NO800456L

NO800456L - Flytende gelkonsentrat og fremgangsmaate til dets fremstilling.

Info

Publication number: NO800456L
Application number: NO800456A
Authority: NO
Inventors: James Earl Briscoe
Original assignee: Halliburton Co
Priority date: 1979-07-12
Filing date: 1980-02-20
Publication date: 1981-01-13
Also published as: DE3026186C2; DE3026186A1; BR8001984A; CA1154890A; US4336145A; NL189048C; AU5517380A; GB2070028B; DE3051022C2; AU530464B2; NL189048B; GB2070028A; IT1131053B; NL8000753A; IT8020886A0

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrbrer et vandig, flytende konsentrat av gelatineringsmidler (hydratiserbare polymerer eller kopolymerer som gir viskositet ved hydrer-

ing), salt og andre tilsatsstoffer og fremgangsmåte for dets fremstilling.

Mange behandlinger og fremgangsmåter utfores i industrien med væsker med hoy viskositet for en rekke for-

mål. F.eks. benyttes vandige brbnnbehandlingsvæsker med hoy viskositet i oljeindustrien i behandlinger for å oke gjenvinningen av hydrokarboner fra underjordiske forma-

sjoner ved å skape oppsprekking i slike formasjoner, sur-

gjbre dem osv. Vandige væsker med hoy viskositet benyt-

tes også ved brb^nnkomplettering. Under komplettering av en brbnn innfores en vandig kompletteringsvæske med hoy viskositet og hoy tetthet til brbnnen for å opprettholde det hydrostatiske trykk på formasjonen som er hoyere enn trykket som utoves av væskene som finnes i formasjonen, og slik at man derved hindrer at væsker fra formasjonen strom-

mer inn i brbnnhullet.

Opp til nå har det vært nbdvendig å benytte et antall torre tilsatsstoffer som blandes med vann og andre vandige væsker på stedet når man skal fremstille behandlingsvæsker med hoy viskositet. Et antall ulemper er kny t-tet til slike blandeprosedyrer, spesielt når man skal fremstille store volumer av behandlingsvæsker. F.eks. kreves det spesielt blandeutstyr for å blande de torre tilsatsstof-

fer med vann og problemer i forbindelse med kjemikaliestov, ujevn blanding, sammenklumping av gelene under blandingen og lang blande- og fremstillingstid vil oppstå. I tillegg krever blandingen og den fysiske håndtering av store meng-

der torre kjemikalier stort mannskap og når man krever kontinuerlig blanding, er den noyaktige og effektive håndtering av kjemikalier såsom salter, gelatineringsmidler, gelnedbrytere, tilsatsstoffer for kontroll av væsketap, kompleksdannende midler og overflateaktive midler meget vanskelig.

Ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes

et vandig, flytende konsentrat av gelatineringsmidler (hydratiserbare polymerer eller kopolymerer som gir viskositet ved hydrering), salter og andre tilsatsstoffer. Konsentratet hindres fra å gi viskosiet, dvs. hydratiseringshastigheten i gelatineringsmidlet eller -midlene er forsinket på en slik måte at konsentratet kan blandes på forhånd og lagres enten på stedet der det skal benyttes eller på andre steder. Når konsentratet tilsettes ytterligere vann, enten i en batch-blandingsmetode eller en kontinuerlig blandemetode, i det rette forhold og under rette pH- og/eller temperaturbetingelser, reverserer hindringen av hydreringen av gelatineringsmidlet eller -midlene som finnes i konsentratet og det frembringes en vandig væske med hoy viskositet. Konsentratet kan altså benyttes direkte, f.eks. for å frembringe en viss væske med hoy viskositet uten tilsats av vann, og ved slik bruk, reverseres hindringen av hydreringen av gelatineringsmidlet eller -midlene i konsentratet ved å forandre pH eller temperatur i konsentratet. I noen tilfeller, når konsentratet benyttes direkte eller fortynnes med ytterligere vann, vil hindringen av hydreringen av gelatineringsmidlet eller -midlene reverseres ved å sette til et kjemikalium til konsentratet som reagerer med dette for å reversere eller oke forandring av hindringen. Således vil det flytende gelkonsentrat ifblge oppfinnelsen og brukesn av dette for fremstilling av væsker med hoy viskositet, i vesentlig grad redusere mannskapsbehovet og utstyret som inntil nå har vært nbdvendig og man unngår da de problemer og ulemper som er nevnt ovenfor.

Det flytende gelkonsentrat ifblge oppfinnelsen består av vann, en hydratiserbar polymer eller blandinger av polymerer som gir viskositet ved hydrering og en inhibitor som har den egenskap at den reverserbart kan omsettes med den hydratiserbare polymer eller polymerer på en slik måte at hydratiseringen i polymeren retarderes. Ved forandring i pH-betingelsene i konsentratet, såsom ved fortynning og/ eller tilsats av pH-forandrende kjemikalier til konsentratet, ved okning av temperaturen i konsentratet eller ved å forandre andre utvalgte betingelser i konsentratet, reduseres hemningsreaksjonen og polymeren eller polymerene hydratiseres og gir viskositet.

Hydratiserbare polymerer som passer for bruk i overensstemmelse med oppfinnelsen omfatter polymerer som inneholder, i tilstrekkelig konsentrasjon og reaktiv stilling, én eller flere av de funksjonelle grupper hydroksyl, cis-hydroksyl, karboksyl, sulfat, sulfonat, amino eller amid. Spesielt passende slike polymerer er polysakkarider og derivater av disse som.inneholder én eller flere av de fblgende monosakkaridenheter: galaktose, mannose, glukosid, glukose, xylose, arabinose, fruktose, glukoronsyre eller pyranosylsulfat. Naturlige, hydratiserbare polymerer som inneholder de forannevnte funksjonelle grupper og enheter omfatter guargummi og derivater av denne, johannesbrbdgummi, tara, konjak, tamarin, stivelse, cellulose og derivater av denne, karaya, xantan, tragant og kruskarrageen.

