Способ удаления воды из скважинной жидкости
Формула / Реферат
1. Способ удаления воды из скважинной жидкости на водной основе, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером, выдерживают водопоглощающий полимер в контакте со скважинной жидкостью в течение периода времени, достаточного для поглощения водопоглощающим полимером по меньшей мере части воды в жидкости, и отделяют водопоглощающий полимер с поглощенной водой от скважинной жидкости.
2. Способ по п.1, в котором водная основа представляет собой пресную воду, морскую воду, рассол, смесь воды и водорастворимых органических соединений и их смеси.
3. Способ по п.2, в котором к водной основе добавлены формиатная, бромидная, хлоридная соль щелочного металла или их смеси.
4. Способ по п.3, в котором формиатная соль щелочного металла представляет собой формиат цезия.
5. Способ по п.1, в котором водопоглощающий полимер представляет собой сшитый полиакриламид, полиакрилат или их сополимеры.
6. Способ по п.1, в котором скважинная жидкость дополнительно включает по меньшей мере одну добавку, выбранную из загустителей, понизителей водоотдачи, ингибиторов коррозии, утяжелителей и их комбинаций.
7. Способ по п. 1, в котором дополнительно удаляют по меньшей мере часть поглощенной воды из водопоглощающего полимера.
8. Способ по п.1, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером путем засыпки гранул водопоглощающего полимера в объем скважинной жидкости.
9. Способ по п.1, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером путем налива скважинной жидкости на фильтр, содержащий водопоглощающий полимер.
10. Способ рециркулирования скважинной жидкости на водной основе, в котором собирают скважинную жидкость из скважины; приводят в контакт скважинную жидкость с водопоглощающим полимером; выдерживают водопоглощающий полимер в контакте со скважинной жидкостью в течение периода времени, достаточного для поглощения водопоглощающим полимером по меньшей мере части воды в скважинной жидкости, и отделяют водопоглощающий полимер с поглощенной водой от скважинной жидкости.
11. Способ по п.10, в котором водная основа представляет собой пресную воду, морскую воду, рассол, смесь воды и водорастворимых органических соединений и их смеси.
12. Способ по п.11, в котором к водной основе добавлены формиатная, бромидная, хлоридная соль щелочного металла или их смеси.
13. Способ по п.12, в котором формиатная соль щелочного металла представляет собой формиат цезия.
14. Способ по п.10, в котором водопоглощающий полимер включает сшитый полиакриламид, полиакрилат или их сополимеры.
15. Способ по п.10, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером путем засыпки гранул водопоглощающего полимера в объем скважинной жидкости.
16. Способ по п.10, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером путем налива скважинной жидкости на фильтр, содержащий водопоглощающий полимер.
17. Способ удаления воды из скважинной жидкости на водной основе, в котором скважинную жидкость наливают на фильтр, включающий водопоглощающий полимер, и выдерживают водопоглощающий полимер в контакте со скважинной жидкостью в течение периода времени, достаточного для поглощения водопоглощающим полимером по меньшей мере части воды в скважинной жидкости.
18. Способ по п.17, в котором скважинная жидкость дополнительно включает суспендированные в ней твердые частицы.
19. Способ по п.18, в котором удаляют твердые частицы из скважинной жидкости.
20. Способ по п.17, в котором водопоглощающий полимер представляет собой сшитый полиакриламид, полиакрилат или их сополимеры.
