RU2763586C1 - Синтетический понизитель фильтрации - Google Patents

Синтетический понизитель фильтрации Download PDF

Info

Publication number
RU2763586C1
RU2763586C1 RU2021109636A RU2021109636A RU2763586C1 RU 2763586 C1 RU2763586 C1 RU 2763586C1 RU 2021109636 A RU2021109636 A RU 2021109636A RU 2021109636 A RU2021109636 A RU 2021109636A RU 2763586 C1 RU2763586 C1 RU 2763586C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mass fraction
reaction
filtration
amps
tank
Prior art date
Application number
RU2021109636A
Other languages
English (en)
Inventor
Семен Владимирович Пестерев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «Ойл Энерджи»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «Ойл Энерджи» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «Ойл Энерджи»
Priority to RU2021109636A priority Critical patent/RU2763586C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2763586C1 publication Critical patent/RU2763586C1/ru
Priority to PCT/IB2022/052624 priority patent/WO2022214898A1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16—Sulfur-containing compounds
    • C04B24/161—Macromolecular compounds comprising sulfonate or sulfate groups
    • C04B24/163—Macromolecular compounds comprising sulfonate or sulfate groups obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2652—Nitrogen containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • C09K8/487—Fluid loss control additives; Additives for reducing or preventing circulation loss
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/46—Water-loss or fluid-loss reducers, hygroscopic or hydrophilic agents, water retention agents

Abstract

Группа изобретений относится к синтетическим понизителям фильтрации и может найти применение в нефтегазовой отрасли при строительстве скважин. Технический результат - повышение фильтрационных характеристик цементных смесей для улучшения качества цементирования скважин, снижения рисков образования трещин и перетоков, уменьшения фильтрационной корки и увеличения дебита скважины. Синтетический понизитель фильтрации для применения в качестве добавки к цементным растворам для буровых скважин содержит сополимер 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновой кислоты (AMPS) с массовой долей 5-90%, N-метилолакриламида с массовой долей 5-80% и метакриловой кислоты с массовой долей 5-80%. Способ синтеза указанного выше понизителя фильтрации включает подачу воды в реакционную емкость с помощью насоса и нагревание до 60-70°С, введение AMPS, N-метилолакриламида и метакриловой кислоты в смесительную емкость, нагревание при перемешивании до 60-70°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя, перекачивание полученного раствора из смесительной емкости в реакционную с помощью насоса, продувку реакционной смеси азотом при атмосферном давлении для удаления кислорода воздуха из емкости до содержания кислорода не более 0,6%, введение персульфата калия при перемешивании и поддержании температуры 60-70°С в течение 120 минут, выгрузку реакционной массы с помощью винтового насоса в промежуточную накопительную емкость, подачу реакционной массы в вальцовые сушилки, срезание ножом тонкой пленки высушенного продукта, измельчение сухого порошкообразного материала с получением сухого синтетического понизителя фильтрации. Водородный показатель рН раствора поддерживают на уровне рН 6-10 путем добавления гидроксида кальция. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