Hydratiserbare, syntetiske polymerer og kopolymerer som inneholder de ! ovennevnte funksjonelle'grupper, og som kan benyttes i overensstemmelse med oppfinnelsen omfatter, men er ikke begrenset til, polyakrylat, polymetakrylat, polyakrylamid, maleinsyreanhydridmetylvinyleterkopolymerer, polyvinylalkohol og polyvinylpyrrolidon.

Den fblgende tabell gjengir de spesifikke funksjonelle grupper og strukturelle monosakkaridenheter som inneholdes i de polymerer som er nevnt ovenfor:

Forskjellige forbindelser kan benyttes sammen

med de ovennevnte hydratiserbare polymerer i et vandig, kon-sentrert preparat for å hindre eller forsinke hydratiseringshastigheten i polymerene, og derfor, forsinke viskosi-tetsbkningen i konsentratet i en nodvendig tidsperiode. Avhengig av de spesielle funksjonelle grupper som finnes i polymeren, kan forskjellige inhibitorer reagere med de funksjonelle grupper for å hemme hydratiseringen. F.eks. omfatter inhibitorer for cis-hydroksylfunksjonelle grupper forbindelser som inneholder multivalente metaller som er istarid til å utlose metallionene i en vandig opplbsning, borater, silikater og aldehyder. Eksempler på multivalente metall-ioner er krom, zirkonium, antimon, titan, jern (toverdig eller treverdig), tinn, sink og aluminium. Inhibitorer for hydroksylfunksjonelle grupper omfatter mon5- og difunksjonel-

le aldehyder som inneholder fra ca. 1 - ca. 5 karbonatomer og multivalente metallsalter som danner hydroksydet. Multivalente metallsalter eller forbindelser kan benyttes som inhibitorer for hydroksylfunksjonelle grupper i polyvinylalkohol og sulfatfunksjonelle grupper. Inhibitorer for amider omfatter aldehyder og multivalente metallsalter eller forbindelser. Generelt kan en hvilken som helst' forbindelse benyttes som en inhibitor for en hydratiserbar polymer hvis forbindelsen reagerer eller kombinerer seg med polymeren slik at den kryssfornettes, danner et kompleks eller på annen måte binder opp de funksjonelle grupper i polymeren slik at hydratiseringen av polymeren forsinkes.

Som nevnt ovenfor, må de funksjonelle grupper som finnes i den polymere eller de polymerer som benyttet være i tilstrekkelig konsentrasjon og i reaktiv stilling for å reagere med inhibitorene. Foretrukne, hydratiserbare polymerer som gir hoye viskositeter ved hydrering, dvs. en tilsynelatende viskositet i området på fra ca. 10 centipoise til ca. 80 centipoise ved en konsentrasjon i området fra ca. 1,2 kg/1000 1 til ca. 9,6 kg/1000 1 i vann, er guargummi og guarderivater såsom hydroksypropylguar og karbok-symetylguar, cellulosederivater såsom hydroksyetylcellulose, karboksymetylcellulose og karboksymetylhydroksyetylcellulose, johannesbrodgummi, kruskarrageengummi og xantangummi. Xantangummi er et biopolysakkarid fremstilt ved virkningen av bakterier av typen Xanthonomas. Generelt kan slike polymerer være tilstede i en vandig konsentrasjon ifblge oppfinnelsen i en mengde i området på fra 12 - 360 kg/1000 1 vann som benyttes og hydratiseringen av po/lymerene kan hemmes eller forsinkes ved forskjellige inhibitorer som er tilstede i konsentratet i en mengde som ligger i området fra ca. 0,0036 - ca. 120 kg/1000 1 vann som benyttes. Reverser-ingen av hemmingen av slike polymerer av inhibitorene, kan tilveiebringes ved en forandring i pH i konsentratet eller ved å oppvarme konsentratet til en passende temperatur, van-ligvis over ca. 60°C. Ved lavere konsentrasjoner av inhibi toren er det resulterende konsentrat mindre forsinket fra hydratisering og har et kortere lagerliv. Ved hbyere in-hibitorkonsentrasjoner bkes forsinkelsen og lagringslivet, men forsinkelsen er vanskeligere å reversere, dvs. det kreves en stbrre forandring i pH eller oppvarming til en hbyere temperatur.

Eksempler på noen av de inhibitorer som kan benyttes avhengig av den spesielle polymer eller polymerer som benyttes i konsentratet, er natriumsulfitt-natriumldi-kromat, aluminiumsulfat, trietanolamintitanchelat, basisk kaliumpyroantimonat, sinkklorid, jernklorid, tinnklorid, zirkoniumoksyklorid i saltsyreopplbsning, natriumtetraborat og glyoksal. Basiske forbindelser såsom natriumhydroksyd, kaliumhydroksyd, aminer og organiske baser benyttes i visse i"ay de flytende gelkohsentrasjoner ifblge oppfinnelsen for å justere pH i konsentratene til det området hvor inhibitoren eller inhibitorene som benyttes 'hin^rer^hydratisering av den polymer eller de polymerer som benyttes. I tillegg virker de basiske forbindelser, i noen av konsentratene, for å hindre eller oke hindringen av polymeren eller polymerene.

For å gi det flytende gelkonsentrat en opprinnelig viskositet, fortrinnsvis i området fra ca. 15 - ca. 300 centipoise, hvor suspenderte materialer i konsentratet hol-des i suspensjon under lagringen og håndteringen, tilfores fortrinnsvis en mengde hydratisert polymer til konsentratet. Den samme polymer kan benyttes for å gi opprinnelig viskositet i konsentratet som den hindrede polymer i konsentratet, men i dette tilfelle, må mengden polymer som benyttes for å gi opprinnelig viskositet til konsentratet, være kombinert med det vann som benyttes slik at den vil hydratisere for man blander inhibitoren som benyttes og ytterligere polymer. For de polymerer hvor hydratiseringen finner sted raskest ved pH-betingelser under nbytralt, kan en svak syre såsom fumarsyre tilset/tes vann-polymer-blandingen for å senke pH av denne til det bnskede nivå. For de polymerer hvor hydratisering finner sted raskest ved pH som ligger over nbytralt nivå, kan en passende base såsom natriumhydroksyd tilsettes blandingen.