Текст
010800 Перекрестная ссылка на родственные заявки Эта заявка испрашивает приоритет в соответствии с 35 U.S.С.119(e) патентной заявки США 60/757620, зарегистрированной 10 января 2006 г., содержание которой приводится здесь путем ссылки на нее. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение, в целом, относится к скважинным жидкостям. Более конкретно, настоящее изобретение относится к восстановлению бурового раствора и раствора для заканчивания скважин. Уровень техники При бурении или заканчивании скважин в толщах пород в скважине обычно используют различные жидкости для различных целей. Общие применения буровых растворов включают смазывание и охлаждение калибрующих поверхностей бурового долота при обычном бурении или вскрытии пласта (то есть вскрытии требуемого нефтеносного пласта), транспортировку "выбуренной породы" (кусков пласта, отбитых в результате режущего действия зубьев долота) на поверхность, регулирование давления пластового флюида для предотвращения его внезапного выброса, поддержание стабильности скважины, суспендирование твердых частиц в скважине, сведение к минимуму поглощения бурового раствора в пласте и стабилизацию пласта, через который пробурена скважина, гидравлический разрыв пласта вблизи скважины, вытеснение жидкости внутри скважины другой жидкостью, очистку скважины, испытание бурового раствора для установки пакера, ликвидацию скважины или подготовку к ликвидации и иные способы обработки скважины или пласта. Буровые жидкости или буровые растворы обычно включают жидкую основу (воду, дизельное топливо, или нефть, или синтетическое соединение), утяжелители (чаще всего, используют сульфат бария или барит), бентонитовую глину для облегчения удаления выбуренной породы из скважины и образования глинистой корки на стенках скважины, лигносульфонаты и лигниты для сохранения бурового раствора в жидком состоянии и различные добавки, которые выполняют конкретные функции. Исторически при бурении используют буровые жидкости на водной основе (WBMs), так как они являются недорогими. Отработанная буровая жидкость и выбуренная порода из скважин, пробуренных с помощью WBMs, могут быть легко обезврежены на месте, главным образом, в районах береговой зоны.WBMs и выбуренная порода могут также быть сброшены с морских платформ во многих удаленных от берега водах США, если они удовлетворяют действующим нормам качества сбрасываемых сточных вод,нормам удаления и другим разрешающим нормам. Рассолы (такие, как, например, водный раствор CaBr2) обычно используют в WBMs из-за их широкого интервала плотности и в силу того, что рассолы обычно практически не содержат суспендированные твердые вещества. Рассолы улучшают эксплуатационную характеристику WBMs за счет предотвращения гидратации и миграции разбухающей глины, в результате чего уменьшается ухудшение эксплуатационных качеств пласта, вызываемое твердыми частицами или разбуханием глины или миграцией. Для использования в конкретной операции бурения скважины для достижения подходящей плотности может быть выбрана соответствующая солевая система. Одно из преимуществ использования рассолов связано с тем, что в случае обнаружения неблагоприятного воздействия на пласт одного типа рассола часто имеется возможность использования другого типа рассола, для которого неблагоприятное воздействие на пласт отсутствует. Обычно рассолы выбирают из солей галогенидов одно- или двухвалентных катионов,таких как натрий, калий, кальций и цинк. Рассолы на основе таких хлоридов используют в нефтедобывающей промышленности уже в течение 50 лет, а рассолы на основе бромидов по меньшей мере в течение 25 лет. Однако рассолы на основе формиатов широко используют в промышленности только относительно недавно (примерно последние 10 лет). Формиат цезия является особым формиатом, применяемым совсем недавно в буровых жидкостях и жидкостях для заканчивания скважин, и он может быть использован в качестве не содержащей твердых частиц жидкой основы. Раствор формиата цезия является самым тяжелым из прозрачных жидкостей на основе щелочных формиатов с плотностью 2,3 (плотностью 19,2 фунтов на галлон). Из-за свойственной ему этой высокой плотности может быть исключена необходимость в утяжелителях, таких как сульфат бария, которые могут повредить инструменты и пласт. Другие формиаты щелочных металлов, которые имеют более низкую плотность, чем формиат цезия, и которые обычно используют в буровых жидкостях и жидкостях для заканчивания скважин, включают формиат калия и формиат натрия. К формиатам с более низкой плотностью часто добавляют формиат цезия для получения жидкости с плотностью от 1,0 до 2,3. Было показано, что жидкости, содержащие формиат цезия, увеличивают производительность и улучшают скорость бурения, что может приводить к экономии времени и снижению эксплуатационных затрат. Было также показано, что формиат цезия совместим со всеми основными элементами бурения(давлением гидроразрыва, наземным оборудованием, проведением измерений в процессе бурения, каротажем во время бурения и турбонасосными забойными двигателями) и