Способ приготовления полимерного состава для обслуживания газовых скважин и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при приготовлении используемых в жидкостях обслуживания скважин растворов высоковязкой жидкости в низковязком растворителе в широком температурном интервале. Задачей изобретения является обеспечение приготовления раствора высоковязкой жидкости в низковязком растворителе и широком интервале температур. Сущность изобретения: способ включает растворение полимерной смолы органическим растворителем в струйном насосе. Согласно изобретению сначала осуществляют при перемешивании растворение в течение 5-20 минут несколькими потоками уретановой смолы с частью растворителя во вспомогательной емкости, размещенной ниже основной, с доведением концентрации уретановой смолы до 30-50%, а затем осуществляют растворение до концентрации 5-20% в струйном насосе. Устройство включает основную емкость, вспомогательную емкость с механической мешалкой, размещенную с расстоянием между ее верхним краем и дном основной емкости не менее 0,3 м и снабженную крышкой, выполненной с отверстием для вала мешалки, множественными отверстиями для ввода полимерной смолы и отверстием для ввода растворителя, соединенным патрубком с отверстием в дне основной емкости, струйный насос, выход которого связан с основной емкостью, один выход - со вспомогательной емкостью, другой - с выходом насоса высокого давления, вход которого соединен с основной емкостью. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при приготовлении используемых в жидкостях обслуживания скважин растворов высоковязкой жидкости-смолы, полимера в низковязком растворителе в широком температурном интервале.

Известны способ и устройство для приготовления раствора вязкой жидкости в маловязком растворителе, причем устройство содержит емкость для раствора и механическую мешалку (1). Недостатком такого устройства является необходимость применения специального насоса для подачи высоковязкой жидкости в смесительную емкость. Электрический привод такого насоса ограничивает применение такого устройства для приготовления больших объемов раствора на основе легкокипящих органических растворителей, а применение других приводов усложняет его конструкцию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ приготовления полимерного состава для обслуживания скважин, включающий растворение полимерного концентрата углеводородным растворителем, для чего обычно используют смесительное устройство на базе струйного насоса, включающее к себя струйный насос, емкость для раствора и насос высокого давления. Работа устройства заключается в смешении двух жидкостей в объеме струйного насоса при одновременном нагнетании низковязкой жидкости - углеводородного растворителя в нагнетательный патрубок насоса и всасывании высоковязкой жидкости - полимерного концентрата в насос за счет создания вакуума на всасывающем патрубке струйного насоса (2, 3).

Недостатком является практическая невозможность реализации при низких температурах. Жидкость, которая имеет высокую вязкость при комнатной температуре (Пуаз и более), становится еще более вязкой при отрицательной температуре. В результате этого на всасывающей линии струйного создается вакуум, но жидкость практически не течет и устройство перестает выполнять свои функции смесителя.

Задачей изобретения является обеспечение приготовления раствора высоковязкой жидкости в низковязком растворителе в широком интервале температур.

Поставленная задача решается тем, что в способе приготовления полимерного состава для обслуживания скважин, включающем растворение полимерной смолы углеводородным растворителем, сначала осуществляют при перемешивании в течение 5-20 мин растворение подаваемой в растворитель несколькими потоками смолы до концентрации раствора 30-50%, а затем - окончательное растворение до концентрации 5-20%.

Указанная задача решается также тем, что для осуществления указанного способа используют устройство, включающее основную емкость, вспомогательную емкость с механической мешалкой, размещенную с расстоянием между ее верхним краем и дном основной емкости ни менее 0,3 м и снабженную крышкой, выполненной с отверстием для вала мешалки, множественными отверстиями для ввода полимерной смолы и отверстием для ввода растворителя, соединенным патрубком с отверстием в дне основной емкости; струйный насос, выход которого связан с основной емкостью, один вход - со вспомогательной емкостью, другой - с выходом насоса высокого давления, вход которого соединен с основной емкостью.

Сущность изобретения состоит в том, что при приготовлении смеси двух жидкостей более вязкую жидкость - полимерную смолу, предварительно смешивают с частью растворителя в небольшой вспомогательной емкости, из которой полученный концентрат всасывается в струйный насос, куда подается остальное количество растворителя.

При этом доля необходимой открытой поверхности жидкости, подобранная экспериментально, составляет не менее 20% от величины общей поверхности жидкости во вспомогательной емкости. Это позволяет подводить несколько потоков высоковязкой жидкости и тем самым снизить общее гидравлическое сопротивление при подаче высоковязкой жидкости в растворитель. Количество потоков возможно различное, при этом целесообразным является 3-15 потоков, возможно и большее с учетом величины поверхности жидкости во вспомогательной емкости, т.е. периметра этой емкости. Крышка вспомогательной емкости с отверстиями обеспечивает возможность такого подвода через множество отверстий в ней. Расположение основной и вспомогательной емкостей на разных уровнях обеспечивает непрерывную подачу маловязкой жидкости - растворителя во вспомогательную емкость без использования специального насоса.

