CS214117B1 - Polymerový gel pro tásnéní ztrátových obzorů hlubinných vrtů a způsob jeho přípravy - Google Patents

Abstract

Vynález patří do oboru hlubinného vrtání, zejména na naftu a zemní plyn. Řeší problém těsnění ztrátových horizontů chemickými kompozicemi přidávanými do vrtného výplachu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že polymerový gel na bázi polyvinylalkoholu síťovaného boraxem nebo kyselinou boritou obsahuje přídavek hydroxidů nebo uhličitanů alkalických kovů a mikromletého vápence. Předmětem vynálezu je také postup přípravy plymerového gelu. Vynález může být použit při hlubinném vrtání, zejména na naftu a zemní plyn, při opravě těžebních vrtů a v sondách podzemních plynových zásobníků.

Description

Vynález se týká polymerového gelu pro těsnění ztrátových horizontů, především s dočasným těsnícím účinkem, při hlubinném vrtání, zejména ropy a zemního plynu.

Při hloubení nezapeřených vrtů nebo jejich nezapeřených úseků, zejména v propustných horninách, vzniklá potřeba zabránit úniku vrtného výplachu do provrtávaných vrstev a tím hrozící ztrátě cirkulace vrtného výplachu. Tohoto, se dosahuje utěsňováním vrtu různými kompozicemi přidávanými do výplachu, Dokonalé dlouhodobé utěsnění stěn vrtu však znemožňuje nebo ztěžuje pozdější těžbu plynu, ropy či vody z těžebního vrtu. Používají se proto takové prostředky, jejichž těsnící účinky mají jen dočasné trvání, t. zn. dočasné těsnící bloky. Potřeba dočasného utěsňování vrtu vzniká i při opravách těžebních vrtů plynových a ropných.

Při provádění těchto prací je třeba oddělit vrt od okolních hornin a zabránit tak průsaku pracovních kapalin do vrtaného obzoru v ložisku nízkotlakém, jeho přítoku plynu nebo ropy do vrtu v ložisku vysokotlakém. Jako dočasné těšnící bloky se stále častěji používají gely organických polymerů, především síťovaných.

Jsou známy gely, u kterých deriváty celulózy nebo polysacharidy jsou síťovány sloučeninami s obsahem chrómu. Tyto gely mají malou pružnost a jsou značně drobivé, po mechanickém zásahu se snadno irreverzlbilně rozrušují, Z ekologického hlediska jsou pro svou toxicitu nevhodné, nebot se obtížně rozrušují.

Jsou známy gely přírodních polysacharidů síťované boraxem. Ve srovnání s výše uvedenými gely mají vyšší elasticitu, působí však negativně na propustnost kolektoru.

Gely polyvinylalkoholu, síťované boraxem, jsou vysoce elastické a odolné proti mechanickému namáháni. Snadno se však rozpouštějí nadbytkem vody. Pro udržení vysoké viskozity a plasticity je třeba zvýšené koncentrace polyvinylalkoholu i boraxu. Ke tvorbě gelu dochází prakticky bezprostředně po smíchání roztoku polymeru s roztokem boraxu. Gel jp pak dlouhodobě stabilní.

Uvedené nedostatky odstraňuje polymerový gel na bázi polyvinylalkoholu síťovaného boraxem nebo kyselinou boritou, který podle vynálezu obsahuje přídavek 0,05 až 5 % hmotnosti hydroxidů mebo uhličitanů alkalických kovů a 1 až 50 % hmotnosti mikromletého vápence. Gel uvedeného složení připravovat tak, že se nejprve připraví odděleně vodný roztok 1 až 5 % hmotnosti polyvinylalkoholu s 1 až 50 % hmotnosti mikromletého vápence a vodný roztok 0,05 až 5 % hmotnosti boraxu nebo kyseliny borité s 0,05 až 5 % hmotnosti hydroxidů nebo uhličitanů alkalických kovů, načež se tyto odděleně připraveně roztoky začerpávají do určeného obzoru vrtu následně nebo současně.

