CS203570B1 - Způsob zábrany botnání jílových hornin - Google Patents
Způsob zábrany botnání jílových hornin Download PDFInfo
- Publication number
- CS203570B1 CS203570B1 CS778178A CS778178A CS203570B1 CS 203570 B1 CS203570 B1 CS 203570B1 CS 778178 A CS778178 A CS 778178A CS 778178 A CS778178 A CS 778178A CS 203570 B1 CS203570 B1 CS 203570B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- swelling
- clay
- preventing
- rock
- water
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims description 23
- 239000004927 clay Substances 0.000 title claims description 21
- 230000008961 swelling Effects 0.000 title claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
Předmětem vynálezu je způsob zábrany botnání jílových hornin, nacházejících se v okolí hlubinných vrtů a těžebních sond, zvláště v uskladňovacích vrstvách podzemních plynových zásobníků, v ložiskách plynu a ropy a v nebilančních geologických vrstvách, vhodných pro utrácení průmyslových odpadů.
Hlavním účelem podzemních plynových zásobníků je poskytovat v energeticky exponovaných obdobích dostatečné množství plynu ke krytí zvýšené spotřeby energie. Aby se při velkém odběru plynu ze zásobníku neuvolňovaly nedostatečně konsolidované částice uskladňovací vrstvy a neucpávaly sondu, naplavuje se do zapažnicového prostoru sondy, do uskladňovací vrstvy, písek hrubší frakce, který působí jako filtr. Původní hornina uskladňovací vrstvy však zpravidla obsahuje jílové minerály, které jsou od svého vzniku v rovnováze s prostředím, v němž vznikly a jsou velmi citlivé, zejména na vodu. Ve. styku s naplavovacími kapalinami jílové minerály botnají, drobné částice dispergují, váznou v pórech horniny a snižují propustnost uskladňovací vrstvy.
Zemní vrty do ložisek plynu a ropy se hloubí s použitím vrtného výplachu, sestaveného zpravidla na bázi koloidních roztoků jílů. Výplacb částečně filtruje do poréz2 ‘ nich ložiskových hornin a obsahuje-li ložisková hornina jílový minerál, způsobuje jeho botnání, snižuje propustnost ložiskové horniny a úměrně k ní snižuje i produkci plynu nebo ropy.
Utrácení toxických roztoků nebo škodlivých průmyslových kapalných odpadů do nebilančních geologických vrstev je proveditelné jen při dobré propustnosti Uskladňovací vrstvy. Jsou-li v ní obsaženy jílové minerály, původní koeficient propustnosti se při styku vtláčeného roztoku s jílovým minerálem snižuje, vzrůstají náklady na energii a výkon vtláčení klesá.
Utrácení odpadů se stává neekonomickým nebo dokonce neproveditelným, nastane-li úplné ucpání, kolmatace, uskladňovací vrstvy.
„ Dosud známé způsoby zábrany botnání jílových hornin spočívají v použití chemických látek. Sílu, která způsobuje botnání jílových minerálů vyvolávají výměnné ionty na hranách a zlomech krystalu jílového minerálu i uvnitř krystalické mřížky svou afinitou k sorpci vody. Ke snížení botnání se dosud používají např. aminy, chlorid sodný, ' draselný, vápenatý i složitější anorganické polymerní sloučeniny, které se přidávají do naplavovaeích roztoků, vrtných výplachů apod. Kationty těchto reagentů mají menší afinitu k sorpci vody, takže po jejich výměně s vyměnitelnými kationty v krystalové mřížce nepřijímají další molekuly vody, a tím se zamezí botnání jílu. Kationty jsou však z povrchu jílů vymývány ložiskovými vodami. Skýtají tedy jen dočasnou zábranu botnání jílových minerálů, což je velká nevýhoda tohoto způsobu.
Je také známý způsob zábrany botnání jílových hornin, spočívající v jejich částečné dehydrataci a v následné stabilizaci. Jílová hornina se zahřeje pomocí externího zdroje tepla ve vrtu na 120 °C, např. horkým vzduchem nebo zapálením uhlovodíků přítomných v geologické vrstvě. Ohřátím se jílová hornina dehydruje, zmenší svůj objem a propustnost geologické vrstvy se zvýší. Aby se zamezilo rehydrataci jílové horniny, uvede se do kontaktu se stabilizující látkou, např. dusičnanem sodným, dusičnanem vápenatým, chloridem zinečnatým, křemičitanem sodným, póly viny letherem, metylsillkonátem,sodným apod. Stabilizační látka fixuje zmenšený objem dehydratované jílové horniny a činí ji odolnou proti vodě.
