RU2061170C1

RU2061170C1 - Method for preparing composition for separation of liquid flow

Info

Publication number: RU2061170C1
Application number: RU93044524/03A
Authority: RU
Inventors: А.Х. Мирзаджанзаде; И.М. Аметов; С.П. Шандин; Н.О. Черска; Н.О. Черская; А.В. Глазунова; зимов Э.А. К; Э.А. Кязимов
Original assignee: Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: strengthening oil and gas wells with subsequent liquid pumping. SUBSTANCE: sulfate of ferric iron is dissolved in water. Obtained solution is treated with magnetic field of 1,6•10⁵A/m. intensity. Polycrylamide is injected in the obtained solution, that is subject to acoustic field within range of 16.8 - 19.4 kHz. Chromium potassium alum is injected in the solution treated with acoustic field. EFFECT: high efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при последовательной перекачке жидкостей, для предупреждения их перемешивания, в качестве буферной жидкости, для ликвидации осложнений при бурении скважин. The invention relates to the oil and gas industry and can be used for sequential pumping of liquids, to prevent mixing, as a buffer fluid, to eliminate complications when drilling wells.

Известен способ приготовления композитной системы для технологических операций эксплуатации скважин [1]
Недостатком этого способа является то, что при этом получается состав с недостаточно высокой разделяющей способностью для жидкостей.A known method of preparing a composite system for technological operations of the operation of wells [1]
The disadvantage of this method is that this results in a composition with a sufficiently high separation capacity for liquids.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления состава для разделения потоков жидкостей, включающий смешение воды, полиакриламида и соли поливалентного металла [2]
Недостатком данного способа является то, что в результате приготовления получается состав, не обеспечивающий качественное разделение жидкостей, особенно в каналах сложной геометрии.Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result is a method of preparing a composition for the separation of fluid flows, comprising mixing water, polyacrylamide and a salt of a polyvalent metal [2]
The disadvantage of this method is that as a result of the preparation, a composition is obtained that does not provide a high-quality separation of liquids, especially in channels of complex geometry.

Целью изобретения является получение состава с повышенной разделяющей способностью. The aim of the invention is to obtain a composition with increased separation ability.

Это достигается тем, что в способе приготовления состава для разделения потоков жидкостей, включающем смешение воды, полиакриламида и соли поливалентного металла, перед введением полиакриламида в воду добавляют сернокислое окисное железо в соотношении 1;0,00001-0,00002, обрабатывают магнитным полем напряженностью 1,6·10⁵ А/м, после введения полиакриламида в количестве от 1,46 до 1,56 мас. обрабатывают полем акустических колебаний в диапазоне частот 16,8-19,4 кГц, а в качестве соли поливалентного металла используют хромкалиевые квасцы в количестве от 0,10 до 0,15 мас.This is achieved by the fact that in the method of preparing a composition for separating liquid flows, including mixing water, polyacrylamide and a salt of a polyvalent metal, before the introduction of polyacrylamide, sulfuric acid iron is added in water in a ratio of 1; 0.00001-0.00002, treated with a magnetic field of intensity 1 6 · 10 ⁵ A / m, after the introduction of polyacrylamide in an amount of from 1.46 to 1.56 wt. treated with a field of acoustic vibrations in the frequency range 16.8-19.4 kHz, and potassium alum in an amount of from 0.10 to 0.15 wt.

Для разделения потоков жидкостей применяются вязкоупругие составы. Особенность таких составов заключается в том, что они обладают свойствами упругого восстановления и в случае движения способны течь, как вязкая жидкость. Вязкоупругие составы представляют собой водный раствор высокомолекулярного полимера со сшивающим агентом. Viscoelastic compounds are used to separate fluid flows. The peculiarity of such compositions lies in the fact that they possess the properties of elastic recovery and, in the case of movement, are capable of flowing like a viscous liquid. Viscoelastic compositions are an aqueous solution of a high molecular weight polymer with a crosslinking agent.