оборудованием для заканчивания скважины (металлами и эластомерами) в условиях высокой температуры и давления. Одновалентная природа формиата цезия снижает вероятность повреждения породы-коллектора, обеспечивая операторам хороший контроль и требуемую смазываемость забоя скважины. Кроме того, формиаты щелочных металлов не повреждают продуктивный пласт или металлы в забое, как это может происходить в случае замены их на вызывающие коррозию варианты жидкостей (рассолы с высокой плотностью). Так как формиат-1 010800 цезия является биоразлагаемым и не вызывает коррозии, его рассматривают в качестве безопасного с точки зрения окружающей среды продукта по сравнению с другими производимыми буровыми жидкостями. Однако, несмотря на подходящие эксплуатационные характеристики при использовании формиата цезия при бурении скважины, имеются существенные ограничения на его применение. Жидкость, содержащая формиат цезия, является относительно дорогой, поэтому для экономически обоснованного бурения требуется восстановление и повторное использование всего количества применяемого формиата цезия. Однако имеются ограничения на процессы восстановления как с точки зрения максимального процента восстановления формиата цезия, так и с точки зрения экономической целесообразности. Способы восстановления типичных буровых жидкостей и жидкостей для заканчивания скважин включают удаление растворенных примесей и любой твердой выбуренной породы или обломочного материала или изменение рН или цвета рассола. Однако операции бурения и/или заканчивания часто приводят к попаданию воды в буровой раствор на основе формиата цезия или в его рассол и, таким образом,к разбавлению бурового раствора на водной основе или рассола ниже требуемой концентрации формиата цезия, что ухудшает экономические показатели восстановления рассолов формиата цезия. Таким образом,из-за присутствия дополнительного объема воды в рециркулируемой буровой жидкости необходимо вводить дополнительные количества формиата цезия в жидкость для восстановления требуемой концентрации формиата цезия, для того чтобы поддерживать требуемые свойства бурового раствора. При реализации этого подхода требуются дополнительные расходы на введение дополнительного формиата цезия на каждый восстанавливаемый баррель жидкости, и это сильно повышает суммарный объем восстанавливаемой жидкости по сравнению с первоначальным объемом жидкости, использовавшейся в скважине. Альтернативные способы восстановления жидкости до требуемых концентраций формиата цезия включают попытки удаления дополнительного объема воды из жидкости. Один из этих подходов заключается в подогреве/испарении избыточной воды из восстанавливаемой жидкости, что может быть осуществлено в больших градирнях или мешалке с большими сдвиговыми усилиями. При нагревании и испарении избыточной воды из восстанавливаемых жидкостей требуется относительно высокое количество энергии, для того чтобы восстановить в рассолах требуемые концентрации соли. В другом подходе для отделения избыточной воды от рассола используют обратный осмос. Так как обратный осмос по своей природе является медленным и трудоемким процессом, особенно когда рассол близок к насыщению, обратный осмос совмещали с системой высокочастотной вибрации для снижения суммарного времени цикла процесса фильтрации. Несмотря на то, что это более эффективно, чем простой обратный осмос, в этом случае все равно существуют экономические ограничения. Соответственно, существует необходимость в способах экономически эффективного восстановления скважинной жидкости для уменьшения количества присутствующей в жидкости загрязненной воды без изменения требуемых свойств жидкости. Сущность изобретения В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу удаления воды из скважинной жидкости. Способ может включать стадии контактирования скважинной жидкости с водопоглощающим полимером, где скважинная жидкость включает водную жидкость, которая способна взаимодействовать с водопоглощающим полимером в течение достаточного периода времени для того, чтобы водопоглощающий полимер поглотил по меньшей мере часть воды в водной жидкости; и разделения водопоглощающего полимера, содержащего поглощенную воду, от скважинной жидкости. В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу рециркуляции скважинной жидкости. Способ может включать стадии сбора скважинной жидкости из скважины, где скважинная жидкость включает водную жидкость; контактирования скважинной жидкости с водопоглощающим полимером для взаимодействия водопоглощающего полимера со скважинной жидкостью в течение достаточного периода времени с целью поглощения водопоглощающим полимером по меньшей мере части воды в скважинной жидкости и разделения водопоглощающего полимера, содержащего поглощенную воду, от скважинной жидкости. Еще в одном аспекте настоящее изобретение относится к способу удаления воды из скважинной жидкости. Способ может включать стадии выливания скважинной жидкости на фильтр, где скважинная жидкость включает водную жидкость и где фильтр включает водопоглощающий полимер; и взаимодействия скважинной жидкости и водопоглощающего полимера в течение достаточного времени с целью поглощения водопоглощающим полимером по меньшей мере части воды в водной жидкости. Другие аспекты и преимущества изобретения будут очевидны из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Краткое описание чертежей На фиг. 1 графически представлены данные по поглощению воды различными полимерами. На фиг. 2 графически представлены данные по поглощению воды различными полимерами. На фиг. 3 графически представлены данные по поглощению воды полимером при различных скоростях перемешивания. На фиг. 4 графически представлены данные по поглощению воды полимером при различных скоростях перемешивания.