Description

Область техники
Изобретение относится к синтетическим понизителям фильтрации и может найти применение в нефтегазовой отрасли при строительстве скважин в качестве добавки к цементным растворам.
Уровень техники
При строительстве скважин одним из основных этапов является крепление скважин. Данный этап состоит из спуска обсадной колонны и дальнейшего его цементирования, которое позволяет избежать обрушения скважины, сохранить коллекторские свойства продуктивных пластов и формировать герметичный и долговечный изоляционный комплекс крепи скважин, надежно разобщающий флюидосодержащие пласты.
Водоотдача цементной смеси в процессе застывания приводит к потере прочности цементного камня, образованию трещин, пористости, загрязнению продуктивных пластов и соответствующему снижению дебита скважины.
Для устранения данного недостатка известно применение синтетических понизителей фильтрации на основе полимеров, содержащих AMPS (2-Акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота). Подобные понизители фильтрации активно используются в отрасли и изготавливаются известными методами синтеза в реакторах с контролируемой температурой.
Известен способ получения синтетического понизителя фильтрации на основе герметизирующей композиции, содержащей водную текучую среду, диутановый состав, по меньшей мере одну гелевую систему и предотвращающий утечку материалв виде сшиваемого водорастворимого сополимера, например, терполимера AMPS/N-N-диметилакриламида/акриламида. Синтетический понизитель фильтрации вводят в буровую скважину и формируют заглушку для герметизации подземного образования. (патент РФ №2564708C2, МПК C09K 8/42, E21B 33/138, 10.10.2015).
Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ получения синтетического понизителя фильтрации, включающего в качестве основных компонентов сополимерную смолу, функционализированую сульфоновой кислотой, которая содержит остаток 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновой кислоты (AMPS) и N,N-диметилакриламида (NNDMA). Сополимер содержит приблизительно от 60 до 99 мас.% мономерных звеньев AMPS и приблизительно от 1 до 40 мас.% мономерных звеньев NNDMA. Общее содержание смол в понизителе фильтрации составляет приблизительно от 10 до 40 мас.%, а вязкость варьируется в диапазоне от 10 до 15000 сП при 20°C (заявка на изобретение РФ 2007110164, МПК C09K 8/487, 02.03.2006).
Известная технология производства синтетического понизителя фильтрации позволяет достигать фильтрационных потерь около 100 мл при загрузке не более 0.6% понизителя фильтрации и содержании кислорода не более 0.6%. В условиях ускорения темпов строительства скважин, приводящих к снижению времени ожидания затвердевания цемента, увеличения длин горизонтальных участков и увеличения давления гидроразрыва пласта – требуется повышение фильтрационных характеристик цементных смесей.
Задачей настоящего изобретения является разработка синтетического понизителя фильтрации, обеспечивающего улучшение качества цементирования скважин, и способа его получения.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является создание синтетического понизителя фильтрации для повышения фильтрационных характеристик цементных смесей, в частности, для улучшения качества цементирования скважин, снижения рисков образования трещин и перетоков, уменьшения фильтрационной корки и увеличения дебита скважины.
Раскрытие изобретения
Указанный технический результат достигается тем, что синтетический понизитель фильтрации для буровых скважин содержит сополимер 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновую кислоту (AMPS) с массовой долей 5-90%, N,N-диметилакриламид (NNDMA) с массовой долей 5-80% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-80%.
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-70%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-10%.
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-60%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-20%.
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-40%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-40%.
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-30%, NNDMA с массовой долей 5-30% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-40%.
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-10%, NNDMA с массовой долей 5-10% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-80%.
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-10%, NNDMA с массовой долей 5-80% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-10%.
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому непредельную карбоновую кислоту выбирают из акриловой, метакриловой, малеиновой или итаконовой кислоты.
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому вместо 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновой кислоты (AMPS) возможно использование 3-аллилокси-2-гидрокси-1-пропансульфоновой кислоты (AHPS).
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому вместо 3-аллилокси-2-гидрокси-1-пропансульфоновой кислоты (AMPS) возможно использование акрилоилморфолина (ACMO).
Возможен вариант осуществления изобретения, согласно которому NNDMA возможно использование мономера, выбранного из акриламида, N-винилацетамида, N-винилкапролактама, 4-гидроксибутилового эффира, N-винилпирролидона, диметиламиноэтил метакрилата, винил имидазолина, N-изопропилакриламида, N-Метилолакриламида, N-(мет)акрилоилморфолина.
Другим объектом заявляемого технического решения является способ синтеза понизителя фильтрации, включающий подачу воды в реакционную емкость с помощью насоса и нагревание до 60-70°С, введение AMPS, NNDMA и непредельной карбоновой кислоты в смесительную емкость, нагревание при перемешивании до 60-70°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя, перекачивание полученного раствора из смесительной емкости в реакционную с помощью насоса, введение персульфата калия при перемешивании и поддержании температуры 60-70°С в течение 120 минут, выгрузку реакционной массы с помощью винтового насоса в промежуточную накопительную емкость, подачу реакционной массы в вальцовые сушилки, срезание ножом тонкой пленки высушенного продукта, измельчение сухого порошкообразного материала с получением сухого синтетического понизителя фильтрации.
Возможен вариант осуществления способа, согласно которому в реакционную смесь вводят гидроксид кальция для обеспечения показателя рН 6-10.
Возможен вариант осуществления способа, согласно которому осуществляют продувку реакционной смеси азотом при атмосферном давлении для удаления кислорода воздуха из емкости до содержания кислорода не более 0,6%.
