Способ получения сшивающего агента для образования полимерных гелей

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I< ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерацни по патентам и товарным знакам (21) 5041987/03 (22) 13.05.92 (46) 15.10.93 Бюл, hh 37-38 (71) Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии (72) Головко С.Н„Муслимов РХ; Залалиев М.И.; Захарченко ТА.; Кубарева Н.Н.; Николаев В.И.; Васясин

Г.И. (73) Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СШИВАЮЩЕГО

АГЕНТА ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ

ГЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к способам получения реагентов, обеспечивакмцих изоляцию водопритоков в промытых зонах нефтяного пласта, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности. Цепью изобетения является разработка способа получения сшивающего агента. обладающего низкой степенью токсичности и экологически о9) КЦ .(и) 2001253 1 (51) % 2104 22 Е 1В3 1 8 безвредного для окружающей среды. Способ получения сшивающего агента для образования полимерных гелей включает растворение хромовой сопи щелочного металла в воде и введение в раствор при перемешивании мелкодисперсного твердого адсорбента в количестве, достаточном для полной адсорбции ионов хрома на поверхности твердого адсорбента В качестве твердого мепкадисперсного адсорбента берут гпинопорошок, а его минимальное количество, неоходимое для полной адсорбции, рассчитывают по формуле G=CV/g, где

G — количество глинопорошка кг; С вЂ” концентрация хромовой соли щелочного металла. кг/м; Ч вЂ” объем водного раствора хромовой сопи щелочного металла, м; тт — предельная адсорбция хромовой соли з щелочного металла на глинопорошок кг/кг. Сшивающий агент выдерживают при перемешивании 6

-9ч 2зпф-лы,3табл,1ил.

2001253

Сi — cz 1 =

G-сч/д, кг

Изобретение относится к способам получения реагентов, обеспечивающих изоляцию водопритоков в промытых зонах нефтяного пласта и может быть использовано s нефтяной и газовой промышленности.

Известен способ получения сшивающих агентов для образования полимерных гелей, включающий растворение поливалентных катионов в cope (Fe, Fe, Al т 4+..ЪР+, SP ; +, М9 +, Сз .

Недостатком данных сшивающих агентов является высокая степень токсичности.

Это затрудняет работу с ними, так как требует защиты организма человека, а также создается экологически неблагоприятная обстановка при закачке растворов поливалентных катионов в пласт, Наиболее близким по химической сущности и достигаемому эффекту является способ получения сшивающего агента— хромокалиевых квасцов, включающий растворение их в воде до необходимой концентрации.

Недостатком этого сшивающего агента является высокая степень токсичности. Это затрудняет его использование, так как представляет опасность для здоровья человека, % а также создается экологически неблагоприятная обстановка при закачке раствора хромокалиевых квасцов в пласт.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка способа получения сшивающего агента, обладающего низкой степенью токсичности и экологически безвредного для окружающей среды. Поставленная задача решается тем, что способ получения сшивающего агента для образования полимерных гелей включает растворение хромовой соли щелочного металла в воде и введение в раствор при перемешивании мелкодисперсного твердого адсорбента в количестве, достаточном для полной адсорбции ионов хрома на поверхности твердого адсорбента, В качестве твердого мелкодисперсного адсорбента берут глинопорошок, а его минимальное количество, необходимое для полной адсорбции, рассчитывают по форму-ле: где G — количество глинопорошка, кг; с — концентрация хромовой соли щелочного металла, кг/м; з. ч — объем водного раствора хромовой соли щелочного металла, м; з, - предельная адсорбция хромовой соли щелочного металла на глинопорошок, кг/кг, 5

Сшивающий агент выдерживают при перемешивании 6-9 ч. Введение в водный раствор хромовой соли щелочного металла мелкодисперсного твердого адсорбента приводит к адсорбции ионов хрома на его поверхности. Это приводит к резкому снижению количества ионов хрома в водном растворе при сохранении его свойств образовывать полимерные гели.

Новая совокупность заявляемых существенных признаков позволит получить сшивающий агент, обладающий низкой степенью токсичности и экологически безвредный для окружающей среды.