En alternativ og mer foretrukken fremgangsmåte .

er å benytte en polymer for å gi viskositet til konsentratet, som ikke hemmes av den spesielle inhibitor som benyttes. I dette tilfelle, behbver ikke polymeren som gir opprinnelig viskositet til konsentratet tilsettes vannet for inhibitoren, noe som gjor tilsats av andre tilsatsstoffer til konsentratet mindre vanskelig. Andre tilsatsstoffer som kan benyttes i konsentratet omfatter salter, overflateaktive midler, tilsatsstoffer for å kontrollere væsketap, midler for å senke frysepunktet såsom alkoholer, kompieksdannende midler etc.

Et flytende gelkonsentrat ifblge oppfinnelsen består av vann, hydroksypropylguar som er tilstede i konsentratet i en mengde fra 36 - 36O kg/1000 1 vann, natriumtetraborat som er tilstede i konsentratet i en mengde som er'fra 0,012 - ca. 120 kg/1000 1 vann og en base såsom natriumhydroksyd som er tilstede i konsentratet i en mengde tilstrekkelig til å justere pH av dette til en verdi som ligger i området fra 9 - ca. 14. Et mere foretrukket konsentrat av denne type inneholder hydroksypropylguar i en mengde i området fra ca. 60 - ca. 180 kg/1000 1 vann,* fortrinnsvis fra ca. 84 - ca. 108 kg/1000 1 vann, natriumtetraborat i en mengde som ligger i området fra ca. 0,24'- ca. 2,4 kg/1000 1 vann, og mest foretrukket fra ca. 0,72 - ca. 1,44 kg/1000 1 vann, og en base såsom natriumhydroksyd som er tilstede i en mengde tilstrekkelig til å justere pH i konsentratet til en verdi i området fra ca. 9 - ca. 14.

For det mest foretrukne konsentrat som er Ubeskrevet ovenfor, kan en mengde natriumhydroksyd på ca. 3,6 - 6,0 kg/1000 liter vann benyttes.

Når man fremstiller det ovenfor beskrevne konsentrat, blandes natriumtetraboratinhibitoren med vannet som benyttes fulgt av natriumhydroksyd for å justere pH i blandingen til en verdi i området fra ca. 9 - ca. 14. Hydroksypropylguaren tilsettes deretter blandingen for å gi et van dig, hydratiseringshemmet konsentrat med et lagerliv i området fra ca. 1 - ca. 90 dager, avhengig av de kvantita-tive forhold mellom hydratiserbar polymer og inhibitor. Natriumtetraboratinhibitoren forsinker hydratiseringshastigheten av hydroksypropylguaren i konsentratet, men hydratisering av hydroksypropylguar vil gradvis finne sted over tid. Således vil det effektive lagerliv for konsentratet være tidsperioden mellom det tidspunkt når konsentratet forst fremstilles og når konsentratet får en viskositet som gjor at det ikke effektivt kan håndteres eller pumpes, dvs. en viskositet over ca. 500 centipoise. Uttrykket "lagerliv" betyr tidsperioden mellom fremstil-lingen av konsentratet og det tidspunkt når konsentratet får en viskositet på ca. 500 centipoise.

Det er onsket å gi en opprinnelig viskositet til det ovennevnte konsentrat for man tilsetter andre kompo-nenter til konsentratet sammen med det vann som benyttes, fumarsyre eller en annen syre kan tilsettes vannet i en tilstrekkelig mengde til å senke pH av dette til en verdi på mindre enn 6,5, fulgt av at man tilsetter en opprinnelig mengde hydroksypropylguar til dette i en mengde som ligger i området fra ca. 1,2 - ca. 3,0 kg/1000 1 vann. Den hydroksypropylguar som tilsettes forst, tillates å hydratisere slik at man får en basisvæske med en viskositet i området fra ca. 3 - ca. 15 centipoise.

Når konsentratet benyttes for å fremstille behandlingsvæsker for underjordiske formasjoner, inneholder det fortrinnsvis én eller flere leirestabiliserende midler såsom kaliumklorid, natriumklorid, kalsiumklorid, ammonium-klorid, vannopplbselige kalium- og aluminiumsalter og/eller forenlige, organiske, ioniske polymerer. De leirestabiliserende midler kan være tilstede i konsentratet i mengder opp til 300 kg/1000 liter vann. Andre tilsatsstoffer såsom alkoholer for å senke frysepunktet, overflateaktive midler, midler for å kontrollere væsketap, kompleksdannende midler etc. kan også tilfores konsentratet for å oppnå de bnskede resultater.

Når man fremstiller konsentratet med en opprinnelig viskositet, blandes syren og den fbrste mengde hydroksypropylguar for å oke viskositeten i konsentratet grundig med det vann som benyttes. Dersom man benytter et leirestabiliserende middel såsom kaliumklorid i konsentratet, tilsettes dette deretter den hydratiserte hydroksypropylguar- vannblanding . Natriumtetraboratinhibitoren tilsettes deretter blandingen og pH justeres til en verdi i området fra ca. 9 - ca. 14 ved å tilsette base, f.eks.natriumhydroksyd. Den hydroksypropylguar som skal hemmes av natriumtetraboratet, tilsettes blandingen sist for å fremstille et konsentrat med en viskositet i området fra ca. 10 - ca. 100 centipoise og med et lagringsliv i området fra ca. 1 - ca. 90 dager.