Наиболее существенным показателем разделяющей способности вязкоупругих составов является из эффективная вязкость. Повышение эффективной вязкости состава повышает его разделяющую способность. The most significant indicator of the separation ability of viscoelastic compounds is the effective viscosity. Increasing the effective viscosity of the composition increases its separating ability.

В предлагаемом техническом решении для приготовления вязкоупругого состава в качестве водного раствора высокомолекулярного полимера используют раствор полиакриламида в воде, а в качестве сшивающего агента раствор хромкалиевых квасцов в воде. Предварительно перед введением полиакриламида в воде растворяют сернокислое окисное железо (Fe₂(SO₄)₃) для того, чтобы вода лучше омагничивалась. Затем воду с добавкой сернокислого окисного железа обрабатывают магнитным полем, после чего в омагниченной воде растворяют полиакриламид. Необходимость магнитной обработки воды связана с тем, что в омагниченной воде полиакриламид лучше растворяется, что приводит к увеличению вязкости раствора.In the proposed technical solution for the preparation of a viscoelastic composition, a solution of polyacrylamide in water is used as an aqueous solution of a high molecular weight polymer, and a solution of chrome potassium alum in water is used as a crosslinking agent. Prior to the introduction of polyacrylamide in water, sulfate oxide iron (Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ ) is dissolved so that the water is better magnetized. Then, water with the addition of ferrous sulfate is treated with a magnetic field, after which polyacrylamide is dissolved in magnetized water. The need for magnetic treatment of water is due to the fact that polyacrylamide dissolves better in magnetized water, which leads to an increase in the viscosity of the solution.

После растворения полиакриламида в омагниченной воде предельное напряжение сдвига полученного состава увеличивается, что препятствует равномерному распределению хромкалиевых квасцов при их добавлении к составу. При обработке состава (раствора полиакриламида) полем акустических колебаний происходит временное понижение предельного напряжения сдвига, благодаря чему происходит равномерное распределение хромкалиевых квасцов, что приводит к увеличению эффективной вязкости состава. After polyacrylamide is dissolved in magnetized water, the ultimate shear stress of the obtained composition increases, which prevents the uniform distribution of potassium chromium alum when added to the composition. When processing the composition (polyacrylamide solution) by the field of acoustic vibrations, a temporary decrease in the ultimate shear stress occurs, due to which there is a uniform distribution of potassium chromium alum, which leads to an increase in the effective viscosity of the composition.

Предлагаемый состав готовили в лабораторных условиях. Сначала в воду добавляли сернокислое окисное железо, которое хорошо растворяется в воде, и пропускали через устройство с постоянным магнитным полем напряженностью 1,6·10⁵ А/м. Затем в омагниченную среду вводили сухой порошок полиакриламида (ПУШЕР-500) и на лабораторной мешалке типа L-10 со скоростью 1300 об/мин интенсивно перемешивали в течение 40 мин до получения однородного полимерного раствора.The proposed composition was prepared in laboratory conditions. First, sulfate oxide iron was added to the water, which is highly soluble in water, and passed through a device with a constant magnetic field of 1.6 · 10 ⁵ A / m. Then, dry polyacrylamide powder (PUSHER-500) was introduced into the magnetized medium and intensively mixed for 40 minutes until a homogeneous polymer solution was obtained on a laboratory stirrer of the L-10 type at a speed of 1300 rpm.

Полученный раствор обрабатывали полем акустических колебаний на ультразвуковом генераторе УЗГ-3 в течение от 15 до 20 мин в диапазоне частот 16,8-19,4 кГц. The resulting solution was treated with a field of acoustic vibrations on an ultrasonic generator UZG-3 for 15 to 20 minutes in the frequency range 16.8-19.4 kHz.

Одновременно готовили водный раствор хромкалиевых квасцов KGr(SO₄)₂x х12 H₂O.At the same time, an aqueous solution of potassium chromium alum KGr (SO ₄ ) ₂ x x 12 H ₂ O was prepared.