-2 010800 На фиг. 5 графически представлены данные по поглощению воды полимером при различных скоростях перемешивания. На фиг. 6 графически представлены данные по поглощению воды полимером в рассоле. На фиг. 7 графически представлены данные по поглощению воды полимером в рассоле. На фиг. 8 графически представлены данные по концентрации хлорида в жидкости после ее обработки полимером. Подробное описание В одном аспекте варианты осуществления изобретения, в целом, направлены на процесс восстановления скважинных жидкостей, принявших избыточную воду в процессе их использования. Как описано выше, при использовании скважинной жидкости вода часто оказывает отрицательное влияние на скважинную жидкость в результате того, что она увеличивает суммарный объем скважинной жидкости и изменяет концентрацию солей или других добавок в скважине по сравнению с их начальными требуемыми концентрациями. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения избыточная вода может быть удалена из скважинной жидкости путем контактирования скважинной жидкости с водопоглощающим полимером. В одном варианте осуществления водопоглощающий полимер может включать сшитый полиакриламид, полиакрилат или их сополимеры. В частности, водопоглощающий полимер может включать сополимер полиакриламида, который может быть сшит с помощью внутренних амидных групп или дополнительного сшивающего агента, две цепочки полиакрилата натрия, сшитых бис(акриламидом). В других вариантах осуществления водопоглощающий полимер может включать карбоксилатсодержащие полимеры, такие как полиакрилаты, полиаспартаты и полиацетаты, сульфонатсодержащие полимеры, полимеры, содержащие четвертичный или катионный амин, такие как полиаллиламин или полиэтиленимин, и полиакриламид, гели поливинилового спирта и гели полиуретана. Водопоглощающие полимеры и способ получения таких полимеров, подходящих для вариантов осуществления настоящего изобретения,включают водопоглощающие полимеры и способ их получения, описанные в патентах США 4618631,4698404, 4755560, 6222091, 6376072 и 6750262, содержания которых приводятся здесь путем ссылки на них. Из-за их способности поглощать воду в 400 раз больше их собственной массы некоторые из этих различных водопоглощающих полимеров имеют специальное применение в одноразовых памперсах и для удерживания воды для орошения. Поглощающая способность водопоглощающих полимеров может быть объяснена за счет структуры сухой частицы водопоглощающего полимера типа матрицы. Сухой полимер может содержать заряженные фрагменты в матрице, в результате чего ионизация полимера будет приводить к открытию сетки матрицы и созданию полостей, которые могут поглощать воду в результате капиллярного действия. Поглощенная вода в полимере может быть задержана за счет водородных связей, которые образуются между заряженными фрагментами и водой. Реальный механизм поглощения воды и ее удерживания может меняться в зависимости от структуры конкретного водопоглощающего полимера. Например, полиакрилат натрия в сухом порошкообразном состоянии содержит спиральную главную цепь, покрытую карбоксильными группами. При воздействии на него водного раствора карбоксильные группы диссоциируют на отрицательно заряженные карбоксилат-ионы, которые могут отталкивать друг друга на всем протяжении полимерной цепи. Отталкиваемые карбоксилат-ионы тем самым расширяют полимерные спирали и позволяют воде контактировать с внутренними карбоксильными группами, что приводит к дополнительному расширению или набуханию полимера. Вода удерживается внутри полимера благодаря водородной связи между водой и карбоксилат-ионами на полимере. Полиакриламид, другой водопоглощающий полимер, является структурным аналогом полиакрилата, но в его главной цепи карбоксильные группы замещены на амидные группы. Свободные, несвязанные амидные группы, так как они содержат -NH2-группы, могут образовывать водородные связи с водой. Кроме того, из-за сшивания, которое существует в этих водопоглощающих полимерах, водопоглощающие полимеры остаются нерастворимыми в водном растворе. Водопоглощающий полимер используют в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения путем контактирования водопоглощающего полимера со скважинной жидкостью, имеющей водную жидкость и избыточную воду от требуемого количества. Водная жидкость скважинной жидкости может включать, по