Et annet flytende gelkonsentrat ifblge oppfinnelsen består av vann, hydratisert hydroksyetylcellulose eller en annen polymer som ikke hemmes av natriumtetraborat som er tilstede i konsentrasjonen i en mengde som er i området fra ca. 1,2 - ca. 9,6 kg/1000 1 vann, hydroksypropylguar som er tilstede i konsentratet i en mengde som ligger i området fra 36 - ca. 360 kg/1000 1 vann, natrium-tetraboratinhibitor som er tilstede i konsentratet i en mengde som ligger i området fra 0,012 - ca. 120 kg/1000 1 vann og en base, f.eks. natriumhydroksyd, som er tilstede i konsentratet i en mengde som er tilstrekkelig til å justere pH av dette til en verdi som ligger i området fra ca. 9 - ca. 14. Et mer foretrukket konsentrat av denne type inneholder hydroksypropylguar i en mengde som ligger i området fra ca. 60 - ca. 180 kg/1000 1 vann, og fortrinnsvis fra ca. 84 - ca. 108 kg/1000 1 vann, og natriumtetraborat i en mengde som ligger i området fra ca. 0,24 - ca. 24 kg/1000 1 vann, og mest foretrukket fra ca. 0,72 - ca. 1,44 kg/1000 1 vann. Om bnskelig, kan konsentratet omfatte et leirestabiliserende middel som foreligger i en mengde på opptil 300 kg/1000 1 vann og andre tilsatsstoffer av den type som er nevnt ovenfor.

Når man fremstiller det forannevnte konsentrat, kan hydroksyetylcellulosen eller en annen uhemmet polymer som benyttes for å gi en opprinnelig viskositet til konsentratet tilsettes sist. En foretrukket fremgangsmåte for å fremstille dette konsentratet er å forst tilsettes det leirestabiliserende middel, hvis dette skal være tilstede, med det vann som benyttes, fulgt av tilsats av natriumtetraboratinhibitoren til blandingen av vann og stabiliserende middel. Natriumhydroksyd eller en annen base tilsettes deretter blandingen fulgt av hydroksypropylguar. Etter at hydroksypropylguaren var tilsatt blandingen tilsettes hydroksyetylcellulose eller en annen uhemmet polymer. Dersom et tiCDsatsstoff for kontroll av væsketap skal tilsettes konsentratet, tilsettes det fortrinnsvis blandingen for hydroksyetylcellulosen, for å redusere blandingsvahske-lighetene, og dersom et overflateaktivt middel skal tilfores, tilsettes det fortrinnsvis konsentratet etter hydroksyetylcellulosen for å redusere skumdannelsen. Det resulterende, flytende gelkonsentrat har en opprinnelig viskositet som ligger i området fra ca. 10 - ca. 100 centipoise og et lagerliv på fra ca. 1 - ca. 90 dager.

Et annet flytende gelkonsentrat ifblge oppfinnelsen består av vann, guargummi i en konsentrasjon på fra 36 - ca. 180 kg/1000 1 vann, aluminiumsulfat i en mengde som ligger i området fra 2,4 - ca. 42 kg/1000 1 vann, og en base, f.eks. natriumhydroksyd, som er tilstede i konsentratet til en tilstrekkelig mengde til å justere pH av dette til en verdi som ligger i området fra ca. 9 - ca. 13. Et raetie foretrukket konsentrat, omfatter guargummi i en mengde på fra ca. 60 - ca. 120 kg/1000 1 vann, og fortrinnsvis fra ca. 84 - ca. 108 kg/1000 1 vann, og aluminiumsulfat i en mengde som ligger i området fra ca. 12 - ca. 36 kg/1000 1 vann og fortrinnsvis fra ca. 24 - ca. 36 kg/1000 1 vann.

Når man fremstiller et guargummi-aluminumsulfat-konsentrat, tilsettes aluminiumsulfatet med vann som benyttes forst, fulgt av tilsats av basen fulgt av tilsats av guargummien. Konsentratet kan også omfatte hydratisert hydroksyetylcellulose eller en annen polymer som er uhemmet av aluminiumsulfat for å gi den opprinnelige viskositet og denne tilsettes i en mengde som ligger fra 1,2 - ca. 9,6 kg/1000 1 vann^<q>gjlikeledes andre tilsatsstoffer. Som beskrevet ovenfor i forbindelse med hydroksypropylguar-natri-umtetraboratkonsentratet, kan hydroksyetylcellulose eller annen uhemmet polymer tilsettes konsentratet sist, for å

gi et konsentrat med en opprinnelig viskositet som ligger i området fra ca. 10 - ca. 100 centipoise og som har et lagringsliv på fra ca. 1 - ca. 90 dager.

Ennå et annet flytende gelkonsentra(tTTfblge oppfinnelsen består av vann, karboksymetylcellulose i en mengde på fra ca. 36 - ca. 360 kg/1000 1 vann og aluminiumsulfat som foreligger i konsentratet i en mengde på fra ca. 9 - ca. 90 kg/1000 1 vann. Det resulterende~"konsentrat har en pH i området fra ca. 2,5 - ca. 4,5 og hindringen av hydratiseringen av karboksymetylcellulosen av aluminiumsulfatet kan reverseres ved å oke pH som vil bli beskrevet i det etterfølgende. Et mer foretrukket konsentrat av denne type inneholder karboksymetylcellulose i en mengde på fra 60 - 180 kg/1000 1 vann, fortrinnsvis fra ca. 84 - ca. 132 kg/1000 1 vann og aluminiumsulfat i en mengde på fra ca. 12 - ca. 45 kg/1000 1 vann og fortrinnsvis fra ca. 18 - ca. 30 kg/1000 1 vann.

Når man fremstiller dette konsentratet, tilsettes forst aluminiumsulfatinhibitoren til vannet som benyttes fulgt av tilsats av karboksymetylcellulose for å gi et konsentrat med et lagringsliv på fra ca. 1 - ca. 120 dager. På samme måte som for de andre konsentrater som er beskrevet ovenfor, kan karboksylmetylcelleulose-aluminiumsulfatkonsentratet omfatte hydratisert hydroksyetylcellulose eller annen polymer som er uhemmet av aluminumsulfat, for å gi den opprinnelige viskositet og være tilstede i en mengde på fra ca. 1,2 - ca. 1,6 kg/1000 1 vann, og likeledes kan andre tilsatsstoffer være tilstede. Den resulterende, flytende gelkonsentrat har en opprinnelig viskositet som ligger i området fra ca. 10 - ca. 100 centipoise.