Подробное описание
Заявляемый синтетический понизитель фильтрации содержит сополимер 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновую кислоту (AMPS) с массовой долей 5-90%, N,N-диметилакриламид (NNDMA) с массовой долей 5-80% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-80%.
2-Акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота представляет собой порошок белого цвета и является реакционноспособным гидрофильным акриловым мономером сульфоновой кислоты, с массовой долей нелетучих веществе не менее 99,0%, массовой долей воды не более 0,30% и массовой долей железа не более 0,001%.
N,N-диметилакриламид представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом и содержанием основного компонента не менее 99,0%, температурой кипения 80°С и плотностью 0,962 г/см3. N,N-диметилакриламид растворяется в воде и служит основным компонентом для производства самых разнообразных полимеров.
В других аспектах понизитель фильтрации содержит сополимер AMPS с массовой долей 5-70%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-10%; сополимер AMPS с массовой долей 5-60%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-20%; сополимер AMPS с массовой долей 5-40%, NNDMA с массовой долей 5-20% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-40; сополимер AMPS с массовой долей 5-30%, NNDMA с массовой долей 5-30% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-40%; сополимер AMPS с массовой долей 5-10%, NNDMA с массовой долей 5-10% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-80%; сополимер AMPS с массовой долей 5-10%, NNDMA с массовой долей 5-80% и непредельную карбоновую кислоту с массовой долей 5-10%.
В одном из вариантов осуществления понизитель фильтрации содержит непредельную карбоновую кислоту, которую выбирают из акриловой, метакриловой, малеиновой или итаконовой кислоты.
В одном из вариантов осуществления вместо AMPS возможно использование 3-аллилокси-2-гидрокси-1-пропансульфоновой кислоты (AHPS) или акрилоилморфолина (ACMO).
В одном из вариантов осуществления вместо NNDMA возможно использование мономера, выбранного из акриламида, N-винилацетамида, N-винилкапролактама, 4-гидроксибутилового эффира, N-винилпирролидона, диметиламиноэтил метакрилата, винил имидазолина, N-изопропилакриламида, N-Метилолакриламида, N-(мет)акрилоилморфолина.
На первом этапе происходит периодический процесс синтеза понизителя фильтрации полимеризацией исходных мономеров в водной среде. Первый этап заканчивается выгрузкой жидкой реакционной массы в промежуточную накопительную емкость для полупродукта. На втором этапе происходит непрерывный процесс высушивания жидкой реакционной массы на вальцовых сушилках, из которых сухой порошкообразный материал подается винтовым конвейером в передвижные пластиковые баки. На третьем этапе производится измельчение и фасовка сухого продукта.
Все этапы способа проводятся на стандартном оборудовании, в частности с использованием реакционных и смесительных емкостей с электронагревом и змеевиком охлаждения (например ТИ 10.01.ЭЗ или IKA LR 1000 Сontrol), насосов химических центробежных, насосов винтовых, моющих головок, вентиляционный фланцев, барабанной вальцовой сушилки с вытяжным кожухом и др.
Для получения синтеза синтетического понизителя фильтрации в реакционную емкость набирают воду из емкости с помощью насоса. Нагревают содержимое емкости при перемешивании до 60°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя. Одновременно с этим сырье набирают в смесительную емкость. Доведение рН до требуемого уровня проводят посредством гидроксида кальция марки ХЧ, который добавляют через люк при перемешивании.
В течение 10 минут после этого через люк или воронку с помощью насоса добавляют растворы AMPS, NNDMA и непредельную карбоновую кислоту. Содержимое емкости нагревают при перемешивании до 60-70°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя. После окончания добавления NNDMA, получившийся раствор при перемешивании перекачивают в течение 10 минут с помощью насоса в реакционную емкость. Затем смесительную емкость промывают водой через моющую головку. Воду после промывки перекачивают в реакционную емкость. При необходимости реакционную массу подогревают до 60-70°С.
Емкость продувают азотом из азотной рампы при атмосферном давлении для удаления кислорода воздуха из емкости. Воздух удаляют через вентиляционный фланец, подключенный через обратный клапан или водяной затвор с вентиляционным отводом. Все остальные задвижки на крышке емкости закрыты. После продувки азотом, для начала реакции через воронку на крышке емкости при перемешивании добавляют инициатор персульфат калия. Реакцию продолжают при перемешивании, при продувке азотом и при поддержании температуры 60-70°С в течение 120 минут. Полимеризация проводится по радикальному механизму, путем нагрева реакционной смеси внешним теплоносителем до требуемого уровня.
После окончания реакции реакционную массу выгружают с помощью винтового насоса в течение 15 минут в промежуточную накопительную емкость полупродукта. Реакционную емкость дважды ополаскивают водой через моющую головку. Два реактора работают попеременно с разницей в 2-4 часа. Пока один пустой реактор загружается водой, из второго реактора выгружают нагретую реакционную массу. Теплообмен происходит в теплообменнике.
Процесс сушки осуществляют круглосуточно и непрерывно. Из емкости жидкий полупродукт подают в вальцовые сушилки, оснащенные датчиками уровней с помощью винтовых насосов. Насосы обеспечивают поддержание уровня жидкости в лотке под барабаном сушилки, в котором происходит налипание продукта на барабан сушилки. Барабан вальцовой сушилки непрерывно вращается со скоростью, заданной с помощью частотного преобразователя, установленного в шкафах управления сушилок. Через сушилки непрерывно прокачивают теплоноситель с постоянной скоростью и постоянной температурой, обеспечивая поддержание заданной температуры поверхности. Продукт в виде тонкой пленки высыхает на наружной поверхности барабана за три четверти одного оборота, после чего его срезают ножом, прижатым к фронтальной стороне барабана. Срезанный продукт осыпается в винтовой конвейер, который транспортирует сухой продукт к отверстию, через которое осуществляется его выгрузка. Выгрузка сухого продукта производят в передвижные баки. Нагрев теплоносителя обеспечивается термомаслянным нагревателем, использующем в качестве топлива природный газ. Каждая вальцовая сушилка оснащена вытяжным кожухом, соединенным с дутьевым вентилятором для отвода паров воды.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется с помощью таблицы, в которой приведены данные о фильтрационных свойствах полученного синтетического понизителя фильтрации в условиях вариации рН, вязкости и содержания кислорода в системе. Для оценки степени влияния условий синтеза синтетического понизителя фильтрации производили измерения фильтрационной способности согласно методике ISO 10426-2 (API 10B-2) на образцах цементной смеси при температуре 57°С. Подготовку образцов цементной смеси в составе: вода 44%, синтетический понизитель фильтрации 0.6%, портландцемент - до 100%проводили согласно методике ISO 10426-2.
