CS263165B1 - Štiepiaca kvapalina - Google Patents

Description

263165 2

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

Hydraulické štiepenie ako metoda stimulácie hlbinných sond sa používá na vzýšenie přítokuložiskových živíc do vrtu vytvořením vysoko vodívej trhliny, ktorá sa šíři od vrtu do formáciea je vytváraná zatlačením štiepiacej kvapaliny do horizontu prirýchlosti začerpávania vyššejako rýchlost filtrácie kvapaliny do horniny a pri tlaku prevyšujúcom pevnost horniny. Štiepiacekvapaliny musia mať vhodné fyzikálně a chemické vlastnosti požadované pre tento účel. Musiamať dostatočnú viskozitu, stabilitu v čase a pri zmene teploty, nízku filtráciu, nízkéhydraulické straty, nesmú kolmatovať štiepenú horninu, musia byt Iahko odbúratelné a odstráni-telné z horizontu po ukončení operácie hydraulického štiepenia. Ich příprava musí byť jedno-duchá a použitie ekonomicky výhodné. Sú známe štiepiace kvapaliny na báze prírodných a syntetických polymérov /pólysacharidy,polyamidy, polyakryláty, polyvinylalkoholy/ připravované vo formě vodných a vodnoalkoholickýchroztokov. Líšia sa navzájom širokým spektrom reologických parametrov, teplotnou a časovoustabilitou. Pre zvýšenie viskosity sa tieto roztoky sietujú rčznymi činidlami.

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

Ako příklad deštrukcie gélového systému pri zvýšených teplotách uvádzame vodnoalkoholickýroztok polyvinylalkoholu sletovaného boraxom /ČSSR AO č. 235 624/, ktorý v uvedenom rozsahukoncentrácií 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 % hmotnostnýchhexametafosforečňanu 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 karboxy-metyléteru škrobu sa dosiahnu vyššie viskozity roztoku oproti nesieťovanému škrobu /1 %nesieťovaný - tab. 1 sa rovná cca 0,75 % sletovanému - obr. 1/, čím sa zníži množstvo navážkyškrobového polyméru v roztoku /ekonomický efekt/ pri porovnatelných reologických parametrocha tým sa zníži aj možnost kolmatácie horniny velkým množstvom škrobu. Je použitelná do tepldtokolo 100 °C, dobré nesie propant, má nízké hydraulické odpory a velmi dobré sa odčerpáváz rozštiepeného horizontu.

Sietovanie karboxymetyléteru škrobu najlepšie prebieha vo vodnom roztoku 70 až 80 %objemových alkoholu. Pri nižším obsahu alkoholu reakcia sieťovania neprebieha v ddsledkuzvýšenej hydratácie škrobu. Preto sietovanie sa uskutočňuje v koncentrovanom alkohole aaž 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 obsahalkoholu v roztoku ako 30 % obj. spdsobuje zníženie viskozity štiepiacej kvapaliny v ddsledkunižšej bobtnacej schopnosti škrobu. Alkohol sa ako dehydratačné činidlo a zvyšovač tenziepár roztoku slúži v našom případe ako prostredie pri reakcii sieťovania a zároveň spomalujehydratáciu škrobu v procese namiešavania štiepiacej kvapaliny na 10 až 30 %-ný vodnoalkoholickýroztok, čím sa zabezpečí rovnoměrná dispergácia škrobového polyméru v kvapaline a dosiahnesa dokonalá homogenita vytvořeného gélu. V tabulke 1 uvádzame vplyv koncentrácie alkoholu na proces sieťovania porovnáním zdánlivýchviskozit 1 % vodného roztoku karboxymetyléteru škrobu a 10 % etylalkoholu /merané po 1 hodiněod přípravy pri 25 °C/. 3 263165

Tabulka 1

Koncentrácia etylalkoholuv reakčnej zmesi /obj. 1/

Zdánlivá viskozitapri 511 s"1 /mPa.s/ 93 22280 /max. zosieťovanie/ 29870 27360 /min. zisieťovanie/ 160

Pri navrhnutéj koncentrácii sieťovacieho činidla 0,05 až 0,1 % hmotnostných na navážkuškrobu sa dosahujú najvyššie viskozity roztokov.