меньшей мере, одну пресную воду, морскую воду, рассол, смеси воды и водорастворимых органических соединений и их смеси. Используемый здесь термин рассол относится к различным солям и смесям солей, растворенным в водном растворе. Рассол настоящего изобретения может включать галогенидные или карбоксилатные соли одно- или двухвалентных катионов щелочных и щелочно-земельных металлов, таких как цезий,кальций, и/или бромидные, хлоридные или формиатные соли натрия. Предпочтительно, чтобы рассол настоящего изобретения включал формиат цезия, растворенный в водном растворе. Кроме того, скважинные жидкости настоящего изобретения могут включать различные добавки, включая загустители, понизители водоотдачи, ингибиторы коррозии, утяжелители (такие, как сульфат бария). При начальном приготовлении скважинной жидкости для использования в скважине в водную жидкость вводят конкретное количество соли и/или добавок, для того чтобы скважинная жидкость имела-3 010800 начальную концентрацию соли и/или добавки, необходимую для конкретного применения в скважине. При сборе жидкости из скважины после ее использования скважинная жидкость может иметь концентрацию соли и/или добавки меньше, чем начальная концентрация, в силу того, что при использовании жидкости может увеличиваться объем воды. Скважинные жидкости, которые могут быть использованы с водопоглощающим полимером в соответствии с настоящим изобретением, могут включать любые собранные из скважины жидкости, имеющие избыточную воду, такие как буровые растворы, жидкости для заканчивания скважин, жидкости для ремонта скважин и жидкости для вскрытия продуктивного пласта. При введении водопоглощающего полимера в такую скважинную жидкость полимер может взаимодействовать с избыточной водой с поглощением и удерживанием объема воды. После достаточного времени взаимодействия водопоглощающие полимеры с удерживаемым внутри количеством воды могут быть отделены от скважинной жидкости, для того чтобы полностью удалить поглощенную воду из скважинной жидкости. Время реакции или время взаимодействия, необходимое для достижения требуемых концентраций соли и/или добавки в скважинной жидкости, может меняться в зависимости от различных факторов,включая, но этим не ограничивая, состав жидкости, тип соли и ее концентрацию, распределение по размерам частиц полимера, загрязняющие вещества в буровом растворе, такие как твердые вещества и полимеры. Эти факторы при использовании водопоглощающего полимера могут также влиять на количество воды, которое может поглотить полимер. Например, распределение частиц полимера по размерам может влиять на время реакции и/или эффективность применения, так как более мелкие частицы эффективно позволяют увеличиться площади поверхности полимера и, таким образом, могут поглощать воду более быстро по сравнению с более крупными частицами. Для любого специалиста в этой области очевидно, что полимером может также быть поглощено некоторое количество соли, и, таким образом, перед повторным использованием скважинной жидкости может возникать необходимость в соответствующей корректировке концентрации соли. В одном варианте осуществления водопоглощающий полимер может иметь форму индивидуальных полимерных гранул, которые могут набухать при поглощении воды в более крупные, набухшие полимерные гранулы. Индивидуальные гранулы полимера могут быть засыпаны непосредственно в объем скважинной жидкости. После достаточного времени полимер и поглощенный объем избыточной воды могут быть удалены из скважинной жидкости любым известным в технике способом, включая, например, вибрационные сита, мешочные фильтры, фильтр-прессы. В качестве варианта водопоглощающий полимер может быть введен вместе с прокладкой или экраном с тем, чтобы создать фильтр из водопоглощающего полимера. Внутри фильтра полимер может иметь структуру в виде гранул или волокон. При использовании водопоглощающего полимера внутри фильтра скважинная жидкость может заливаться на фильтр, содержащий водопоглощающий полимер. При прохождении скважинной жидкости через фильтр избыточная вода в скважинной жидкости может быть поглощена полимером. В одном варианте осуществления скважинную жидкость пропускают через единственный фильтр. В другом варианте осуществления скважинную жидкость пропускают через множество фильтров. Множество фильтров, содержащих водопоглощающий полимер, могут быть расположены в батарее с тем, чтобы скважинная жидкость проходила через каждый фильтр. Это может эффективно увеличить площадь поверхности фильтра и, таким образом, количество воды, которое может быть удалено из скважинной жидкости. В некоторых вариантах осуществления множество фильтров могут быть помещены в аппарат, напоминающий фильтр-пресс. Хотя фильтр-пресс обычно используют для удаления твердых веществ из жидкости, в результате введения водопоглощающего полимера в фильтрующие прокладки из скважинной жидкости может быть удалена избыточная вода. Если партия скважинной жидкости, подвергаемой обработке водопоглощающим полимером, содержит также и твердые частицы, суспендированные в