Изобретение также поясняется иллюстративными примерами 1-6 конкретного выполнения заявляемого понизителя фильтрации.
Пример 1.
В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 60°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AMPS с массовой долей 70%, NNDMA с массовой долей 20% и акриловую кислоту с массовой долей 10%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 60°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 60°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.
Пример 2.
В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 65°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AHPS с массовой долей 60%, NNDMA с массовой долей 20% и метакриловую кислоту с массовой долей 20%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 65°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 65°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.
Пример 3.
В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 70°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AMPS с массовой долей 40%, N-винилкапролактам с массовой долей 20% и малеиновую кислоту с массовой долей 40%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 70°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 70°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.
Пример 4.
В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 70°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, АСМО с массовой долей 30%, N-винилпирролидон с массовой долей 30% и итаконовую кислоту с массовой долей 40%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 70°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 70°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.
Пример 5.
В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 60°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AHPS с массовой долей 10%, N-изопропилакриламид с массовой долей 10% и малеиновую кислоту с массовой долей 80%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 60°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 60°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.
Пример 6.
В реакционную емкость с помощью насоса подают воду и нагревают до 65°С. В смесительную емкость вводят гидроксид кальция, AMPS с массовой долей 10%, N-Метилолакриламид с массовой долей 80% и метакриловую кислоту с массовой долей 10%, полученную смесь нагревают при перемешивании до 65°С, далее раствор из смесительной емкости перекачивают в реакционную. Проводят продувку азотом при атмосферном давлении и вводят персульфат калия при перемешивании и поддержании температуры 65°С в течение 120 минут. Полученную реакционную массу выгружают из реакционной емкости в накопительную емкость, откуда далее реакционную массу сушат с помощью вальцовых сушилок, срезают ножом и измельчают до состояния сухого порошкообразного материала с получением синтетического понизителя фильтрации.
Для определения оптимальных параметров синтеза синтетического понизителя фильтрации с минимальной фильтрационной способностью цементной смеси был проведен ряд испытаний в условиях вариации рН системы, содержания кислорода и вязкости:
1. Синтетический понизитель фильтрации, изготовленный по стандартной технологии (pH раствора 7, температура синтеза 60-70°С) Fl0.
2. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с повышенным рН (pH раствора > 10, температура синтеза 67-77°С) Fl1.
3. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с пониженным рН (pH раствора 6, температура синтеза 67-77°С) Fl2.
4. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с пониженной вязкостью достигаемой изменением соотношений компонентного состава (pH раствора 7, вязкость = 2000 сП, температура синтеза 67-77°С) Fl3.
5. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с повышенным содержанием кислорода (pH раствора = 7, вязкость = 3000 сП, температура синтеза 67-77°С, содержание кислорода перед началом реакции 0,6%) Fl4.
6. Синтетический понизитель фильтрации, произведенный с контролем параметров синтеза (pH раствора = 8, вязкость ≥ 4000 сП, температура синтеза 67-77°С) Fl5
7. Портландцемент марки G.
8. Данные проведенной экспериментальной проверки данного способа приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Результат испытания образцов синтетического понизителя фильтрации
Наименование образца pH раствора Температура синтеза, °С Вязкость реакционной массы, сП Фильтрационная способность, мл
Fl0 7 60 3000 65
Fl1 11 60 3000 *
Fl2 6 60 2500 >100
Fl3 7 60 2000 >150
Fl4 7 60 3000 **
Fl5 8 70 4000 42
Портландцемент марки G 1157
* Мономеры вступили в противоположную реакцию
** Содержание кислорода 0.6%, мономеры не вступили в реакцию
По результатам произведенных экспериментов обнаружено, что при показателе кислотности pH больше 10 мономеры вступают в побочную реакцию, что приводит к уходу от нужных параметров. При показателе кислотности pH равном 6 и меньше, а также при снижении вязкости ниже 3000 сП полученный продукт не обладает требуемой фильтрационной способность. При синтезе понизителя фильтрации при поддержании pH 8 и температуре синтеза 70°С достигается вязкость полупродукта 4000 сП и фильтрационная способность цементной смеси с содержанием 0.6% данного понизителя фильтрации составляет 42 мл. Фильтрационная способность цементной смеси со сравнительным понизителем фильтрации портландцементом марки G – 1157 мл.
Обеспечение процесса синтеза понизителя фильтрации при температуре 60-70°С, показателе pH 6-10 в реакторе и содержании кислорода не более 0,6% позволяет достигнуть низких (менее 50 мл) значений фильтрационной способности.
Таким образом, заявляемый синтетический понизитель фильтрации обладает по сравнению с прототипом лучшей фильтрационной способностью, а обеспечение указанных характеристик является необходимым условием для достижения заявленного технического результата.