Når man benytter det flytende gelkonsentratet som er beskrevet ovenfor, for å fremstille et stort volum, av behandlingsvæske med hoy viskositet, fortynnes konsentratet med ytterligere vann og pH i den resulterende væske senkes eller heves eller væsken oppvarmes slik at hemmingsreaksjonen mellom den hydratiserbare polymer og inhibitoren i konsentratet reverseres og den hydratiserbare polymer gir viskositet. For å reversere hemningen i konsentrater såsom hydroksypropylguar-natriumtetraboratkonsen-tratet og guargummi-aluminiumsulfatkonsentratet beskrevet ovenfor, kan pH senkes til en "verdi som ligger i området fra ca. 5 - ca. 9 under eller etter fortynningen av konsentratet med vann ved å tilsette en syre til dette. For å reversere hemmingen av konsentrater som karboksymetylcellulose-aluminiumsulfatkonsentratet beskrevet ovenfor, kan pH okes til en verdi i området fra ca. 8 - ca. 13 under eller etter at konsentratet er fortynnet med vann, ved å tilsette en base. Som nevnt ovenfor kan de flytende konsentrater benyttes for å fremstille væske med hoy viskositet uten fortynning med ytterligere vann, og i dette tilfelle, kan de samme fremgangsmåter som er beskrevet ovenfor benyttes for å reversere hemningen av konsentratene. Som også nevnt ovenfor, kan konsentratene eller fortynnede konsentrater bringes til å gi viskositet ved oppvarming til en temperatur på ca. 60°C uten forandring av pH. Hbyere temperaturer kan være nbdvendige, avhengig av den spesielle polymer-inhibitorkombinasjon som benyttes.

En foretrukket fremgangsmåte for bruk av de flytende konsentrater ifblge oppfinnelsen ved behandling av underjordiske formasjoner er å blande konsentratet med ytterligere vann som inneholder en syremengde, såsom eddiksyre eller en base såsom natriumkarbonat eller natriumhydroksyd, slik at pH i den resulterende blanding forandres til en passende verdi for å reversere hemningsreaksjonen. Blandingen av konsentratet med ytterligere vann som inneholder syre eller base kan utfores i en batch-prosess eller en kontinuerlig prosess. Fortrinnsvis utfores blandingen av konsentratet med ytterligere vann som inneholder syre eller base kontinuerlig etterhvert som den fremstilte behandlingsvæske med hoy viskositet tilfores formasjonen. Hvis formasjonen som skal behandles har en temperatur som er slik at fortynnede gelkonsentrater blir oppvarmet til en passende temperatur og behandlingen selv er slik at man kan få væsken til å gi viskositet ved oppvarming, bor ikke pH i væsken justeres for væsken tilfores formasjonen. Den spesielle mengde vann som tilsettes konsentratet av-henger av mengden og type hydratiserbar polymer som inneholdes i konsentratet og likeledes viskositeten i den resulterende behandlingsvæske. Som et eksempel kan et konsentrat som inneholder 96 kg hydroksypropylguar pr. 1000 1 vann fortynnes med 15 deler ytterligere vann pr. del konsentrat, for å tilveiebringe en væske med en viskositet som ligger i området fra ca. 30 - ca. 35 centipoise.

Eksempler på andre hydratiserbare polymer-inhi-bitorkombinasjoner som kan benyttes i vandige gelkonsentrater ifblge oppfinnelsen og som er pH- og/eller tempera-.turreversible er fblgende:

De flytende gelkonsentrater ifblge oppfinnelsen og de hbyviskbse væsker fremstilt fra disse kan benyttes for en rekke formål, deriblant, men ikke begrenset til suspendering av eksplosive materialer som benyttes ved sprengning, boring og andre formål, utfbring av produksjons-stimulerende behandling i olje-, gass- og vannbrbnner, utfbring av underjordisk brbnnkomplettering, transport av stbtte eller andre materialer i bnskede områder i underjordiske brbnnformasjoner, avledning av væsker i underjordiske brbnnf ormas joner og utfbring av rengjbringsarbeidje] såsom rengjbring av ror, produksjonsutstyr og industrielt utstyr.

De hbyviskbse væsker som benytte!s lunder anvendelse av de flytende gelkonsentrasjoner passer spesielt godt som behandlingsvæsker når man utforer surgjbring, oppbryting, oppbryting og surgjbring og andre arbeider på underjordiske brbnnformasjoner. I disse anvendelser har de flytende gelkonsentrater ifblge oppfinnelsen spesielle fortrinn i tillegg til de som er nevnt ovenfor. Nærmere bestemt kan en rekke fremgangsmåter og teknikker benyttes for å konp~|. trollere viskositeten i behandlingsvæskene som er fremstilt fra de flytende gelkonsentrater under bruk. Når f.eks. konsentratene som gir viskositet benyttes, dvs. når hemningsreaksjonen reverseres, ved å forandre pH i konsentratene og likeledes ved oppvarming av konsentratene og etterhvert som tiden går, kan pH i konsentratene forandres ved overflaten til et nivå hvor bare delvis hydratisering av gelatineringsmidlet eller midlene finner sted og den resulterende behandlingsvæske gir en mellomviskositet som gjor at den kan tilfores en underjordisk formasjon som skal "behandles uten at man får hbye friksjonstap etc.

Etter at behandlingsvæsken er tilfort formasjonen hydratiseres gelatineringsmidlet eller -midlene til en maksi-mal viskositet ved oppvarming til formasjonstemperaturen eller på grunn av tidsforlbpet eller av begge grunner. Inhibitoren eller inhibitorene som finnes i væsken kan

også være slik at etter at blandingen har nådd formasjonen og full hydrering av gelatineringsmidlet eller -midlene finner sted, vil de kryssfornette eller kompleksdanne de hydrerte gelatineringsmidler for ytterligere å oke viskositeten i behandlingsvæsken ved en forandring i pH i væsken, tidsforlbpet og/eller temperaturen. I tillegg til, eller i stedet for, å velge en inhibitor eller inhibitorer som kryssfornetter eller kompleksdanner det hydratiserte gelatineringsmiddel eller -midler, kan atskilte kryssfornetnings- eller kompleksdannende midler tilfores konsentratet eller i det ekstra vann som benyttes når konsentratene fortynnes og som virker etter at behandlingsvæsken er tilsatt formasjonen.

