Полученная композиция перекачивается в мерную емкость цементировочного агрегата и перемешивается не менее 25 минут путем круговой циркуляции. Затем композиция через насосно-компрессорные или бурильные трубы закачивается в пласт и оставляется для ее структурирования и упрочнения геля в порах пласта.
Таким образом, приведенный пример реализации изобретения показывает его соответствие критерию "практическая применимость".
Источники информации
1. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. - М.: Недра, 1985 г.
2. А.с. №1680949, БИ №36, 1991.
3. А.с. №1808998, БИ №14, 1993.
4. Пат. США №4257813, кл. 106-74.
5. Пат. США №4640361, кл. 116-258.
6. Заявка на патент РФ №96100600/03 "Гелеобразующий состав",
БИ №9 от 27.03.98.
7. Патент РФ №2211914 "Гелеобразующий состав".
| Таблица. Время начала гелеобразования | ||||||
| Соотношение ингредиентов, % | Время гелеобразования, час при Т°С | |||||
| №опыта | Цеолитный компонент для производства синтетических моющих средств | Соляная кислота (на сухое) | Оксид кальция | Вода | 20 | 75 |
| Прототип | 9 | 9 | 82 | 62 | 5 | |
| 1 | 8 | 10 | 1,3 | 80,7 | 10 | 1 |
| 2 | 8 | 10 | 0,7 | 81,3 | 20 | 2 |
| 3 | 8 | 10 | 1,0 | 81,0 | 14 | 1,5 |
| 4 | 8 | 14 | 1,0 | 77,0 | 4 | 0,3 |
| 5 | 8 | 6 | 1,0 | 85,0 | 50 | 2 |
| 6 | 11 | 10 | 1,0 | 78,0 | 28 | 1 |
| 7 | 5 | 10 | 1,0 | 84,0 | 24 | 1,5 |
| 8 | 13 | 10 | 1,0 | 76,0 | 26 | 1 |
| 9 | 4 | 10 | 1,0 | 85,0 | 30 | 2 |
| 10 | 8 | 15 | 1,0 | 76,0 | 0,5 | 0,1 |
| 11 | 8 | 5 | 1,0 | 86,0 | 96 | 3 |
| 12 | 8 | 10 | 1,4 | 80,6 | 7 | 0,5 |
| 13 | 8 | 10 | 0,6 | 81,4 | 36 | 3 |
Гелеобразующий состав, включающий цеолитный компонент для производства синтетических моющих средств, соляную кислоту и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цеолитный компонент для производства | |
| синтетических моющих средств | 6-10 |
| Соляная кислота (на сухое) | 6-14 |
| Оксид кальция | 0,7-1,3 |
| Вода | Остальное |
