CS263165B1 - Štiepiaca kvapalina - Google Patents

Abstract

Štiepiaca kvapalina na báze 0,6 až 1,0 hmotnostných percent karboxymetyléteru škrobu, 0,05 až 0,1 hmotnostných percent oxychloridu fosforečného alebo hexametafosforečňanu sodného na množstvo škrobu a 10 až 30 objemových percent etyl- alebo metylalkoholu a vody /do 100 obj. %/. Štiepiaca kvapalina sa používá v naftovom priemysle pri hydraulickom štiepení nízkopriepustných kolektorov živíc citlivých na styk s vodou. Má dobré reologické vlastnosti. Je použitelná do teplót cca 100 °C, dobré sa odčerpává z rozštiepeného horizontu a nekolmatuje kolektorská horninu.

Description

Vynález sa týká štiepiacej kvapaliny na báze karboxymetyléteru škrobu, ktorá sa používá pri hydraulickom štiepení nízkopriepustného horizontu vrtu, z ktorého sa ťaží zemný plyn.

Hydraulické štiepenie ako metoda stimulácie hlbinných sond sa používá na vzýšenie přítoku ložiskových živíc do vrtu vytvořením vysoko vodívej trhliny, ktorá sa šíři od vrtu do formácie a je vytváraná zatlačením štiepiacej kvapaliny do horizontu prirýchlosti začerpávania vyššej ako rýchlost filtrácie kvapaliny do horniny a pri tlaku prevyšujúcom pevnosť horniny. Štiepiace kvapaliny musia mať vhodné fyzikálně a chemické vlastnosti požadované pre tento účel. Musia mať dostatočnú viskozitu, stabilitu v čase a pri zmene teploty, nízku filtráciu, nízké hydraulické straty, nesmú kolmatovať štiepenú horninu, musia byt Iahko odbúratelné a odstránitelné z horizontu po ukončení operácie hydraulického štiepenia. Ich příprava musí byť jednoduchá a použitie ekonomicky výhodné.

Sú známe štiepiace kvapaliny na báze prírodných a syntetických polymérov /pólysacharidy, polyamidy, polyakryláty, polyvinylalkoholy/ připravované vo formě vodných a vodnoalkoholických roztokov. Líšia sa navzájom širokým spektrom reologických parametrov, teplotnou a časovou stabilitou. Pre zvýšenie viskozity sa tieto roztoky sietujú róznymi činidlami.

Nedostatkom niektorých polymérových štiepiacich kvapalín je značný kolmatačný účinok na nízkopriepustné horniny a silný pokles viskozity pri zvýšení teploty, dokonoa deštrukcia gélového systému, čím sa stratí schopnost kvapalín niesť plniace činidlo tzv. propant do vzniknutej trhliny. Například štiepiacia kvapalina na báze karboxymetyléteru škrobu popísaná o v patente NDR č. 683 640, Int. Cl . E 21 B 43/26, aby mala dobrú schopnost niesť propant musí sa používat vo vysokých koncentráciách polyméru, čím sa ale zvýši kolmatácia horniny.

Ako přiklad deštrukcie gélového systému pri zvýšených teplotách uvádzame vodnoalkoholický roztok polyvinylalkoholu sletovaného boraxom /ČSSR AO č. 235 624/, ktorý v uvedenom rozsahu koncentrácií jednotlivých zložiek je použitelný do teploty 60 °C.

Uvedený problém rieši štiepiaca kvapalina podlá vynálezu, podstata ktorej spočívá v tom, že sa skládá z 0,6 až 1,0 % hmotnostných karboxymetyléteru škrobu, 0,05 až 0,1 % hmotnostných hexametafosforečňanu sodného alebo oxychloridu fosforečného na navážku škrobu a 10 až 30 % objemových etyl- alebo metylalkoholu, zvyšok voda.

Štiepiaca kvapalina podlá vynálezu má dobré reologické vlastnosti, sieťovaním karboxymetyléteru škrobu sa dosiahnu vyššie viskozity roztoku oproti nesieťovanému škrobu /1 % nesieťovaný - tab. 1 sa rovná cca 0,75 % sieťovanému - obr. 1/, čím sa zníži množstvo navážky škrobového polyméru v roztoku /ekonomický efekt/ pri porovnatelných reologických parametroch a tým sa zníži aj možnosť kolmatácie horniny velkým množstvom škrobu. Je použitelná do teplót okolo 100 °C, dobré nesie propant, má nízké hydraulické odpory a velmi dobré sa odčerpává z rozštiepeného horizontu.

Sieťovanie karboxymetyléteru škrobu najlepšie prebieha vo vodnom roztoku 70 až 80 % objemových alkoholu. Pri nižším obsahu alkoholu reakcia sieťovania neprebieha v důsledku zvýšenej hydratácie škrobu. Preto sieťovanie sa uskutočňuje v koncentrovanom alkohole a až potom sa z reakčnej zmesi pripravujú vodné roztoky s obsahom 10 až 30 % obj. alkoholu, kedy sa dosahujú najvhodnejšie reologické parametre, vysoké viskozity kvapaliny. Vyšší obsah alkoholu v roztoku ako 30 % obj. spósobuje zníženie viskozity štiepiacej kvapaliny v důsledku nižšej bobtnacej schopnosti škrobu. Alkohol sa ako dehydratačné činidlo a zvyšovač tenzie pár roztoku slúži v našom případe ako prostredie pri reakcii sieťovania a zároveň spomaluje hydratáciu škrobu v procese namiešavania štiepiacej kvapaliny na 10 až 30 %-ný vodnoalkoholický roztok, čím sa zabezpečí rovnoměrná dispergácia škrobového polyméru v kvapaline a dosiahne sa dokonalá homogenita vytvořeného gélu.