Полученный раствор вводили в состав полимерного раствора, обработанного полем акустических колебаний, и с помощью лабораторной мешалки типа L-10 интенсивно перемешивали до получения однородного состава. The resulting solution was introduced into the composition of the polymer solution treated with the field of acoustic vibrations, and with the help of a laboratory stirrer type L-10 was intensively mixed until a homogeneous composition was obtained.

Конкретная реализация способа иллюстрируется таблицей и примерами. A specific implementation of the method is illustrated in the table and examples.

П р и м е р 1. В 100 мл воды растворяют 0,001 г сернокислого окисного железа Fe₂(SO₄)₃. Берут 98,38 мас. этого раствора и добавляют в него полиакриламид (ПУШЕР-500) в количестве 1,5 мас. На лабораторной мешалке типа L-10 со скоростью 1300 об/мин перемешивают в течение 40 мин до получения однородного полимерного раствора. В полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. по массе.PRI me R 1. In 100 ml of water, 0.001 g of iron sulfate oxide Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ is dissolved. Take 98.38 wt. this solution and add polyacrylamide (PUSHER-500) in an amount of 1.5 wt. On a laboratory stirrer type L-10 with a speed of 1300 rpm is stirred for 40 minutes to obtain a homogeneous polymer solution. In the resulting solution is introduced chrome potassium alum in an amount of 0.12 wt. by weight.

После смешения измеряют эффективную вязкость на вискозиметре с капиллярной трубкой. При этом эффективная вязкость получилась равной 250 Па·с. Результаты проведенных исследований представлены в таблице. After mixing, the effective viscosity is measured on a capillary tube viscometer. In this case, the effective viscosity was 250 Pa · s. The results of the studies are presented in the table.

П р и м е р 2. В 100 мл воды растворяют 0,001 г Fe₂(SO₄)₃ и пропускают через устройство с постоянным магнитным полем напряженностью 1,6·10⁵ А/м. Берут 98,38 мас. этого омагниченного раствора и растворяют в нем полиакриламид в количестве 1,5 мас. В полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. При этом эффективная вязкость состава получилась равной 255 Па·с.PRI me R 2. In 100 ml of water, 0.001 g of Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ is dissolved and passed through a device with a constant magnetic field of 1.6 · 10 ⁵ A / m. Take 98.38 wt. this magnetized solution and dissolve in it polyacrylamide in an amount of 1.5 wt. In the resulting solution is introduced chrome potassium alum in an amount of 0.12 wt. In this case, the effective viscosity of the composition was equal to 255 Pa · s.

П р и м е р 3. В 100 мл воды растворяют 0,001 г Fe₂(SO₄)₃. Берут 98,38 мас. этого раствора и растворяют в нем полиакриламид в количестве 1,5 мас. Полученный раствор подвергают воздействию полем акустических колебаний в диапазоне частот 16,8 кГц. Затем в полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. При этом эффективная вязкость получилась равной 256 Па·с.PRI me R 3. In 100 ml of water, 0.001 g of Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ is dissolved. Take 98.38 wt. this solution and dissolve in it polyacrylamide in an amount of 1.5 wt. The resulting solution is exposed to a field of acoustic vibrations in the frequency range 16.8 kHz. Then, potassium alum in the amount of 0.12 wt. In this case, the effective viscosity was 256 Pa · s.

П р и м е р 4. В 100 мл воды растворяют 0,001 г Fe₂(SO₄)₃ и пропускают через устройство с постоянным магнитным полем напряженностью 1,6·10⁵ А/м. Берут 98,38 мас. этого раствора и растворяют в нем полиакриламид в количестве 1,5 мас. Полученный раствор обрабатывают полем акустических колебаний в диапазоне частот 16,8 кГц. Затем в полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. При этом эффективная вязкость получилась равной 305 Па·с.PRI me R 4. In 100 ml of water, 0.001 g of Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ is dissolved and passed through a device with a constant magnetic field of 1.6 · 10 ⁵ A / m. Take 98.38 wt. this solution and dissolve in it polyacrylamide in an amount of 1.5 wt. The resulting solution is treated with a field of acoustic vibrations in the frequency range 16.8 kHz. Then, potassium alum in the amount of 0.12 wt. In this case, the effective viscosity was 305 Pa · s.