ней, твердые частицы могут быть удалены совместно с удалением избыточной воды. Например, при засыпании индивидуальных гранул водопоглощающего полимера в объем скважинной жидкости любые суспендированные в ней твердые частицы могут быть удалены в процессе отделения полимера или могут быть удалены в предшествующем или последующем процессе отделения. В качестве варианта, когда водопоглощающий полимер содержится внутри фильтра, единственная фильтрующая прокладка может быть предназначена для удаления из скважинной жидкости как избыточной воды, так и твердых частиц или может быть использована фильтрующая прокладка, предназначенная для удаления только твердых частиц в сочетании с фильтром, содержащим водопоглощающий полимер. После того как водопоглощающий полимер, набухший от воды, отделяют от скважинной жидкости,воду могут, необязательно, высвобождать из полимера. Любому специалисту в этой области известно, что высвобождение удерживаемой воды может изменяться в зависимости от используемого водопоглощающего полимера. Эти процессы могут включать, например, воздействие на набухший полимер повышенной деформации сдвига или промывание набухших полимеров в растворе, который вымывает воду из полимера, и т.д. с целью разрушения водородных связей и высвобождения из полимера удерживаемой воды. Примеры В следующих примерах используют полиакриламидный сополимер (94%), выпускаемый в промышлен-4 010800 ности под торговым названием Ciba Alcosorb AB3 (фирмы Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY), добавляемый к деионизированной воде. Исследуемые концентрации полиакриламида изменяют от 2 до 10 г/л. Концентрация полимера и поглощающая способность по воде Полимер смешивали в лабораторных химических стаканах для создания концентраций 2, 3, 4 и 5 г/л. Каждую смесь перемешивали вручную в течение 1 мин и оставляли для старения. В заданные интервалы времени свободную жидкость декантировали через песочное сито (75 мкм) и давали возможность жидкости стечь в течение 2 мин. Декантированный объем воды измеряли и затем переливали назад в стакан,содержащий полимер, для того чтобы измерить дополнительное поглощение воды за следующий временной интервал. Временные интервалы при исследовании составляли 10, 30 мин, 1, 2 и 4 ч. Процент воды, поглощенной при каждом интервале для каждой концентрации, приведен на фиг. 1. На фиг. 1 видно,что при концентрации полимера от 4 до 5 г/л почти полностью поглощается вода, смешанная с полимером. На основе результатов, представленных на фиг. 1, измерения поглощения воды для концентраций полимера 3, 4, и 5 г/л были повторены с индивидуальными тестами при каждом временном интервале для исключения любой ошибки в результате декантирования. Результаты приведены на фиг. 2. На фиг. 2 можно видеть, что при концентрации 5 г/л полимера в воде полимер поглощает примерно 100% воды в течение 1 ч. При концентрации 4 г/л полимер был способен поглотить почти 100% воды после 4 ч. Таким образом, полимер был способен поглотить воды приблизительно в 200 раз больше его собственной массы. Отклонения между результатами, приведенными на фиг. 1 и 2, могут быть следствием ошибки эксперимента или других факторов, таких как температура. Влияние энергии смешения на способность поглощения воды В этом эксперименте исследовали реакцию полимера на действие деформации сдвига. Образцы 0,4 г полимера, добавленные к 100 мл воды, смешивали с использованием вибромешалки фирмы Bibby-Sterlin в течение 1 мин при скоростях 50, 175 и 200 об./мин. Проводили измерения количества поглощенной воды, результаты которых приведены на фиг. 3. На фиг. 3 можно видеть, что повышение скорости от 50 до 175 об./мин позволяет получить значительное увеличение скорости реакции. Влияние времени смешения на способность поглощения воды Приготавливали объемы 100 мл 4 г/л полимера в воде и перемешивали в вибромешалке фирмыBibby-Sterlin при скоростях 50, 250 и 500 об./мин с временами смешения 1 и 5 мин. Измеряли количество поглощенной воды, и результаты для времен смешения 1 и 5 мин приведены на фиг. 4 и 5, соответственно. Из фиг. 4 и 5 очевидно, что чем короче время смешения, тем выше способность полимера поглощать воду. Извлечение полимера Образцы набухших полимеров смешивали при средних и высоких скоростях с помощью мешалки фирмы Heidolph для определения стабильности набухшего полимера. Смешение гидратированного полимера с помощью мешалки фирмы Heidolph при средней скорости не приводило к значительному изменению в полимере, то есть не наблюдалось высвобождение поглощенной воды, и оставались дискретными шаровидные частицы набухшего полимера. Повышение скорости смешения, однако, приводило к образцу с более влажной консистенцией после 4 мин благодаря небольшому выделению воды из шаровидных частиц полимера. Для моделирования разделения набухшего полимера от любой непрореагировавшей скважинной жидкости встряхиванием образцы набухших полимеров, полученных при концентрациях 3, 4, и 5 г/л,подвергали встряхиванию в лабораторном встряхивающем устройстве фирмы Fritsen с 1 и 2 мм ситами. Встряхивающее