En annen fremgangsmåte som kan benyttes er å tilfore utvalgte gelatineringsmidler og inhibitorer i konsentratet som benyttes, slik at man ved å forandre pH eller andre betingelser i konsentratet ved overflaten, hydrati-serer ett eller flere av gelatineringsmidlene mens ett eller flere gelatineringsmidler i konsentratet forblir uhemmet. Ved å tilfore den resulterende væske til formasjonen som skal behandles, bringes de gjenværende, uhemmede gelatineringsmidler i væsken til å hydratisere ved hjelp av temperatur, tidsforlbp eller forandring i andre betingelser i væsken. Et eksempel på denne fremgangsmåten når man benytter hydroksypropylguar-gelatineringsmiddel er å hemme en del av hydroksypropylguaren med natriumtetraborat-decahydrat og en annen del av hydroksypropylguaren med en antimoninhibitor. Når man forandrer pH i konsentratet eller behandlingsvæsken fremstilt ved overflaten, vil den borathemmede hydroksypropylguar hydratiseres, mens den anti- hemmede hydroksypropylguar forblir uhemmet. Etter tilfør-sel av behandlingsvæsken til formasjonen hydratiseres den antimonhemmede hydroksypropylguar over tid og/eller ved oppvarming til formasjonstemperaturen eller en forandring i andre betingelser.

Ennu en annen fremgangsmåte som kan benyttes når man anvender konsentrater som inneholder pH-reverserbare inhibitorer, er å forandre pH i behandlingsvæsken til et nivå slik at hydratisering finner sted i en kontrollert tidsperiode ved overflaten, og bare delvis hydratisering finner sted, dvs. senke eller oke pH i konsentratet fulgt av en tilbakeføring av pH til den opprinnelige verdi ved overflaten. Når tilforer behandlingsvæsken til formasjonen som skal behandles, hydratiseres væsken fullstendig ved hjelp av tidsforlbp, temperatur eller annen tilstandsfor-andring.

Det vil være klart for de som kjenner de foreliggende teknikker at andre fremgangsmåter kan benyttes for å kontrollere hydratisering av hele eller deler av gelatineringsmidlet eller.-midlene som benyttes i konsentratene ifblge oppfinnelsen for å frembringe behandlingsvæsker med de bnskede viskositeter på de bnskede tidspunkter mens behandlingen hvor man benytter slike væsker utfores.

For videre å illustrere de flytende gelkonsentrater og fremgangsmåtene ifblge oppfinnelsen, gjengis fol-, gende eksempler:

Eksempel 1

Forskjellige hydratiserbare polymerer tilfores vann, en base for å justere pH i blandingen til fra ca. 9 - ca. 14 og forskjellige inhibitorer for å bestemme om inhibitorene reagerer med eller på annen måte virker slik at de forsinker hydratiseringshastighetene i polymerene, og, om dette er tilfelle, bestemme om hemningsreaksjonen er reverserbar ved å senke pH i blandingen. Basen som benyttes er natriumhydroksyd og pH i de forskjellige blandinger senkes ved tilsats av en mengde saltsyre eller en blanding av eddiksyre og eddiksyreanhydrid til blandingene for å senke pH av disse til en verdi under ca. 9. Resultatene av disse provene er gitt i tabell I.

Tilsynelatende viskositetsmålinger tas fra en direkte avlesing av et "Model 35 FANN VG"-meter under anvendelse av et nr. 1 standard lodd og en muffe ved"300 om-dreininger pr. minutt og værelsestempreratur. Den tilsynelatende viskositet er i enheter som omtrent tilsvarer, centipoise.

Eksempel 2

Forskjellige hydratiserbare polymerer omsatt med glyoksal tilsettes vann og pH i blandingen ble justert til de verdier som er gjengitt i tabell II nedenfor, for å bestemme om hydratisering finner sted, og, om den ikke gjor det, bestemme om hemmingsreaksjonen er reverserbar ved å heve pH i blandingen ved å tilsette natriumhydroksyd til denne. Resultatene av disse provene er gitt i tabell II nedenfor.

Eksempel 5

Forskjellige hydratiserbare polymerer ble provet med hensyn på hydratiseringshemming og pH-reverserbarhet under anvendelse av aluminiumsulfatinhibitor. Konsentratene fremstilles ved å blande aluminiumsulfat med vann i de mengder som er gjengitt i tabell III nedenunder, fulgt av tilsats av de hydratiserbare polymerer, baser og/eller syrer gjengitt i tabell III nedenunder med vann-inhibitorblandinger i i polymermengder på 36 kg/1000 1 vann. Tilsynelatende viskositetsmålinger "ble utfort på samme måte som beskrevet i eksempel 1 ovenfor, hvoretter reverserbarheten i konsentratene bestemmes ved å tilsette natriumhydroksyd til konsentratene for å heve pH til en verdi på over ca. 9. Resultatene av disse provene er gitt i tabell III nedenunder.

Eksempel 4

Et antall flytende gelkonsentrater som inneholder hydropropylguarpolymer i en mengde på 120 kg/1000 1 vann, natriumtetraborat-dekahydrat-inhibitor, natriumhydroksyd, hydratisert hydroksyetylcellulose og kaliumklorid i de mengder som er angitt i tabell IV nedenunder, fremstilles ved å tilsette springvann på 24°C med kaliumklorid i en blander. Natriumhydroksyd tilsettes deretter blandingen fulgt av natriumtetraboratdekahydrat. Etter blanding i ca.

2 minutter, tilsettes hydroksypropylguar til blandingen fulgt av hydroksyetylcellulose. Konsentratene får bli i statisk tilstand i ca. 24 timer hvoretter de fortynnes med ytterligere vannmengder som inneholder de mengder svake organisk syre (blanding av eddiksyre og eddiksyreanhydrid) som er gjengitt i tabell IV ved 4°C, 16°C og 27°C for å frembringe væsker som inneholder 4,8 kg hydratisert hydroksypropylguar pr. 1000 1 vann. Etter fortynning måles pH i væskene pg tilsynelatende viskositeter på den måte som er beskrevet i eksempel 1 ved de intervaller og i lbpet av det tidspunkt som er angitt i tabell IV. Resultatene av disse provene er gjengitt i tabell IV nedenunder.