V tabulke 1 uvádzame vplyv koncentrácie alkoholu na proces sieťovania porovnáním zdánlivých viskozit 1 % vodného roztoku karboxymetyléteru škrobu a 10 í etylalkoholu /merané po 1 hodině od přípravy pri 25 °C/.

Tabulka 1

Koncentrácia etylalkoholu v reakčnej zmesi /obj. 1/

Zdánlivá viskozita pri 511 s¹ /mPa.s/

222 80 /max. zosieťovanie/ 298 70 273 60 /min. zisleťovanie/ 160

Pri navrhnutéj koncentrácii sietovacieho činidla 0,05 až 0,1 % hmotnostných na navážku škrobu sa dosahujú najvyššie viskozity roztokov.

Grafické znázornenie závislosti zdanlivej viskozity meranej pri strihovej rýchlosti 511 s'¹ pri různej koncentrácii karboxymetyléter škrobu na teplote je na obrázku 1. Zvyšováním teploty sa znižuje viskozita štiepiacej kvapaliny, pričom gélový systém nezaniká úplné.

štiepiaoe kvapaliny s koncentráciou karboxymetyléteru škrobu menšou ako 0,6 % hmot. majú nízké viskozity a zníženú schopnost niest plniace činidlo do vytvorenej pukliny. Naopak kvapaliny s obsahom škrobu nad 1 % hmot. sú velmi viskózne, zle sa čerpajú a majú zvýšené hydraulické odpory.

V konoentračnom rozsahu karboxymetyléteru škrobu podlá vynálezu bola rýchlosť pádu piesku priemeru 0,8 mm 0,15 až 0,01 m.min^-^ pri teplote 25 °C.

Sletované gély na báze karboxymetyléteru škrobu sú Iahko odbúratelné roztokmi solí a minerálnych kyselin, čo umožňuje lahké odstránine štiepiacej kvapaliny z horniny. Na obr. 2 je zobrazený test poškodenia jadra /zníženie priepustnosti jadra horniny/ po přetlačení určitého objemu štiepiacej kvapaliny a jeho odstránenie spatným vymytím roztokom solí.

Vidíme, že jádro bolo gélom takmer úplné upchaté - minimálna filtrácia kvapaliny cez horninu, čo je požadovaná vlastnost na štiepiaoe kvapaliny a pri spatnom prepláchnutí jadra roztokom soli sa priepustnost horniny obnovila na původnú hodnotu.

V nasledujúcich príkladoch sú uvedené způsoby přípravy štiepiacej kvapaliny podlá vynálezu /200 cm /.

Příklad 1 %-ný roztok karboxymetyléter škrobu + 10 % etylalkoholu vo vodě připravíme následovně:

Reakčná zmes pozostáva z 2 g škrobu a 5 cm 80 %-ného vodného roztoku alkoholu, pH roztoku 10 upravené hydroxidom sodným. Do roztoku přidáme 0,05 hmotnostných % /na navážku škrobu/ oxychloridu fosforečného. Doba sietovania je 3 h pri teplote 25 °C za miešania.

3

Po reakcii sa zmes zmieša s roztokom zloženým zo 180 cm čistej sladkej vody a 15 cm etylalkoholu. Zdánlivá viskozita připraveného roztoku pri strihovej rýchlosti 511 s^_1 a teplote 25 °C je vščšia ako 300 mPa.s, po 1 h 298 mPa.s.

Príklad2

Sietovanie prebieha za rovnakých podmienok ako v příklade 1 avšak z reakčnej zmesi sa potom připraví 0,6 %-ný roztok karbometyléter škrobu a 1 % etylalkoholu a vody. Zdánlivá viskozita /511 s^-1/ gélu meraná po 8 hodinách pri teplote 25 °C je 64 mPa.s a pri strihovej rýchlosti 170 S^-1 je zdánlivá viskozita 112 mPa.s. Pri teplote 90 °C je zdánlivá viskozita pri 511 s¹ 23 mPa.s a pri 170 s^-1 je 35 mPa.s.

Příklad 3

Sieťovanie prebieha ako v příklade 1 a 2 avšak ako sieťovacie činidlo bol použitý hexametafosforečňan sodný o koncentrácii 0,1 % hmotnostných na navážku škrobu. Reakčná doba bola 1 hodinu pri teplote 25 °C. Potom bol z reakčnej zmesi připravený roztok o zložení 1 % hydroxymetyláteř škrobu + 15 % etylalkoholu a vody /do 100 V, ktorý mal zdánlivá viskozitu /511 s'¹/ 260 mPa.s a po hodině 240 mPa.s.

Viskozity všetkých roztokov sú vyššie v porovnaní s nesieťovanými roztokmi podlá patentu NDR /str. 1/.

Claims (2)

1. Stiepiaca kvapalina vyznačujúca sa tým, že obsahuje 0,6 až 1,0 6 hmotnostně karboxymetyléteru škrobu, 0,05 až 0,1 % hmotnostně oxyohloridu fosforečného alebo hexametafosforečnanu sodného na množstvo škrobu v 10 až 30 % objemových etyl- alebo metylalkoholu a vodu do 100 %.