Grafické znázornenie závislosti zdanlivej viskozity meranej pri strihovej rýchlosti511 s'1 pri různej koncentrácii karboxymetyléter škrobu na teplote je na obrázku 1. Zvyšovánímteploty sa znižuje viskozita štiepiacej kvapaliny, pričom gélový systém nezaniká úplné. štiepiace kvapaliny s koncentráciou karboxymetyléteru škrobu menšou ako 0,6 % hmot.majú nízké viskozity a zníženú schopnost niesť plniace činidlo do vytvorenej pukliny. Naopakkvapaliny s obsahom škrobu nad 1 % hmot. sú velmi viskózne, zle sa čerpajú a majú zvýšenéhydraulické odpory. V koncentračnom rozsahu karboxymetyléteru škrobu podlá vynálezu bola rýchlost pádupiesku priemeru 0,8 mm 0,15 až 0,01 m.min-^ pri teplote 25 °C.

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

Vidíme, že jádro bolo gélom takmer úplné upchaté - minimálna filtrácia kvapaliny cezhorninu, čo je požadovaná vlastnosti na štiepiace kvapaliny a pri spatnom prepláchnutí jadraroztokom soli sa priepustnosti horniny obnovila na pĎvodnú hodnotu. V nasledujúcich príkladoch sú uvedené způsoby přípravy štiepiacej kvapaliny podlá 3 vynálezu /200 cm /. Příklad 1 1 %-ný roztok karboxymetyléter škrobu + 10 % etylalkoholu vo vodě připravíme následovně: 3

Reakčná zmes pozostáva z 2 g škrobu a 5 cm 80 %-ného vodného roztoku alkoholu, pH roztoku10 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 3

Po reakcii sa zmes zmieša s roztokom zloženým zo 180 cm čistej sladkej vody a 15 cmetylalkoholu. Zdánlivá viskozita připraveného roztoku pri strihovej rýchlosti 511 s_1 ateplote 25 °C je váčšia ako 300 mPa.s, po 1 h 298 mPa.s.

Príklad2

Sieťovanie prebieha za rovnakých podmienok ako v příklade 1 avšak z reakčnej zmesisa potom připraví 0,6 %-ný roztok karbometyléter škrobu a 1 % etylalkoholu a vody. Zdánliváviskozita /511 s-1/ gélu meraná po 8 hodinách pri teplote 25 °C je 64 mPa.s a pri strihovejrýchlosti 170 fe-1 je zdánlivá viskozita 112 mPa.s. Pri teplote 90 °C je zdánlivá viskozitapri 511 s"1 23 mPa.s a pri 170 s-1 je 35 mPa.s.

Claims (2)

1. 263165 Příklad 3 Sietovanie prebieha ako v příklade 1 a 2 avšak ako sieťovacie činidlo bol použitýhexametafosforečňan sodný o koncentrácii 0,1 % hmotnostných na navážku škrobu. Reakčná dobabola 1 hodinu pri teplote 25 °C. Potom bol z reakčnej zmesi připravený roztok o zložení1 % hydroxymetyléter škrobu + 15 % etylalkoholu a vody Zdo 100 í/, 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 patentuNDR /str. 1/. PREDMET VYNÁLEZU Stiepiaca kvapalina vyznačujúca sa tým, že obsahuje 0,6 až 1,0 % hmotnostně karboxymetyl-éteru škrobu, 0,05 až 0,1 % hmotnostně oxyohloridu fosforečného alebo hexametafosforečnanusodného na množstvo škrobu v 10 až 30 % objemových etyl- alebo metylalkoholu a vodu do 100 %.
2. 2 výkresy