Claims (3)

1. Синтетический понизитель фильтрации для применения в качестве добавки к цементным растворам для буровых скважин, характеризующийся тем, что он содержит сополимер 2-акриламидо-2-метилпропилсульфоновой кислоты (AMPS) с массовой долей 5-90%, N-метилолакриламида с массовой долей 5-80% и метакриловой кислоты с массовой долей 5-80%.
2. Понизитель фильтрации по п. 1, характеризующийся тем, что он содержит сополимер AMPS с массовой долей 10%, N-метилолакриламида с массовой долей 80% и метакриловой кислоты с массовой долей 10%.
3. Способ синтеза понизителя фильтрации по пп. 1, 2, включающий подачу воды в реакционную емкость с помощью насоса и нагревание до 60-70°С, введение AMPS, N-метилолакриламида и метакриловой кислоты в смесительную емкость, нагревание при перемешивании до 60-70°С через змеевик рубашки с помощью теплоносителя, перекачивание полученного раствора из смесительной емкости в реакционную с помощью насоса, продувку реакционной смеси азотом при атмосферном давлении для удаления кислорода воздуха из емкости до содержания кислорода не более 0,6%, введение персульфата калия при перемешивании и поддержании температуры 60-70°С в течение 120 минут, выгрузку реакционной массы с помощью винтового насоса в промежуточную накопительную емкость, подачу реакционной массы в вальцовые сушилки, срезание ножом тонкой пленки высушенного продукта, измельчение сухого порошкообразного материала с получением сухого синтетического понизителя фильтрации, причем рН раствора поддерживают на уровне 6-10 путем добавления гидроксида кальция.
RU2021109636A 2021-04-07 2021-04-07 Синтетический понизитель фильтрации RU2763586C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109636A RU2763586C1 (ru) 2021-04-07 2021-04-07 Синтетический понизитель фильтрации
PCT/IB2022/052624 WO2022214898A1 (en) 2021-04-07 2022-03-22 Synthetic fluid-loss reducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109636A RU2763586C1 (ru) 2021-04-07 2021-04-07 Синтетический понизитель фильтрации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763586C1 true RU2763586C1 (ru) 2021-12-30