Анализ известях решений, отобранных в процессе поиска, показал, что в науке нет объекта. обладающего заявленной совокупностью признаков и наличием вышеуказанных свойств и преимуществ. что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

B качестве хромовой соли щелочного металла берут хромо-калиевые квасы (ОСТ

4162-79) или водные растворы отходов производств, содержащих в своем составе хромо-калиевые квасцы.

В качестве мелкодисперсного твердого адсорбента берут глинопорошок (ОСТ 39202-86, ТУ-39-08-058-81), Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость" приводим описания конкретных примеров осуществления способа.

fl р и м е р 1. Для подтверждения возможности использования в качестве мелкодисперсного твердого адсорбента ряда материалов и с целью определения их предельной адсорбции проводят следующие опыты. Берут 0,5 r хромо-калиевых квасцов и растворяют в 50 мл воды, вводят в раствор

5 г глинопорошка Куганского завода. При периодическом перемешивании выдерживают 6 ч, затем определяют концентрацию з+ ионов Cr в растворе и рассчитывают ггредельную адсорбцию хромо-калиевых квасцов на адсорбенте по формуле где C1 — концентрация ионов Cr в исходз+

+ ном растворе, Cz — концентрация ионов Cr после введения глинопорошка и выдержки, Аналогично определяют предельную адсорбцию на других адсорбентэх.

Результаты приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1. в качестве мелкодисперсного твердого адсорбента можно

2001253 использовать глинопорошок различных производств, мел, кварцевый песок, предельная адсорбция которых составляет

0,06-01 г/г породы.

Пример 2. Берут 0,5 г хромо-калиевых 5 квасцов и готовят водный раствор объемом

50 мл, Затем при перемешивании вводят 5 г глинопорошка Константиновского завода, Периодически помешивая, определяют конз+ центрацию ионов Cr в водном растворе, 10

Результаты приведены в табл. 2.

Как видно иэ табл. 2 концентрация з+ ионов Cr через 9 ч стабилизируется и составляет 3,5 мг/л, что почти в два раза меньше максимально не действующей 15 концентрации на человека при поступлении в организм с водой. (Э.Н.Левина, Общая токсикология металлов, Л.: Медицина, 1972).

Пример 3. Для доказательства сохра- 20 нения свойств адсорбированных хромо-калиевых квасцов на порошке при хранении в сухом виде проводят ряд опытов. Берут 50 мл раствора адсорбированных хромо-калиевых квасцов на глинопорошке Константи- 25 новского завода (табл.1, опыт 2), отфильтровывают, сушат, размалывают до фракции 5-20 мк и вновь растворяют в воде до объема 50 мл, Через определенные промежутки времени определяют десорбцию 30 з+ ионов Cr в раствор, Аналогично проводят опыты с другими адсорбентами.

Результаты приведены в табл, 3.

Как видно из табл, 3 десорбция ионов 35 з+

Cr с поверхности глинопорошка практически не наблюдается, Это свидетельствует об экологической чистоте водных растворов предлагаемого сшивающего агента.

Пример 4. Для доказательства спо- 40 собности образовывать полимерные гели предлагаемого сшиваемого агента в сравнении со сшивающим агентом по прототипу проводят следующий опыт, Берут 0,05 r полимера Ассосго!-C22S, растворяют его в воде 45 до объема 25 мл, добавляют в раствор полимера при перемешивании 0,075 г гпинопорошка Константиновского завода, на котором адсорбировано 0,0075 r хромо-калиевых квасцов. 50

Аналогично готовят полимерный гель на хромо-калиевых квасцах по прототипу, но в раствор полимера добавляют 0,0075 г хромо-калиевых коасцоо. Затем при периодическом перемешивании через определенные 55 промежутки времени производят замер вязкости е обоих растворах и рассчитывают относительную вязкость p = -, где,и —

p(начальная вязкость раствора - 1, р — вязкость раствора в определенное время.