Nevýhodou druhého známého způsobu zábrany botnání jílových hornin je potřeba chemických stabilizátorů. Kromě toho vznikají potíže s výběrem vhodného chemického stabilizátoru. Vlastnosti jílových hornin jsou velmi různorodé. Výběr nelze provést jinak než empiricky v laboratořích. Není-li. k dispozici vzorek horniny z uskladňovací geologické vrstvy, je výběr účinného stabilizátoru vždy rizikový.
Uvedené nevýhody odstraňuje způsob zábrany botnání jílových hornin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že jílová hornina se zahřeje nejméně na 400 °C.
Vynález vychází z poznatku, že botnatelné složky jílových minerálů, zejména montmorillonit, po ohřevu nad teplotu 400 °C ztrácejí povrchově I vnitřně krystalicky vázanou vodu a zpět ji do své krystalické mřížky téměř nepřijímají. Po ztrátě vody se totiž vzdálenost basálních rovin v krystalické mřížce sníží natolik, že se zde začínají uplatňovat především velmi silné van der Walsový přitažlivé síly, které jsou natolik pevné, že další sorpce vody do krystalické mřížky není uskutečnitelná. Tím je zabráněno vzdalování basálních rovin od sebe, tj. botnání. Opětné botnání mohou způsobit pouze elektrolyty, jejichž iontová síla bude větší než přitažlivé síly van der Walsový, tj. elektrolyty s vysokým kladným nábojem, malým Iontovým poloměrem a vysokou koncentrací v roztoku.
Termicky stabilizovaný jíl je tedy Indiferentní pro čistou vodu a slabé elektrolyty.
Na obr. 1 výkresu je. znázorněn diagram zkoušky botnatelnosti, na obr. 2 příklad užití vynáležu.
Příklad 1
Byl Vybrán vzorek bentonitu s vysokým obsahem montmorillonitu, který je nejnáchylnější k botnání. Laboratorně u něho. byla prokázána abnormálně vysoká citlivost k vodě a schopnost botnání. Tento vzorek byl podroben termické stabilizací při různých teplotách, přičemž maximální použitá teplota byla 400 °C, tj. teplota, při níž byla ze vzorku uvolněna krystalicky vázaná voda. Termicky stabilizovaný vzorek byl podroben zkouškám botnatelnosti. Bylo zjištěno, že procento nahotnání u vzorku je vysoké až do teplot, při nichž se začíná uvolňovat povrchově vázaná voda. Se vzrůstající teplotou termické stabilizace procento botnání vzorku se snižuje, až je prakticky nulové (obr. 1). Dlouhodobým pokusem bylo zjištěno, že termicky stabilizovaný jíl nebotná....................—.......-.....................-.......
Příklad 2
Je třeba stabilizovat jílovou horninu 1 proti botnání vodou v podzemním zásobníku plynu, Jehož uskladňovací vrstva 2 se nachází v hloubce. 1000 m a .je. otevřena sondou 3 (obr. 2J. Do sondy 3, do úrovně uskladňovací vrstvy 2, se zapustí na stupačkách 4 hlubinný elektrický ohřívač 5. Jeho napájecí kabel 6 je připevněn vně stupaček 4 a ze sondy 3 vyveden ucpávkou 7 v přírubě 8 sondy 3 a zapojen na zdroj 11. Při hermeticky uzavřené sondě 3 se mezikružím 9 nebo stupačkami 4 injektuje přes vstupní ventil 12 do sondy 3 malé množství plynu. Zapojí se elektrický ohřívač 5 a jeho teplota se nastaví na požadovanou hodnotu. Injektovaný plyn 10 se ohřívá od elektrického ohřívače 5 a při proudění uskladňovací vrstvou 2 jí předává tepelnou energii. Požadovaný dosah prohřáté horniny je určen, následnými technologickými operacemi. Poloměr prohřáté zóny se určí výpočtem z dodaného množství tepelné energie, fyzikálních vlastností kolektoru a tepelných ztrát.