Family

ID=80039984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109636A RU2763586C1 (ru) 2021-04-07 2021-04-07 Синтетический понизитель фильтрации

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2763586C1 (ru)
WO (1) WO2022214898A1 (ru)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4674574A (en) * 1986-09-26 1987-06-23 Diamond Shamrock Chemicals Company Fluid loss agents for oil well cementing composition
RU2186942C1 (ru) * 2001-06-18 2002-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" Способ приготовления тампонажного состава
WO2006077374A1 (en) * 2005-01-24 2006-07-27 Halliburton Energy Services, Inc. A sealant composition comprising a crosslinkable material and a reduced amount of cement for a permeable zone downhole
CN101006155A (zh) * 2004-08-20 2007-07-25 塞拉尼斯国际公司 用于水硬水泥的降失水浓缩物
RU2007110164A (ru) * 2004-08-20 2008-09-27 Селаниз Интернэшнл Корпорейшн (Us) Концентрат для уменьшения водоотдачи гидравлического цемента
RU2564708C2 (ru) * 2009-09-30 2015-10-10 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Герметизирующие композиции, включающие биутан, и способы их применения
RU2701654C2 (ru) * 2014-06-12 2019-09-30 Басф Се Композиция неорганических связующих веществ, включающая сополимер
RU2705597C2 (ru) * 2014-11-10 2019-11-11 Басф Се Полимер, имеющий боковые цепи простого полиэфира
RU2733872C1 (ru) * 2020-02-11 2020-10-07 Акционерное общество "Зарубежнефть" Термостойкий тампонажный материал для крепления скважин, обеспечивающий высокую прочность в условиях циклически меняющихся температур и воздействия H2S и CO2

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7838597B2 (en) * 2004-08-20 2010-11-23 Sekisui Specialty Chemicals America, Llc Fluid loss concentrate for hydraulic cement
US8485255B2 (en) * 2010-06-17 2013-07-16 Halliburton Energy Services, Inc Water-based fluid loss additive containing an amphiphilic dispersant for use in a well