Fra tabell IV kan man se at hydratiseringshastigheten i natriumtetraborat-dekahydrat hemmet hydroksypropylguar med en konsentrasjon ifblge oppfinnelsen bkes ved å^enke pH i den fortynnede væske og/eller oke temperaturen i den fortynnede væske.

Eksempel 5

Forskjellige flytende gelkonsentrasjoner som inneholdt hydroksypropylguarpolymer, natriumtetraborat-dekahydratinhibitor og natriumhydroksyd i de mengder som er angitt i tabell V nedenunder, og likeledes kaliumklorid og hydratisert hydroksyetylcellulose i mengder på 300 og 4,8 kg/1000 1 vann, fremstilles i overensstemmelse med fremgangsmåten beskrevet i eksempel 4. Stabiliteten i konsentratene, dvs. bkningen av viskositeten med tiden, bestemmes ved å måle den tilsynelatende viskositet i konsentratene i intervaller og i tidperioder som er angitt i tabell V i overensstemmelse med fremgangsmåten i eksempel 1. Resultatene av disse pr,bver er gitt i tabell V nedenunder. De tilsynelatende viskositetsmålinger er tatt ved en temperatur på 43°C som er hbyere enn den normale lag-ringstemperatur for å simulere de værst mulige lagrings-betingelser man kan vente.

Fra tabell V kan man se at konsentratene har gode stabiliteter eller lagringsliv og at stabiliteten i konsentratene varierer med de spesielle mengder polymer, inhibitor og base som benyttes,.

Eksempel 6

Et flytende gelkonsentrat som inneholdt 240 kg hydroksypropylguarpolymer pr. 1000 1 vann, 60 kg natriumtetraborat-dekahydratinhibitor pr. 1000 1 vann, 120 kg natriumhydroksyd.pr. 1000 1 vann og 300 kg kaliumklorid pr. 1000 1 vann fremstilles i overensstemmelse med fremgangsmåten beskrevet i eksempel 3.

Lagringslivet av konsentratet bestemmes ved å observere konsentratet og måle den tilsynelatende viskositet i konsentratet i intervaller og i den tidsperiode som er gitt i tabell VI~nedenunder ved 43°C. Resultatene av disse prover er gitt i tabell VI nedenunder.

Eksempel 7

Et flytende gelkonsentrat som inneholdt 96 kg hydroksypropylguar pr. 1000 1 vann, 12 kg natriumtetraborat-dekahydrat pr. 1000 1 vann, 4,8 kg natriumhydroksyd pr. 1000 1 vann, 300 kg kaliumklorid pr. 1000 1 vann og 4,8 kg hydratisert hydroksyetylcellulose pr. 1000 1 vann,, fremstilles i overensstemmelse med fremgangsmåten beskrevet i eksempel 3. Konsentratet lagres ved 43°C i 138 dager og i dette tidsrom får man ingen nevneverdig bkning i viskositeten i konsentratet. Konsentratet fortynnes deretter med ytterligere vann som inneholder en mengde organisk syre--(-blanding av eddiksyre og eddiksyreanhydrid) som tilsvarer 0,09 kg pr. 1000 1 vann i konsentratet ved en temperatur på 27°C. pH i den resulterende væske måles og likeledes den tilsynelatende viskositet i væsken ved de intervaller og i lbpet av den tidsperiode som er angitt i tabell VII nedenunder. DePtilsynelatende viskositetsmålinger gjores i overensstemmelse med fremgangsmåten i eksempel 1. Resultatene av disse provene er gjengitt i tabell VII nedenunder.

Fra det som står over kan man se at det flytende gelkonsentrat har lang lagringstid og effektivt gir viskositet til væsken fremstilt ved fortynning med ytterligere vann og senking av pH i væsken.

Claims

1. FÆ flytende gelkonsentrat, karakterisert ved at det inneholder vann, en hydratiserbar polymer som gir viskositet ved hydrering og en inhibitor som har den evne at den reverserbart kan omsettes med nevnte hydratiserbare polymer på en slik måte at hydratiseringshastigheten av nevnte polymer senkes, ved en tilstand med hensyn til pH og ved at nevnte reaksjon reverseres ved en annen pH-tilstand og ved at konsentratet even-tuelt inneholder en base i en mengde som er tilstrekkelig til å frembringe en pH i konsentratet i området 9-14.

2. Flytende gelkonsentrat ifblge krav 1, karakterisert ved at nevnte hydratiserbare polymer velges fra gruppen som består av hydratiserbare polysakkarider, hydratiserbare biopolysakkarider, hydratiserbare polyakrylater og hydratiserbare polyakrylamider.

3. Flytende gelkonsentrat ifblge krav 1, karakterisert ved at nevnte hydratiserbare polymer velges fra gruppen som består av hydratiserbare galakto-mannangummier og derivater av disse, hydratiserbare gluko-mannangummier og derivater av disse, hydratiserbare cellulosederivater og hydratiserbar-'^antangummier og blandinger av de forannevnte polymerer.

Flytende gelkonsentrat ifblge krav 1, k a r a k-i terisert ved at den nevnte inhibitor velges fra gruppen som består av natriumhydroksyd, natriumsulfitt, natriumdikromat, aluminiumsulfat, basisk kaliumpyroantimonat, sinkklorid, jernklorid, tinnklorid, natriuiiitetraborat, ^glyoksal, en blanding av natriumsulfitt og natriumbikromat og blandinger av de forannevnte forbindelser.

5. Flytende gelkonsentrat ifblge krav 1, karakterisert ved at nevnte hydratiserbare polymer er tilstede i nevnte konsentrat i en mengde som varierer .fra 12 kg/1000 1 vann til ca. 360 kg/1000 1 vann.