Po dodání potřebného množství tepelné energie se přeruší dodávka elektrické energie do elektrického ohřívače 5, který se proudícím plynem 10 nechá ochladit. Stupačkovým uzávěrem 13 se odpustí, natlakovaný plyn 10 a sonda 3 se otevře.
Po termické stabilizací je jílová hornina 1 trvale indiferentní vůči sladké vodě a slabým elektrolytům a v uskladňovací vrstvě 2 nenastává botnání. Není třeba používat drahých chemikálií a připravovat složité roztoky,, které mají pouze omezenou působnost. Při následných technologických postupech v sondě 3 není třeba vybírat a připravovat speciální kapaliny.
PŘEDMĚT VYNALEZU '
Claims (2)
- PŘEDMĚT VYNALEZU 'Způsob zábrany botnání jílových hornin, vyznačený tím, že jílová hornina se zahřeje » nejméně na 400 °C. .
- . 2 listy výkresůSeverografia, n. p., závod 7, Most
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS778178A CS203570B1 (cs) | 1978-11-28 | 1978-11-28 | Způsob zábrany botnání jílových hornin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS778178A CS203570B1 (cs) | 1978-11-28 | 1978-11-28 | Způsob zábrany botnání jílových hornin |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS203570B1 true CS203570B1 (cs) | 1981-03-31 |
Family
ID=5427537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS778178A CS203570B1 (cs) | 1978-11-28 | 1978-11-28 | Způsob zábrany botnání jílových hornin |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS203570B1 (cs) |
-
1978
- 1978-11-28 CS CS778178A patent/CS203570B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Aquilina et al. | Water-rock interaction processes in the Triassic sandstone and the granitic basement of the Rhine Graben: Geochemical investigation of a geothermal reservoir | |
| Goodlett et al. | The role of screening and laboratory flow studies in EOR process evaluation | |
| Hill | Cation exchange in chemical flooding: Part 3-experimental | |
| Singh et al. | Enhanced safety of geologic CO2 storage with nanoparticles | |
| Callaghan et al. | Hydraulic conductivity dynamics during salt leaching of a sodic, structured subsoil | |
| Han | Rock stability under different fluid flow conditions | |
| Durmusoglu et al. | Experimental study of horizontal barrier formation by colloidal silica | |
| Savage | The effects of high salinity groundwater on the performance of clay barriers | |
| JP2007518002A (ja) | 地下累層の強化方法 | |
| CS203570B1 (cs) | Způsob zábrany botnání jílových hornin | |
| US3087543A (en) | Method for improving oil-water ratios of oil and gas wells | |
| Hall et al. | Limiting factors in ground water remediation | |
| Yongfu | Mechanisms and models for bentonite erosion used for geologic disposal of high level radioactive waste: a review | |
| Guarena | Relevance of chemical and electrical phenomena to the semipermeable properties of bentonites | |
| Cui et al. | Effects of temperature on the transport of suspended particles through sand layer during groundwater recharge | |
| Mercer et al. | Review of simulation techniques for aquifer thermal energy storage (ATES) | |
| Eriksen | Some notes on diffusion of radionuclides through compacted clays | |
| Alhuraishawy et al. | Influencing factors analysis in the combination of gel treatment and low salinity water flooding using sensitivity analysis | |
| Coulter et al. | A Laboratory Study of Clay Stabilizers | |
| Liu et al. | Long-term simulation of process and hydrogeochemistry of gas field produced water reinjection into a limestone reservoir | |
| Lin et al. | Migration Behavior and Breakthrough Time of Zinc Ions in Soil-Bentonite Liner | |
| Haynes | Pressure Buildup-Chemical Incompatibility Liquid Injection Wells | |
| Luukkonen | Modelling approach for geochemical changes in the Prototype repository engineered barrier system | |
| Tang | EXPERIMENTAL CHARACTERIZATION OF THE SEMIPERMEABLE MEMBRANE BEHAVIOUR OF PIERRE SHALE AT SOUTHERN SASKATCHEWAN | |
| Shammas et al. | Hazardous waste deep-well injection |