устройство включали на 2 мин при установке средних по величине параметров и определяли сбор полимера на каждом сите. Образцы при концентрациях 4 и 5 г/л не содержали свободной воды, и при просеивании полимеров весь полимер задерживался на 2 мм сите. Действие сита на образец с концентрацией 3 г/л приводило к некоторому распаду полимерных частиц и высвобождению некоторого количества воды. Следы воды и пастообразный полимер появлялись на 1 мм сите и нижней сборной тарелке. Эти результаты могут быть объяснены большим количеством воды, поглощенным на единицу массы образца с концентрацией 3 г/л по сравнению с образцами с концентрациями 4 и 5 г/л. Таким образом, вода в образце с концентрацией 3 г/л не может крепко захватываться в полимерной матрице, и поэтому она более восприимчива к деформации сдвига и склонна к высвобождению. Селективное поглощение воды из растворов рассола Готовили насыщенные растворы хлорида калия, хлорида кальция и хлорида натрия и к каждому добавляли полимер с получением концентрации 4 г/л полимера в каждом растворе рассола. Растворы перемешивали в течение 1 мин при 250 об./мин с использованием вибромешалки. Способность к поглощению воды определяли в течение 24 ч путем измерения свободного раствора. Эксперименты повторяли с использованием концентрации 10 г/л полимера в течение 4 ч. Определения хлорида в непоглощенной жидкости проводили с помощью титрования с целью выяснения, является ли поглощенная полимером жидкость рассолом или водой. На фиг. 5 приведено количество жидкости, поглощенной 4 г/л полимером в насыщенных рассолах KCl, NaCl и CaCl2. Максимально 11% жидкости было поглощено в рассолах одновалентных металлов (KCl и NaCl), и только 4% жидкости было поглощено в рассоле двухвалентного металла (CaCl2) в течение 24 ч. Полимер оставался гранулярным в присутствии насыщенного CaCl2, и не было видно образования набухшей желеобразной консистенции, наблюдаемой при более высоком по-5 010800 глощении воды. Как показано на фиг. 6, увеличение концентрации полимера до 10 г/л повышало объем поглощенной жидкости до 26-28% для рассолов одновалентных металлов и до 7% для рассола двухвалентного металла. Присутствие соли понижало поглощение жидкости и увеличивало период времени реакции. Кроме того, присутствующие двухвалентные ионы могут реагировать с отрицательными зарядами полимера и вызывать стабилизацию матрицы, таким образом, предотвращая образование в полимере пустот для последующего поглощения воды за счет капиллярного действия. На фиг. 7 приведены концентрации хлорида, измеренные в непоглощенной жидкости после обработки с помощью 10 г/л полимера. На фиг. 7 можно увидеть, что концентрации хлорида остаются постоянными на протяжении каждого эксперимента. Таким образом, жидкость, поглощенная полимером, была неизменна рассолом. Однако если бы происходило поглощение только воды, то должно было бы произойти осаждение соли. Исследовали продолжительное действие полимера, обрабатывая 250 мл рассола полимером (10 г/л) и смешивая раствор при 250 об./мин в течение 1 мин с помощью вибромешалки. До того как измеряли поглощение воды, давали возможность полимеру взаимодействовать с рассолом в течение 146 ч. Увеличение времени взаимодействия до 146 ч не показало дополнительного поглощения рассола по сравнению с тем, которое наблюдали в течение 4 ч. Хотя ссылки были сделаны на конкретные соли,используемые в скважинной жидкости, в объем настоящего изобретения непосредственно входят и другие смеси солей и другие добавки скважинной жидкости,которые могут быть использованы индивидуально или в сочетании с описанными выше солями. Кроме того,в объем настоящего изобретения непосредственно входит использование комбинации формиатных солей. Кроме того, водопоглощающий полимер может быть использован для рециркулирования скважинной жидкости, состоящей из водной жидкости. При сборе скважинной жидкости из скважины жидкость может быть приведена в контакт с водопоглощающим полимером для взаимодействия в течение достаточного периода времени, для того чтобы водопоглощающий полимер поглотил по меньшей мере часть воды в водной жидкости. После отделения водопоглощающего полимера от скважинной жидкости скважинная жидкость может быть повторно использована в операции бурения. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления скважинная жидкость может быть подвергнута другим процессам обработки, известным в технике, таким как фильтрация твердых примесей, изменение рН, удаление других растворимых примесей и т.