6. Flytende gelkonsentrat ifblge krav 1, karakterisert ved at nevnte inhibitor er tilstede i nevnte konsentrat i en mengde som varierer fra 0,0036 kg/1000 1 vann til ca. 120 kg/1000 1 vann.

7. Flytende gelkonsentrat ifblge krav 1-6, karakterisert ved at det omfatter en hydratisert polymer som ikke er hemmet av natriumtetraborat som er tilstede i nevnte konsentrat i en mengde som er tilstrekkelig til å oke den tilsynelatende viskositet av nevnte konsentrat til en opprinnelig verdi i området fra ca.

10 til ca. 100 centipoise.

8. Flytende gelkonsentrat ifblge krav 1-7, karakterisert ved at det omfatter et leirestabi-liserteilde middel som er tilstede i konsentratet i en mengde på opptil 300 kg/1000 1 vann.

9. Flytende gelkonsentrat ifblge krav 1, karakterisert ved at det omfatter et vannholdig [flyt£~' ende bærestoff, en hydratiserbar polymer som er valgt fra guargummi, hydroksypropylguar, guarderivater, karboksymetylcellulose, cellulosederivater, hydroksyetylcellulose, karboksymetylhydroksyetylcellulose, johannesbrbdgummi, kruskarrageengummi, xantangummi og blaninger av disse i mengder som ligger i området fra ca. 36 kg/1000 1 bærevæske til ca. 360 kg/1000 1 bærevæske og en inhibitor som er valgt fra natriumsulfitt, natriumdikormat, aluminiumsulfat, trietanolamintitanchelat, basisk kaliumpyroantimonat, sinkklorid, jernklorid, tinnklorid, zirkoniumoksyklorid i saltsyreopplbsning, natriumtetraborat og glyoksal, og basiske forbindelser såsom natriumhydroksyd, kaliumhydroksyd, aminer og blandinger av disse hvor nevnte inhibitor som er tilstede i nevnte konsentrat foreligger i en mengde på fra ca.

0,012 kg/1000 1 vannholdig bærestoff til ca. 120 kg/1000 1 vannholdig bærestoff.

10. Fremgangsmåte for fremstilling av en vannholdig behandlingsvæske med hoy viskositet ifblge krav 1, karakterisert ved at man danner e] t~~ flytende gelkonsentrat som er hemmet og som består av vann, en hydratiserbar polymer som gir viskositet ved hydrering og even-tuelt en base.som er tilstede i en tilstrekkelig mengde til å gi en pH på fra 9 - 14 i konsentratet, og en inhibitor som har den egenskap at den reverserbart kan reagere med nevnte hydratiserbare polymer på en slik måte at hydratiseringshastigheten av nevnte polymer sinkes og ved at man reverserer reaksjonen mellom nevnte hydratiserbare polymer og inhibitoren i nevnte konsentrat ved å forandre temperatur eller pH i nevnte konsentrat slik at ne|Vh te polymer hydratiseres og danner en væske med hoy viskositet.

11. Fremgangsmåte ifblge krav 10, karakterisert ved at den videre omfatter et trinn^hvor man fortynner nevnte konsentrat med ytterligere vann for å oke volumet av den behandlingsvæske med hoy viskositet som er dannet.

12. Fremgangsmåte ifblge krav 10, karakterisert ved at nevnte hydratiserbare polymer i nevnte konsentrat velges fra gruppen som består av hydratiserbare polysakkarider, hydratiserbare biopolysakkarider, hydratiserbare polyakrylater og hydratiserbare polyakrylamider.

13. Fremgangsmåte ifblge krav 10, karakterisert ved at nevnte hydratiserbare polymer velges fra gruppen som består av hydratiserbare galaktomannangum-mier og derivater av disse, hydratiserbare glukomannan-gummier og derivater av disse, hydratiserbare cellulosederivater og hydratiserbare xantangummier og blandinger av de forannevnte polymerer.

14. Fremgangsmåte ifblge krav 10, karakterisert ved at nevnte inhibitor velges fra gruppen som består av natriumhydroksyd, natriumsulfitt, natriumdikrornat, aluminiumsulfat, basisk kaliumpyroantimonat, sinkklorid, jernklorid, tinnklorid, natriumtetraborat, glyoksal, en blanding av natriumsulfitt og natriumdikromat og blanding er av de forannevnte forbindelser.

15. Fremgangsmåte ifblge kray^lO - 14, karakterisert ved at nevnte hydratiserbare polymer er tilstede i nevnte konsentrat i en mengde som varierer fra 12 kg/1000 1 vann til ca. 36O kg/1000 1 vann.

16. Fremgangsmåte ifblge krav 10 14, karakterisert ved at nevnte inhibitor er tilstede i nevnte inhibitor er tilstede i nevnte konsentrat; i en mengde som varierer fra ca. 0,0036 kg/1000 1 vann til ca.

120 kg/1000 1 vann.

17. Fremgangsmåte ifblge krav 10-16, karakterisert ved at nevnte hydratiserbare polymer inneholder, i tilstrekkelig konsentrasjon og reaktiv - stilling, funksjonelle grupper valgt fra gruppen som består av hydroksyl, cis-hydroksyl, karboksyl, sulfat, sulfonat, amino, amid og blandinger av slike grupper.

18. Fremgangsmåte ifblge krav 10 - 17, karakterisert ved at nevnte inhibitor er valgt fra gruppen som består av forbindelser som er istand til å utlbse krom, zirkonium, antimon, titan, jern, tinn, sink eller aluminiumioner i et vandig medium, silikater, aldehyder og blandinger av slike forbindelser.

19. Fremgangsmåte ifblge krav 10 - 18, karakterisert ved at nevnte flytende gelkonsentrat omfatter et leirestabiliserende middel i en mengde på opptil ca. 300 kg/1000 1 vann.

20. Fremgangsmåte ifblge krav 10-19, karakterisert ved at den omfatter et trinn hvor, man fortynner nevnte konsentrat med ytterligere vannmengder for å oke volumet av den dannede behandlingsvæske med hoy viskositet.