Композиция на основе полиакриламида (ее варианты)

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 16.01. 81 (21) 3236232/23-05

Р М К з

С 08 L 33/26

С 08 К 3/10

C 08 K 3/16

С 08 К 3/30 (ЮЗ) УДК 678. 745. .842(088.8) с присоединением заявки Й9—

Государственный комитет

СССР по делам изоОретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 0702.83. Бюллетень Мо 5

Дата опубликованмя описания 070283

И,A.Øâåöîâ, V).Â.Cîëÿêîâ, В.В.Кукин н И.П. к ..Ф .й -- Р (72) Авторы изобретения

Государственный институт по проектированйнт - -и исследовательским работам в нефтяной промышле нности "Гипровостокнефть" (71) Заявитель (54) КОМПОЗИЦИЯ HA ОСНОВЕ ПОЛИАКРИЛАИИДА (EE ВАРИАНТЫ), Изобретение относится к @изикохимии полимеров и может быть исполь- зовано для повышения их стабильности, а именно снижения механической .:. деструкции в процессе использования.

Водорастворимые высокомолекулярные соединения (BNC) такие,как полиакриламиущ, окись полиэтилена и т.п. проявляют в водных растворах загущающие и флоккулирующие свойства. Эти свойства обуславливают применениеуказанных полимеров во многих про-.— мышленных процессах, например, в текстильной, бумажной, пищевой промышленностях, при вторичной и третичной добыче нефти в качестве водных вытесняющих систем, при обработке. ,сточных вод и др, В процессе приготовления и использования водных растворов ВМС их моле= кулы подвергаются воздействию механических напряжений и других воздействий, что часто приводит к разрушению молекулярной цепочки и, как следствие, к снижению загущающих и флоккулирующих свойств полимеров.

Известна композиция на основе -полиакриламида, включающая воду и неорганические соли щелочных и-щелочноземельных металлов при концентрации со

- --Ь

2 лей 25-250 г/л. Соли добавляют с целью стабилизации полиакриламида против действия железа (1(..

ОднакО добавление солей в таких количествах снижает вязкость растворов полиакриламида, ухудшает их технологические свойства, усугубляет механическую деструкцию полиакриламида.

Наиболее близкой к предлагаемой является композиция на основе полиакриламида, включающая воду и стабилизирующее вещество. В качестве стабилизирующего вещества она содержит поверхностно-активные вещества (nAS), представляющие собой продукты оксиалкилирования гидрофобных многоатомных спиртов. Количество полимера в диспергируемой в воде смеси 12-15 вес.Ъ, ПАВ 88-85% (2) °

Однако эта композиция характеризу ется недостаточно надежной защитой полимера от механической деструкции во времени, так как ПАВ защищает частицу полимера только на тот период времени, пока вокруг нее не раство- рится оболочка из ПАВ. Кроме того, используются достаточно болыаие количества дорогих и дефицитных ПАВ.

Целью изобретения является увеличение стабильности по отношению к

994517 механической деструкцйи и удешевление композиции.

Поставленная цель достигается тем, что композиция на основе полиакриламида (ПАА), включающая воду и стабилизирующее вещество, в качестве стабилизирующего вещества содержит хлористый натрий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Полиакриламид 0,05-0,1

Хлористый натрий 0,15-0,3

Вода Остальное

По второму варианту композиция в качестве стабилизирующего вещества содержит хлористый кальций при.следующем соотношении компонентов,вес.Ъ: 5

Полиакриламид 0;05-0,1

Хлористый кальций 0,02-0,03

Вода Остальное

Согласно третьему варианту, композиция в качестве стабилизирующего Щ вещества содержит НС1 при следующем соотношении компонентов, вес.-:

Полиакриламид 0,05-0,1

НС1 0,002-0,004

Вода Остальное 25

Согласно четвертому варианту композиция в качестве ст абили э ирующего вещества содержит H SOg при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Полиакриламид 0,05-0 1 30

Нф„S 0 0,005-0,007

Вода Остальное

Композиция готовится следующим образом.

В емкость, где приготовляется вод З ный раствор полимера требуемой рабочей концЕнтрации, при перемешивании добавляют указанные. добавки в оптимальных количествах.

Величина оптимальной концентрации соли или кислоты зависит от физикохимических свойств полимера и раство.. рителя (воды), а также от природы добавляемого вещества и определяется экспериментальным путем в каждом конкретном случае. Для каждой пары раст ° 4 5 вор полимера — добавка существует свой оптимум концентрации, ниже и выше которого степень деструкции по-, лимера при одинаковых разрушающих нагрузках возрастает.