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4674574A (en) * 1986-09-26 1987-06-23 Diamond Shamrock Chemicals Company Fluid loss agents for oil well cementing composition
RU2186942C1 (ru) * 2001-06-18 2002-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" Способ приготовления тампонажного состава
CN101006155A (zh) * 2004-08-20 2007-07-25 塞拉尼斯国际公司 用于水硬水泥的降失水浓缩物
RU2007110164A (ru) * 2004-08-20 2008-09-27 Селаниз Интернэшнл Корпорейшн (Us) Концентрат для уменьшения водоотдачи гидравлического цемента
WO2006077374A1 (en) * 2005-01-24 2006-07-27 Halliburton Energy Services, Inc. A sealant composition comprising a crosslinkable material and a reduced amount of cement for a permeable zone downhole
RU2564708C2 (ru) * 2009-09-30 2015-10-10 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Герметизирующие композиции, включающие биутан, и способы их применения
RU2701654C2 (ru) * 2014-06-12 2019-09-30 Басф Се Композиция неорганических связующих веществ, включающая сополимер
RU2705597C2 (ru) * 2014-11-10 2019-11-11 Басф Се Полимер, имеющий боковые цепи простого полиэфира
RU2733872C1 (ru) * 2020-02-11 2020-10-07 Акционерное общество "Зарубежнефть" Термостойкий тампонажный материал для крепления скважин, обеспечивающий высокую прочность в условиях циклически меняющихся температур и воздействия H2S и CO2

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГЛИНКА Н.Л. Общая химия, Ленинград, "Химия" Ленинградское отделение, с. 1981, с. 206, 244.. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022214898A1 (en) 2022-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6395853B1 (en) Water-soluble copolymers and their use for exploration and production of petroleum and natural gas
US6380137B1 (en) Copolymers and their use as drilling aids
NO324383B1 (no) Kopolymerer som sementeringshjelpemidler, fremgangsmate for sementering av dybdeboringer og anvendelse av kopolymerene i vannbaserte borevaesker
US6187839B1 (en) Methods of sealing compositions and methods
US7696304B2 (en) Thermally stable water-soluble polymer which is crosslinkable at high temperatures
US4395340A (en) Enhanced oil recovery methods and systems
US9758713B1 (en) Well cementing
WO2020079123A1 (en) Method of fracturing subterranean formations using aqueous solutions comprising hydrophobically associating copolymers
WO2015105675A1 (en) Cementing fluid and methods for producing the same
GB2431661A (en) Copolymer
WO1994027025A1 (en) Cementing composition and method using phosphonated polymers to improve cement slurry properties
US7150319B2 (en) Method for reducing or completely eliminating water influx in an underground formation, and crosslinkable copolymers for implementing said method
RU2763586C1 (ru) Синтетический понизитель фильтрации
CN114989348B (zh) 一种抗高温抗盐有机硅降滤失剂及其制备方法与应用
CN114805672B (zh) 一种油气井用可降解暂堵剂及其合成方法与应用
US10457860B2 (en) Self suspending proppants with brine tolerance for hydraulic fracturing
CN111234792B (zh) 一种聚合物微球堵水调剖剂及其制备方法
CN115322760B (zh) 一种两性离子型堵水调剖剂及其制备方法
CA2708690A1 (en) Process for producing cellulose beads from solutions of cellulose in ionic liquid
EP1303548B1 (en) Cement fluid loss additive
CN114920877A (zh) 一种油田压裂用暂堵剂及其制备方法
WO2017015127A1 (en) High temperature and high pressure cement retarder composition and use thereof
EP3110904B1 (en) Method to reduce the water loss in slurries or solutions used in oil field and gas field operations
Heidari et al. Acrylamide-Acrylic Acid as Copolymer Gel for Water Shut-Off at High Pressure and Temperature Conditions
RU2754844C1 (ru) Акриловый полимер на водной основе для цементной композиции и способ его получения