Результаты приведены в табл, 4, Как видно из табл. 4, как и по предлагаемому способу, так и по прототипу, относительная вязкость полимерных гелей возрастает в 3 раза, что доказывает способность сшивающего агента по предлагаемому способу образовывать полимерные гели на уровне прототипа.

Пример 5. Для доказательства эффективности работы полимерных гелей, образованных сшивающим агентом по предлагаемому способу в пористых средах проводят исследования на моделях. Берут две стеклянные трубки диаметром 20 мм, длиной 1000 мм, наполненные молотым кварцевым песком с проницаемостью 4,5 дарси, насыщенные под вакуумом водой.

Количественные характеристики вводимых в пористые среды реагентов приведены в табл. 5, В водонасыщенные модели вводят оторочки полимера, продавливают их водой по модели до середины, затем фильтрацию приостанавливают на 5 сут, затем продолжают фильтрацию водой.

Зависимость подвижности жидкости

/4 где k — проницаемость, D; p — вязкость, спз, от объема прокачки приведена на чертеже.

Из чертежа видно, что при введении оторочки полимера подвижность жидкостей

jt — и по предлагаемому способу, и по прототипу резко снижается (отрезок а-в), после выдержиеания раствора полимера в моделях в течение 5 суток растворы фильтруются с высоким фактором сопротивления (отрезок в-с). После выхода из модели оторочек реагента наблюдается высокое остаточное сопротивление (отрезок с-d), причем по предлагаемому способу оно л два раза выше, чем по прототипу, Таким образом и в моделях можно наблюдать высокую работоспособность сшивающего агента как по прототипу, так и по предлагаемому способу.

Сшивающий агент по предлагаемому способу приготовления обладает следующими преимуществами. обеспечивает санитарно-токсикологическую безопасность при проведении работ по закачке растворов для образования полимерных гелей в нефтяных пластах; обеспечивает экологическую чистоту на нефтепромыслах и в водных бассейнах, так как ионы хрома, адсорбирооанные на частицах глинопорошка не способы перебродить из водных или полимерных растворов на

2001253

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3 поверхность пористых сред нефтяных и водоносных пластов; обеспечивает длительный период сохранения фактора остаточного сопротивления в пористых средах, что повышает технологическую эффективность применения полимерных гелей, образованных с помощью данного сшивающего агента; данный способ получения сшивающего агента прост в технологическом исполнении и не несет больших материальных затрат; предлагаемый способ обладает доступной сырьевой базой, так как глинопорошок является широкоиспользуемым сырьем на нефтепромыслах, в частности для приготовления буровых растворов; предлагаемый способ получения сшива5 ющего агента может базироваться на использовании отходов водных растворов хромовых соединений гальванических производств, что позволяет решать вопросы утилизации крупнотоннажных отходов и

10 снижения остроты экологических проблем. (56) Хахманлупов Д.Л. и др. Справочник.

Химические реагенты в добыче и транспорте нефти. М.: Химия, 1984. с. 18-19.

2001253

Продолжение табл. 3

Таблица 4

Таблица 5

2001253

12 — — Прототип

Предлагаемый аю

wwx 3.00

vnr><>.

Составитель А. Баранова

Редактор M. Самерханова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С.Юскив

Заказ 3119

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. спОсОе пОлучения «шивА ОщеГО АгентА

ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ГЕЛЕЙ, включающий приготовление водного раствора хромовой соли щелочного металла, отлича- 5 ющийся тем, что в водный раствор хромовой соли щелочного металла при перемешивании вводят мелкодисперсный твердый адсорбент в количестве, достаточном для полной адсорбции иона хрома на

10 поверхности мелкодисперсного твердого адсорбента, и выдерживают 6- 9 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве мелкодисперсного твердого адсорбента используют глинопорошок, 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что минимальное количество глинопорошка, необходимое для полной адсорбции. определяют по формуле с=с т, где G - количество глинопорошка, кг;

С - концентрация хромовой соли щелочного металла в воде, кг/м;

Ч - объем водного раствора хромовой соли щелочного мегалла, м: д - предельная адсорбция хромовой соли щелочно о металла на мелкодисперсном твердом адсорбенте, кг/кг.