Устройство, изображенное на фиг.1, состоит из следующих элементов:

Основной емкости для раствора - 1, вспомогательной емкости - 2, насоса высокого давления - 3, струйного насоса - 4, крышки вспомогательной емкости с отверстиями - 6, одновременно служащей подставкой для канистр - 5, мешалки - 7. На фиг.2 показан вид крышки сверху.

Работа устройства происходит путем организации двух контуров циркуляции жидкости следующим образом.

Растворитель из основной емкости (1) отбирается поршневым насосом (3) и подается на рабочий вход струйного насоса (4). Через выходной патрубок струйного насоса раствор возвращается в основную емкость, образуя первый контур циркуляции.

Одновременно часть растворителя из основной емкости (1) самотеком за счет разности между уровнем дна основной емкости и верхнего края вспомогательной емкости (2), составляющей не менее 0,3 м, и, соответственно, за счет разности уровней жидкости в них, поступает во вспомогательную емкость. Через множество отверстий в крышке во вспомогательную емкость из канистр поступает несколькими потоками полимерная смола. Во вспомогательной емкости растворитель смешивается механической мешалкой с новыми порциями вязкой жидкости - смолы и далее полученный раствор поступает на всасывающий патрубок (вход) струйного насоса, образуя второй контур циркуляции.

Пример

Раствор 10% полимерной уретановой смолы - предполимера (вязкость I Пуаз)

- в ацетоне был приготовлен с помощью устройства, собранного на основе поршневого насосного агрегата ЦА-320 согласно фиг.1. В качестве основной емкости используется емкость объемом 4 м³, в качестве вспомогательной емкости используется емкость объемом 0,2 м³ прямоугольной формы с габаритами (высота-ширина-длина) 50-70-90 см. Эта емкость закрыта крышкой прямоугольной формы размером 100*100 см с пятью отверстиями. Три отверстия предназначены для залива смолы, а остальные - для подвода растворителя через патрубок, соединенный с отверстием в дне основной емкости, и для вала механической мешалки, соответственно. Верхний край вспомогательной емкости размерен ниже дна основной емкости на 0,5 м и соответственно уровня жидкости в основной емкости приблизительно на 1 м. Струйный насос имел производительность по рабочей жидкости - 10 м³/час. Исходное количество смолы 0,36 м³ находилось в 24 канистрах объемом 0,015 м³ каждая.

В начале работы включили поршневой насос для перекачивания ацетона по первому контуру циркуляции. После стабилизации давления на входе в струйный насос и уровня жидкости во вспомогательной емкости последовательно заливали смолу плотностью 1,4 г/см³ из канистр через отверстия во вспомогательную емкость. Осевшую смолу со дна емкости удаляли мешалкой. Все канистры были освобождены в течение 30 минут. После перемешивания в течение 20 минут раствор смолы в ацетоне концентрацией 45% (плотность 0,9 г/см³) из вспомогательной емкости поступил на вход струйного насоса для перемешивания с остальным количеством ацетона, в результате был получен раствор 10% концентрации (плотностью 0,81 г/см³).

Источники информации

1. Патент РФ 2342985, опубл. 10.01.2009.

2. Патент РФ 3056920, опубл. 27.03.1996.

3. Патент РФ 2164586, опубл. 27.03.2001.

1. Способ приготовления полимерного состава для обслуживания газовых скважин, включающий растворение полимерной смолы органическим растворителем в струйном насосе, отличающийся тем, что сначала осуществляют при перемешивании растворение подаваемой в течение 5-20 мин несколькими потоками уретановой смолы с частью растворителя во вспомогательной емкости, размещенной ниже основной, с доведением концентрации уретановой смолы до 30-50%, а затем осуществляют растворение до концентрации 5-20% в струйном насосе.

2. Устройство для приготовления полимерного состава для обслуживания газовых скважин, включающее основную емкость, вспомогательную емкость с механической мешалкой, размещенную с расстоянием между ее верхним краем и дном основной емкости не менее 0,3 м и снабженную крышкой, выполненной с отверстием для вала мешалки, множественными отверстиями для ввода полимерной смолы и отверстием для ввода растворителя, соединенным патрубком с отверстием в дне основной емкости, струйный насос, выход которого связан с основной емкостью, один выход - со вспомогательной емкостью, другой - с выходом насоса высокого давления, вход которого соединен с основной емкостью.