СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО СОСТАВА ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
PREPARATION METHOD OF POLYMER COMPOUND FOR GAS WELL SERVICING, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при приготовлении используемых в жидкостях обслуживания скважин растворов высоковязкой жидкости-смолы, полимера в низковязком растворителе в широком температурном интервале.
Известны способ и устройство для приготовления раствора вязкой жидкости в маловязком растворителе, причем устройство содержит емкость для раствора и механическую мешалку (1). Недостатком такого устройства является необходимость применения специального насоса для подачи высоковязкой жидкости в смесительную емкость. Электрический привод такого насоса ограничивает применение такого устройства для приготовления больших объемов раствора на основе легкокипящих органических растворителей, а применение других приводов усложняет его конструкцию.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ приготовления полимерного состава для обслуживания скважин, включающий растворение полимерного концентрата углеводородным растворителем, для чего обычно используют смесительное устройство на базе струйного насоса, включающее к себя струйный насос, емкость для раствора и насос высокого давления. Работа устройства заключается в смешении двух жидкостей в объеме струйного насоса при одновременном нагнетании низковязкой жидкости - углеводородного растворителя в нагнетательный патрубок насоса и всасывании высоковязкой жидкости - полимерного концентрата в насос за счет создания вакуума на всасывающем патрубке струйного насоса (2, 3).
Недостатком является практическая невозможность реализации при низких температурах. Жидкость, которая имеет высокую вязкость при комнатной температуре (Пуаз и более), становится еще более вязкой при отрицательной температуре. В результате этого на всасывающей линии струйного создается вакуум, но жидкость практически не течет и устройство перестает выполнять свои функции смесителя.
Задачей изобретения является обеспечение приготовления раствора высоковязкой жидкости в низковязком растворителе в широком интервале температур.
Поставленная задача решается тем, что в способе приготовления полимерного состава для обслуживания скважин, включающем растворение полимерной смолы углеводородным растворителем, сначала осуществляют при перемешивании в течение 5-20 мин растворение подаваемой в растворитель несколькими потоками смолы до концентрации раствора 30-50%, а затем - окончательное растворение до концентрации 5-20%.
Указанная задача решается также тем, что для осуществления указанного способа используют устройство, включающее основную емкость, вспомогательную емкость с механической мешалкой, размещенную с расстоянием между ее верхним краем и дном основной емкости ни менее 0,3 м и снабженную крышкой, выполненной с отверстием для вала мешалки, множественными отверстиями для ввода полимерной смолы и отверстием для ввода растворителя, соединенным патрубком с отверстием в дне основной емкости; струйный насос, выход которого связан с основной емкостью, один вход - со вспомогательной емкостью, другой - с выходом насоса высокого давления, вход которого соединен с основной емкостью.
Сущность изобретения состоит в том, что при приготовлении смеси двух жидкостей более вязкую жидкость - полимерную смолу, предварительно смешивают с частью растворителя в небольшой вспомогательной емкости, из которой полученный концентрат всасывается в струйный насос, куда подается остальное количество растворителя.
При этом доля необходимой открытой поверхности жидкости, подобранная экспериментально, составляет не менее 20% от величины общей поверхности жидкости во вспомогательной емкости. Это позволяет подводить несколько потоков высоковязкой жидкости и тем самым снизить общее гидравлическое сопротивление при подаче высоковязкой жидкости в растворитель. Количество потоков возможно различное, при этом целесообразным является 3-15 потоков, возможно и большее с учетом величины поверхности жидкости во вспомогательной емкости, т.е. периметра этой емкости. Крышка вспомогательной емкости с отверстиями обеспечивает возможность такого подвода через множество отверстий в ней. Расположение основной и вспомогательной емкостей на разных уровнях обеспечивает непрерывную подачу маловязкой жидкости - растворителя во вспомогательную емкость без использования специального насоса.
Устройство, изображенное на фиг.1, состоит из следующих элементов:
Основной емкости для раствора - 1, вспомогательной емкости - 2, насоса высокого давления - 3, струйного насоса - 4, крышки вспомогательной емкости с отверстиями - 6, одновременно служащей подставкой для канистр - 5, мешалки - 7. На фиг.2 показан вид крышки сверху.
Работа устройства происходит путем организации двух контуров циркуляции жидкости следующим образом.
Растворитель из основной емкости (1) отбирается поршневым насосом (3) и подается на рабочий вход струйного насоса (4). Через выходной патрубок струйного насоса раствор возвращается в основную емкость, образуя первый контур циркуляции.
Одновременно часть растворителя из основной емкости (1) самотеком за счет разности между уровнем дна основной емкости и верхнего края вспомогательной емкости (2), составляющей не менее 0,3 м, и, соответственно, за счет разности уровней жидкости в них, поступает во вспомогательную емкость. Через множество отверстий в крышке во вспомогательную емкость из канистр поступает несколькими потоками полимерная смола. Во вспомогательной емкости растворитель смешивается механической мешалкой с новыми порциями вязкой жидкости - смолы и далее полученный раствор поступает на всасывающий патрубок (вход) струйного насоса, образуя второй контур циркуляции.
Пример
Раствор 10% полимерной уретановой смолы - предполимера (вязкость I Пуаз)
3
3
3
3
3
- в ацетоне был приготовлен с помощью устройства, собранного на основе поршневого насосного агрегата ЦА-320 согласно фиг.1. В качестве основной емкости используется емкость объемом 4 м, в качестве вспомогательной емкости используется емкость объемом 0,2 мпрямоугольной формы с габаритами (высота-ширина-длина) 50-70-90 см. Эта емкость закрыта крышкой прямоугольной формы размером 100*100 см с пятью отверстиями. Три отверстия предназначены для залива смолы, а остальные - для подвода растворителя через патрубок, соединенный с отверстием в дне основной емкости, и для вала механической мешалки, соответственно. Верхний край вспомогательной емкости размерен ниже дна основной емкости на 0,5 м и соответственно уровня жидкости в основной емкости приблизительно на 1 м. Струйный насос имел производительность по рабочей жидкости - 10 м/час. Исходное количество смолы 0,36 мнаходилось в 24 канистрах объемом 0,015 м каждая.
3
3
3
В начале работы включили поршневой насос для перекачивания ацетона по первому контуру циркуляции. После стабилизации давления на входе в струйный насос и уровня жидкости во вспомогательной емкости последовательно заливали смолу плотностью 1,4 г/см из канистр через отверстия во вспомогательную емкость. Осевшую смолу со дна емкости удаляли мешалкой. Все канистры были освобождены в течение 30 минут. После перемешивания в течение 20 минут раствор смолы в ацетоне концентрацией 45% (плотность 0,9 г/см) из вспомогательной емкости поступил на вход струйного насоса для перемешивания с остальным количеством ацетона, в результате был получен раствор 10% концентрации (плотностью 0,81 г/см).
Источники информации
1. Патент РФ 2342985, опубл. 10.01.2009.
2. Патент РФ 3056920, опубл. 27.03.1996.
3. Патент РФ 2164586, опубл. 27.03.2001.