Рисунок 5.3 – Кінетика гелеутворення ГФС

Вміст формаліну у суміші у %: 1 – 10; 2 – 20; 3 –

30. Температура 30о С; рН=5,0

При малих концентраціях формаліну в ГФС час утворення гелю затягується. Наприклад, в суміші на основі 10 %-ного гіпану при вмісті формаліну 5 % індукційний період становить 25 годин. Із збільшенням вмісту формаліну в суміші швидкість хімічної реакції зростає (гель утворюється через 5 годин при вмісті формаліну 30 %). До певного рівня, який залежить від якості полімера, зростає також міцність гелю. Аналогічно в суміші, приготовленої на

основі 5 %-ного розчину гіпану, при вмісті 30 % формаліну по об’єму індукційний період складає 18 годин, при вмісті формаліну 10 % - 36 годин, а при вмісті формаліну 5 % початок гелеутворення становить 7-8 діб.

Із розбавленням вихідних розчинів полімеру ця залежність набуває більш різкий характер (криві на рис. 5.4) і область оптимальних концентрацій формаліну звужується.

Рисунок 5.4 – Залежність індукційного періоду гелеутворення Ті від вмісту формаліну у ГФС:

1 – ГФС – на основі 10 %-ного гіпану; 2 – ГФС на основі 5 %-ного гіпану

Область оптимальних концентрацій формаліну для ГФС на основі 10 %-ного розчину гіпану при рН=5 виявилась в межах 10 – 30 %, а для сумішей на основі 5 %-ного розчину – в межах 15 – 20 %. При розбавленні вихідних розчинів полімера індукційний період Ті при інших рівних умовах зростає, причому темп збілшення Ті зростає інтенсивніше степені розбавлення розчину.

Оптимальний індукційний період гелеутворення залежить від концентрації вихідного розчину полімера, значення рН середовища, кількості формаліну.

Про вплив рН середовища можна сказати наступне. В сильно кислих середовищах (рН<5) швидкість реакції гелеутворення зростає дуже різко, але утворені гелі нестійкі і протягом 1 – 2 діб випадають в осад. Стійкі гелі в ГФС утворюються при рН=5,0 – 5,2. В кислотних сумішах реакція проходить не швидко до повного припинення.

5.2.2 Вплив температури і тиску на гелеутворення

Як при зберіганні, так і при проведенні промислових робіт в осінньо-зимовий період розчин гіпану піддається дії низьких температур і температурних коливань навколишнього середовища. Вплив цих факторів було вивчено в умовах, близьких до дійсних. Проба 10 %-ного розчину гіпану протягом лютого – березня зберігалась на відкритому повітрі, де температура коливалась від – 20 до + 2о С. При цьому проба багаторазово замерзала і розтоплювалась до текучого стану. В’язкість гіпану після цього знизилась на 25 %. Однак кінетика гелеутворення практично не змінилась, не змінився і індукційний період. При річному зберіганні гіпану в’язкість його знизилась в тих же межах (на 20 – 25 %). Нагрівання гелю на повітрі при температурі 80о С протягом 8 годин не призвело до його руйнуванню.

Індукційний період різко зменшується із збільшенням температури. Для робочої суміші, приготовленої на основі 10 %-ного розчину гіпану і 37 %-ного розчину формальдигіду (10 % по об’єму від об’єма рідини-суміші), початок гелеутворення становить 40 годин при температурі 18о С, 6 годин – при 40о С і лише 10 хвилин при температурі 80о С.

В тадл. 5.1 приведені терміни гелеутворення для деяких типових вмістів ГФС.

Таблиця 5.1 – Терміни гелеутворення в деяких сполуках ГФС

Вихідний продукт |

рН

ГФС |

Терміни гелеутворення, год.

гіпан-1 |

37 %-ний

формалін,

% об. | 10 %-ний

розчин НСl,

% об.

концентра-

ція, % |

вміст, % об.

початок | кінець

10 | 75 | 10 | 15 | 5,0 | 12 | 20

10 | 67 | 20 | 13 | 5,0 | 7 | 15

10 | 58 | 30 | 12 | 5,0 | 5 | 10

5 | 81 | 10 | 9 | 5,0 | 36 | 54

5 | 72 | 20 | 8 | 5,0 | 18 | 40

5 | 63 | 30 | 7 | 5,0 | 18 | 38

Як видно із таблиці, індукційний період гелеутворення для приведених вмістів при температурі 30о С і рН=5,0 становить 5 – 50 годин. При температурі 20о С для тих же вмістів Ті буде знаходитись в межах 15 – 120 годин. Таким чином, при пластовій температурі 22 – 24о С час очікування гелеутворення слід

прийняти не менше 3 діб (72 – 80 годин).

5.2.3 Об’ємні зміни гелю у воді

Гелі ГФС в прісній воді при атмосферному тиску обмежено набухають, збільшуючись в об’ємі до 3 раз. Набухання закінчується в основному в перші 5 місяців, в послідуючому процес затухає, крива набухання вирівнюється. При обмеженні припливу прісної води ця властивість гелю приведе до збільшення степеня закупорки пор, до заповненню при набуханні все нових пор пласта.

В середовищі високо мінералізованої пластової води проходить усадка гелю. Протягом перших 10 – 15 діб гель ущільнюється, далі процес стабілізується. Усадка гелю запобігається введенням в суміш рідкого скла до 5 % по об’єму.

Введення рідкого скла значно підвищує міцність гелю, перетворюючи його в пружню, міцну масу, яка нагадує тверду резину. Практично введення рідкого скла може знадобитися лише при ізоляції припливу води, тобто при усуненні дефектів цементного кільця.

5.2.4 Придушення реакції гелеутворення в ГФС

При виникненні непередбачених обставин – різкому зменшенні приймальності пласта і передчасній закупорці пор під час закачуванні ГФС, виникненні аварійної ситуації (поломка насосно-компресорних труб, вихід із ладу техніки і ін.) – операція оброблення пласта може бути відложена.