Kombinací roztoků polyvinylalkoholu v přítomnosti nižších alkoholů, síťovacího aditiva s alkaliemi a přidáním práškovltého plnidla vzniká polymerový gel, :který má výtečné vlastnosti pro všechny funkce dočasného těsnícího bloku. Přítomnost hydroxidu sodného a uhličitanu sodného v síťovacím procesu se projevuje podstatným nárůstem pevnosti gelu. Minimální kolmatační působení gelu na kolektor je zvláště významné u oprav sond plynových podzemních zásobníků. Dávkováním mikromletého vápence se odstraňuje snadné rozpouštění gelu ve vodě či alkoholu, neboť gel je vůči těmto látkám inertní. Gely podle vynálezu ae projevují vysokou schopností samovolného odbourání nebo rozrušení. Použitím kyseliny solné v koncentraci 5 až 15 % hmotnosti se dosáhne nejen dokonalého odbourání gelu, ale rozloží se i samotný polyvi214117 nylalkohpl. Výsledné kolmatace je pak zcela zanedbatelné.

Příklady provedení

Příklad I.

Gel pro těsnění ztrátorých obzorů se připravil smícháním 750 ml 4% roztoku polyvinylalkoholu se 100 g mikromletého vápence a 250 ml 1,5% roztoku boraxu. Gel se vytvořil bezprostředně po smíchání všech složek. Penetrace gelu po 15 minutách činila 4,5 mm. Gel je odolný vůči vodě a 1 týden stabilní.

Příklad II.

Gel ve stejném složení jako v příkladu I byl připraven tak, že se samostatně připravil roztok polyvinylalkoholu s alkáliemi a samostatně roztok boraxu. Do utěsňovaného kolektoru se čerpal nejdříve roztok polyvinylalkoholu s alkáliemi a následně roztok boraxu. Gel se vytvořil v pórech kolektoru jakmile došlo ke smísení obou roztoku. Tento postup lze ralizovart i obráceně. Příklad III.

Gel ve stejném složení jako v příkladu I byl připraven postupem popsaným v příkladu II, avšak oba roztoky se začerpávaly současně do kolektoru. Gel se vytvořil při smíchání všech složek, takže do kolektoru se vtláčel již hotový gel.

Přirojená tabulka I ukazuje, že gely polyvinylalkoholu, připravené ve vodném nebo alkoholickém roztoku síťováním boraxem, se v přebytku vody nebo alkoholu postupně rozpouštějí. Probíhá -li síťování za přítomnosti mikromletého vápence jsou pak vzniklé gely vůči přebytku vody či alkoholu rezistentní a nerozpouštějí se. Přítomnost mikromletého vápence se projevuje příznivě v mechanických vlastnostech pdlymerového gelu, což dokazuje hodnocení ponetrace gelu v mm. Síťováním polymerových gelů v přítomnosti alkálií např. uhličitanu sodného nebo hydroxidu sodného, vznikají gely časově nestálé, o čemž svědčí nižší hodnoty penetrace po 24 hodinách a jistá míra synereze kapalné fáze·'

Koncentrace činidel v % hmot.	Penetrace gelu po 24 hod. mm	Poznámka
poiyvinyi- alkohol %	uhličitan vápenatý %	borax %	hydroxid sodný %	uhličitan .sodný %	etyl- alkohol %
3	10	0,4	-	-	-	4,5	neředí se vodou
3	-	0,4	-	-	-	26,0	ředí se vodou
3	10	0,4	0,05	-	-	6,0	neředí se vodou
3	-	0,4	0,05	-	-	12,5	ředí se vodou
3	10	0,4	-	0,1	-	8	neředí se vodou
3	-	0,4	-	0,1	-	27	ředí se vodou
3	25	0,4	-	-	40	5	neředí se vodou
3	-	0,4	-	-	40	21	ředí se vodou

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Polymerový gel pro těsnění ztrátových obzorů hlubinných vrtů, zejména na naftu azzemní plyn na bázi polyvinylalkoholu síťovaného boraxem nebo kyselinou boritou, vyznačený tím, že obsahuje přídavek 0,05 až 5 % hmotnosti hydroxidů nebo uhličitanů alkalických kovů a 1 až 50 % hmotnosti mikromletého vápence.
2. 2. Způsob přípravy polymerového gelu podle bodu 1, vyznačený tím, že se nejprve odděleně při praví vodný roztok 1 až 5 % hmotnosti polyvinylalkoholu s 1 až 30 % hmotnosti mikromletého vápence a vodný roztok 0,05 až 5 % hmotnosti boraxu nebo kyseliny borité a 0,05 až 5 % hmotnosti hydroxidů nebo uhličitanů alkalických kovů, načež se tyto odděleně připravené roztoky začerpávaji následně nebo současně do určeného obzoru vrtu.

   Vytiskly Moravské tiskařské závody, provoz 12, Leninova 21, Olomouc