Результаты приведенных примеров свидетельствуют о наличии синергетического эффекта при воздействии на состав одновременно магнитным полем и полем акустических колебаний. Так, если состав ничем не обрабатывают (пример 1), то его эффективная вязкость равна 250 Па·с. Если состав обрабатывают только магнитным полем (пример 2), то его эффективная вязкость равна 255, т.е. увеличивается на 5 Па·с. Если состав обрабатывают только полем акустических колебаний, то его эффективная вязкость равна 256, т.е. увеличивается на 6 Па. с, а если на состав воздействуют и магнитным полем, и полем акустических колебаний (пример 4), то его эффективная вязкость равна 305 Па·с, т.е. увеличивается на 55 Па·с. The results of the above examples indicate the presence of a synergistic effect when the composition is affected simultaneously by a magnetic field and a field of acoustic vibrations. So, if the composition is not treated with anything (example 1), then its effective viscosity is 250 Pa · s. If the composition is treated only with a magnetic field (example 2), then its effective viscosity is 255, i.e. increases by 5 Pa · s. If the composition is treated only with the field of acoustic vibrations, then its effective viscosity is 256, i.e. increases by 6 Pa. s, and if the composition is affected by a magnetic field and a field of acoustic vibrations (example 4), then its effective viscosity is 305 Pa · s, i.e. increases by 55 Pa · s.

Таким образом, при одновременном воздействии на состав магнитным полем и полем акустических колебаний его вязкость увеличивается намного больше, чем того следовало ожидать при сложении воздействий или только магнитным полем или только полем акустических колебаний (305>250+5+6). Thus, when a magnetic field and a field of acoustic vibrations act on the composition at the same time, its viscosity increases much more than would be expected when combined with the effects of either a magnetic field or only an acoustic vibration field (305> 250 + 5 + 6).

П р и м е р ы 5-12. В этих примерах изменяются соотношения компонентов в указанных пределах, а также значения частоты поля акустических колебаний. PRI me R s 5-12. In these examples, the ratio of the components within the specified limits, as well as the frequency of the field of acoustic vibrations, are changed.

П р и м е р 13. Способ по прототипу. Берут 1,5 мас. полиакриламида и растворяют его в воде в количестве 98,38 мас. Затем в полученный раствор вводят хромкалиевые квасцы в количестве 0,12 мас. При этом эффективная вязкость получилась равной 225 Па·с. PRI me R 13. The method of the prototype. Take 1.5 wt. polyacrylamide and dissolve it in water in an amount of 98.38 wt. Then, potassium alum in the amount of 0.12 wt. In this case, the effective viscosity was 225 Pa · s.

Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом является повышение разделяющей способности состава, о чем свидетельствует увеличение его эффективной вязкости согласно приведенным в таблице результатам. The advantage of the proposed technical solution compared to the prototype is to increase the separation ability of the composition, as evidenced by the increase in its effective viscosity according to the results given in the table.

Claims

A method of preparing a composition for separating liquid streams, comprising mixing water, polyacrylamide and potassium alum, characterized in that before mixing with polyacrylamide, sulfuric acid iron is additionally added to the water in an amount of from 0.00001 to 0.0002 wt. hours to 1 wt. including water and the resulting solution is treated with a magnetic field of 1.6 • 10 ⁵ A / m, and after the introduction of polyacrylamide, the aqueous solution is treated with an acoustic field in the frequency range 16.8 19.4 kHz, while polyacrylamide and potassium chromium alum are used in an amount from 1.46 to 1.55 wt. and from 0.10 to 0.15 wt. respectively.