Эффект снижения механической деструкции ПАА под действием. укаэанных веществ, добавленных в оптимальном количестве, обусловлен,тем, что в этом случае достигается наиболее благоприятное соотношение между геометрическим размером макромолекул и их вязкоупругими свойствами . (эластичностью). Сравнительно небольшой размер макромолекулы и способ- 69 ность к обратимой деформации снижааТ, вероятность ее разрушения под действием различного рода нагрузок по сравнению с состояниями значительно го полиэлектролитного набухания или фЯ сжатия, когда концентрация соли или кислоты в растворе соответственно ниже или выше оптимальной.

Эффективность предлагаемого способа стабилизации полимеров подтверждается лабораторными исследованиями °

Наблюдается повышение стойкости IIAA к механической деструкции при добавке к его .раствору оптимальных количеств указанных солей или кислот, В качестве исходного раствора берут раствор ПАА (молекулярная масса

10 млн., степень,гидролиэа 1бЪ), приготовленный на пресной, волжской воде при осторожном (300-500 об/мин) перемешивании лопастной мешалкой.

Механическая деструкция исходного раствора осуществляется путем его прокачки через сцементированный песчаник, имеющий проницаемость 0,4 Дарси, со скоростью 165 м/сут.

Стойкость полимера к механичес кой деструкции оценивается величиной коэффициента механической стойкости (Д), который равен отношению скрин- . факторов деструктированного (СФ „) и исходного (Сф,с ) растворов, т.е.

Д=Сф бот /СФ . Чем больше величина.

Д (его максимальное. значение равно ) тем, следовательно, меньше .разрушился полимер.

На фиг.1-5 приведены кривые зависимости коэффициента механической стойкости от концентрации различных стабилизирующих добавок.

iJ

Пример 1. В качестве добавки к исходному раствору ПАА используют серную кислоту, концентрация которой в растворе IIAA меняется от

0,001 до 0,1 вес.Ъ.

Растворы с разным содержанием кислоты подвергают механической деструкции указанным способом. Затем измеряют скрин-факторы растворов и опре< деляют величину коэффициента механической стойкости полимера (фиг.1).

Кривая зависимости коэффициента механической стойкости от концентрации серной кислоты имеет максимум, равный примерно 0,5, в диапазоне концентрации кислоты 0,005-0,007%. Следовательно, при укаэанном количестве кислоты в растворе IIAA механическая деструкция полимера минимальная, поэтому данный диапазон концентраций кислоты является оптимальным.

При концентрации кыслоты в растворе IIAA ниже и выше оптимальной коэффициент механической стойкости полимера снижается.

Пример 2. Осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве стабилизирующей добавки к раствору полимера используют соляную кислоту, концентрация которой менялась от 0,001 до 0,1 вес.В.

994517

Максимальный коэффициент механической стойкости наблюдается в диапазоне концентраций соляной кислоты

0,002-0,004%, который в данном случае является, следовательно, оптималь. ным (фиг.2). 5

Пример 3. Осуществляют аналогично примеру 1 и 2, но в качестве добавки используют хлористый кальций, концентрация которого меняется от

0,001 до 0,1%. 10

Максимальный коэффициент механической стойкости (примерно О, 5) наблюдается в диапазоне концентраций хлористого кальция, равном 0,02-:

0,0ЗЪ, который, следовательно, и яв- 15 ляется в даннбм случае оптимальным (фиг. 3) .

Пример 4. Осуществляют аналогично примерам 1-3, но в качестве добавки используют хлористый натрий, концентрация которо1 о в растворе меняется от 0,1 до 10Ъ.

Диапазон оптимальной концентрации хлористого натрия в растворе IIAA

0,15-0,3%. При этом величина коэффициента механической стойкости равна примерно 0,8 (фиг.4).

Пример 5. Осуществляют аналогично примерам 1-4, но в качестве добавки используют плаатовую воду

Сосновского месторождения Куйбышевской области, в которой исходная концентрация солей йа, Са, Mg и др, 252 г/л.

Применение в качестве добавки пластовой воды указанного месторождения позволяет повысить коэффициент механической стойкости полимера с О,". до 0,8 при общей концентрации солей, равной 0,4-0,6%, полученной путем 40 разбавления исходной минерализованной воды.