д., которые могут потребоваться для повторного использования жидкости в скважине. Кроме того, хотя ссылки были сделаны на конкретные формы водопоглощающего полимера, которые могут быть использованы со скважинной жидкостью, в объем настоящего изобретения непосредственно входит водопоглощающий полимер любой структуры или формы, который используют для контактирования и удаления избыточной воды из водной скважинной жидкости. Варианты осуществления настоящего изобретения предлагают эффективные способы для экономически приемлемой рециркуляции скважинной жидкости, которая захватила избыточную воду во время ее использования. Вода может быть селективно поглощена, что дает возможность получить более насыщенный раствор скважинной жидкости. Кроме того, вода может быть легко отделена от скважинной жидкости с минимальными энергетическими и экономическими ограничениями. Такой способ может быть необязательно осуществлен на месте расположения скважины для относительно незамедлительного повторного использования. Хотя изобретение было описано со ссылкой на ограниченное число вариантов осуществления, для специалистов в этой области на основе этого описания очевидно, что возможны и другие варианты осуществления, которые подпадают под объем раскрытого здесь изобретения. Соответственно, объем изобретения может ограничиваться только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ удаления воды из скважинной жидкости на водной основе, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером, выдерживают водопоглощающий полимер в контакте со скважинной жидкостью в течение периода времени, достаточного для поглощения водопоглощающим полимером по меньшей мере части воды в жидкости, и отделяют водопоглощающий полимер с поглощенной водой от скважинной жидкости. 2. Способ по п.1, в котором водная основа представляет собой пресную воду, морскую воду, рассол,смесь воды и водорастворимых органических соединений и их смеси. 3. Способ по п.2, в котором к водной основе добавлены формиатная, бромидная, хлоридная соль щелочного металла или их смеси. 4. Способ по п.3, в котором формиатная соль щелочного металла представляет собой формиат цезия. 5. Способ по п.1, в котором водопоглощающий полимер представляет собой сшитый полиакриламид, полиакрилат или их сополимеры. 6. Способ по п.1, в котором скважинная жидкость дополнительно включает по меньшей мере одну добавку, выбранную из загустителей, понизителей водоотдачи, ингибиторов коррозии, утяжелителей и их комбинаций.-6 010800 7. Способ по п. 1, в котором дополнительно удаляют по меньшей мере часть поглощенной воды из водопоглощающего полимера. 8. Способ по п.1, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером путем засыпки гранул водопоглощающего полимера в объем скважинной жидкости. 9. Способ по п.1, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером путем налива скважинной жидкости на фильтр, содержащий водопоглощающий полимер. 10. Способ рециркулирования скважинной жидкости на водной основе, в котором собирают скважинную жидкость из скважины; приводят в контакт скважинную жидкость с водопоглощающим полимером; выдерживают водопоглощающий полимер в контакте со скважинной жидкостью в течение периода времени, достаточного для поглощения водопоглощающим полимером по меньшей мере части воды в скважинной жидкости, и отделяют водопоглощающий полимер с поглощенной водой от скважинной жидкости. 11. Способ по п.10, в котором водная основа представляет собой пресную воду, морскую воду, рассол, смесь воды и водорастворимых органических соединений и их смеси. 12. Способ по п.11, в котором к водной основе добавлены формиатная, бромидная, хлоридная соль щелочного металла или их смеси. 13. Способ по п.12, в котором формиатная соль щелочного металла представляет собой формиат цезия. 14. Способ по п.10, в котором водопоглощающий полимер включает сшитый полиакриламид, полиакрилат или их сополимеры. 15. Способ по п.10, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером путем засыпки гранул водопоглощающего полимера в объем скважинной жидкости. 16. Способ по п.10, в котором скважинную жидкость вводят в контакт с водопоглощающим полимером путем налива скважинной жидкости на фильтр, содержащий водопоглощающий полимер. 17. Способ удаления воды из скважинной жидкости на водной основе, в котором скважинную жидкость наливают на фильтр, включающий водопоглощающий полимер, и выдерживают водопоглощающий полимер в контакте со скважинной жидкостью в течение периода времени, достаточного для поглощения водопоглощающим полимером по меньшей мере части воды в скважинной жидкости. 18. Способ по п.17, в котором скважинная жидкость дополнительно включает суспендированные в ней твердые частицы. 19. Способ по п.18, в котором удаляют твердые частицы из скважинной жидкости. 20. Способ по п.17, в котором водопоглощающий полимер представляет собой сшитый полиакриламид, полиакрилат или их сополимеры.
МПК / Метки
МПК: C08J 9/30, E21B 37/08, C09K 8/02, B01D 17/00, C08F 8/00
Метки: способ, воды, удаления, скважинной, жидкости
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-10800-sposob-udaleniya-vody-iz-skvazhinnojj-zhidkosti.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ удаления воды из скважинной жидкости</a>
Предыдущий патент: Шкаф для хранения продуктов и способ продажи замороженных и/или охлажденных продуктов из запирающегося таким образом шкафа для хранения продуктов
Следующий патент: Комбинированное применение рибавирина и бета-интерферона при демиелинизирующих заболеваниях
Случайный патент: Способ и устройство для определения давления газа в газожидкостном потоке