Пример 5 осуществляют согласно варианту Йредлагаемого способа, который предусматривает добавку мине- 5 рализованной „например, пластовой воды в указанных количествах с учетом ее общей минерализации.

Таким образом, за счет добавок к раствору ПАА солей и кислот в указанных количествах коэффициент механической стойкости данного полимера повышается с 0,2 до 0,5-0,8.

П р.и м е р 6. Влияние добавки хлористого натрия (по предложенному способу) к раствору IIAA, используемому в качестве нефтевытесняющего агента, на нефтеотдачу пласта.

Две одинаковых модели слоисто-неоднородного пласта насыщаются нефтью, которая затем вытесняется водой д6 60 практически полной обводненности добываемой продукции. Тем самым моделируется процесс вытеснения нефти при обычном заводнении. Нефтеотдача при этом 49Ú. 65

Затем в одну из моделей пласта заКачивают ЗОВ-ную от объема пор отс- . рочку раствора IIAA., который предварительно подвергают. деетрукции указанным способом. Далее оторочка вытесняется водой. Таким образом моделируется процесс полимерного заводнения нефтяного пласта на конечной стадии разработки. При этом деструктирование раствора IIAA в пористой среде при скорости 165 м/сут моделирует его прохождение через нризабойную зо. ну нагнетательной. скважины.

В результате закачки полимерной оторочки нефтеотдача пласта повышается по сравнению с обычным заводнением на 11,5II и составляет 60,5%.

Процесс полимерного заводнения со второй моделью пласта выполнен аналогичным образом, но перед деструктированием раствора ПАА в него добавлен хлористый натрий в количестве 0,2% на раствор ПАА.

Снижение механической деструкции полимера за счет добавки хлористого натрия приводит к увеличению нефтеотдачи пласта, которая составляет в этом случае 70,0Ъ, т.е. возрастает на 9,5% по сравнению с предыдущим опытом (без добавки NaCI).

Таким образом, предложенная ком-. позиция имеет более высокую стабильность по отношению к механической деструкции и является более дешевой, чем известная.

При заводнении нефтяных пластов закачиваемые в пласт растворы полиакриламида практически не защищаются от механической деструкции. Ожидаемый зкономический эффект от замены полиакриламидного раствора на чредложенную композицию составляет

1 тыс.руб. на тонну полимера.

Формула изобретения

1. Композиция на основе полиакриламида, включающая воду и стабилизирующее вещество, о т л и ч а ю щ аз с я тем, что, с целью увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирующего вещества она содержит хлористый натрий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ::

Полиакриламид 0;05-0, 1

Хлористый натрий 0,15-0,3

Вода Остальное

2. Композиция на основе полиакриламида, включающая воду и стабилизирующее вещество, о т л и ч а ю щ а я.с я тем, что, с целью увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирую

994517

0 05-0,1

0,002-0,004

Остальное

Полиакриламид

НС1

Вода

У

0ÞÐ У,И

Концентрация серяаи 4йгыиты,%

nest

О,f щего вещества она содержит хлористый кальций при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Полиакриламид 0,05-0,1

Хлористый кальций 0,02-0,03

Вода Остальное

3. Композиция на основе полиакрил амида, включающая воду и стабилизирующее вещество, о т л и ч а ю щ а— я с я тем, что, с целью увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирующего вещества она содержит НС1 при следующем соотношении компонентов,, вес.Ъ|

Ъ 0,б

Ъ ,М Ъ

%у gQ

Ъ

q 0,8 4

Ф

Ф ф

4. Композиция на основе погиакриламида, гвключающая воду и стабилизирующее вещество, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью увеличения стабильности по отношению к механической деструкции и удешевления композиции, в качестве стабилизирующего вещества она содержит H

Полиакриламид 0,05-0,1

Н S0 0,005-0,007

Вода Остальное

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

>5 по заявке Р 3227796,кл. С 08 К 3/10, 1980.

2. Патент США Р 3634305, кл. 260-33.4, опублик. 1972 (прототип).

994517

01 1

Концептрафил хлористого разорил т Ъ8. 4

ВНИИПИ Заказ 560/5 Тираж 492 Подписное

Филиал ППП "Латент", г.Ужгород,ул.Проектная,4

Ъ

5о ф

ly

Ъ ф

1 фо

Ъ ф

Р яокцеитрацил семей пластоВвй АчЪ, %

Фиг.Х