181056. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vízzáró és kőzetszilárdító hidrogélt szolgáltató, gázzal kezelt, akrilbázisú vizes rendszerek injektálására
3 1810.56 4 folyékony gélképző rendszer ellenőrizhetetlen sebességgel, de minden esetben a szükségesnél lényegesen lassabban képez szilárd gélt. Tekintettel arra, hogy a bányászatban sok esetben (például a vízbetörés megakadályozása vagy a beáramló víz kizárása céljából) alapvetően fontos, hogy a szilárd gél gyorsan és pontosan ismert idő alatt kialakuljon, a hagyományos injektálási technológia módosítására van szükség. Az injektálás utáni gyors (esetenként azonnali) gélképződés csak akkor biztosítható, ha gondoskodunk arról, hogy a kőzetrétegbe injektált rendszer csupán annyi oldott molekuláris oxigént tartalmazzon, ami a rendszer tárolásakor vagy a megfelelő távolság megtételéig (illetve a vízadó réteg eléréséig) még éppen elegendő a gélesedés megakadályozására; azaz fölösleges oxigén ne legyen jelen a rendszerben. A találmány ennek a műszaki feladatnak a technológiai megoldására vonatkozik. Azt tapasztaltuk, hogy a vizes gélképző rendszer oxigén-koncentrációját a rendszer stabilitása és a gélképzés sebessége szempontjából egyaránt optimális értékre állíthatjuk be akkor, ha az oxigénnel végzett telítést térben és/vagy időben elválasztjuk az injektálási művelettől. A találmány értelmében a következőképpen járunk el: a) Amennyiben kb. 20 percnél nagyobb gélesedési idejű vizes gélképző rendszert kívánunk injektálni, az injektálásra kerülő folyadékot tartalmazó tartály elé gázkezelő tartályt iktatunk, és a vizes gélképző rendszert kizárólag a gázkezelő tartályban kezeljük oxigénnel vagy oxigéntartalmú gázzal (célszerűen levegővel). Ha az injektálást bányában végezzük, folyadéktartályokként célszerűen csilléket használunk fel. A vizes gélképző rendszert tiszta, alul zárt (folyadéktömör) csillékbe töltjük, és a tárolás során valamennyi csillébe oxigéngázt vagy oxigéntartalmú gázelegyet (célszerűen levegőt) buborékoltatunk. A vizes gélképző rendszer felhasználásakor az első csilléből kiemeljük a buborékoltató csövet, majd rövid (0,5—2 perces) várakozási idő után (amikor a nagyméretű gázbuborékok már elhagyták a rendszert) behelyezzük az injektor szívórészét, és megindítjuk a folyadék injektálását. Ezzel a művelettel a gázkezelést térben és időben egyaránt elválasztottuk az injektálástól. Megjegyezzük, hogy ha a vizes gélképző rendszer viszkozitásnövelő segédanyagot tartalmaz, a közölt 0,5-2 percnél hosszabb várakozási időre van szükség az injektálás megkezdése előtt. A csillében lévő gélképző oldat a várakozási idő elteltével még elegendő oldott oxigént tartalmaz ahhoz, hogy az injektálás folyamán ne dermedjen be, ugyanakkor azonban a kőzetrétegbe injektált rendszer oxigén-telítettsége rövid idő alatt megszűnik, azaz a kőzetrétegben gyorsan kialakul a vízzáró hidrogél. Közvetlenül az első csille kiürülése előtt a második csilléből emeljük ki a buborékoltató csövet, és rövid (0,5-2 perces) várakozási idő után megkezdjük a második csille tartalmának injektálását. Az injektálandó folyadékot rendszerint folyamatosan áramoltatjuk. Ezt a műveletsort a kívánt oldat- vagy zagymennyiség beinjektálásáig folytatjuk. b) Egy másik eljárásmód szerint - amely speciálisan oldatok injektálására alkalmas — a vizes gélképző oldatot ugyanabban a tartályban telítjük oxigénnel vagy oxigéntartalmú gázzal, mint ahonnan "äz ojdatot az injektorba szivattyúzzuk, a szivattyú szívócsonkját azonban kb. 10—100 /im pórusméretű diafragmával elválasztjuk az oldat többi részétől. Ebben az esetben tehát az injektálást és a gázkezelést térben választjuk el egymástól. A diafragmán csak a pórusméret által meghatározott méretű gázbuborékok juthatnak keresztül. Minthogy ezek a gázbuborékok rendkívül aprók, az injektorba kerülő oldatban a nagy nyomás hatására feloldódó többlet-oxigénmennyiség elhanyagolhatóan csekély lesz. azaz a gélesedési idő gyakorlatilag nem hosszabbodik meg. Ez az eljárásmód bármilyen gélesedési idejű vizes gélképző oldat esetén alkalmazható. Ezt az eljárásmódot előnyösen viszonylag kis (20 percnél rövidebb) gélesedési idejű oldatok injektálásakor alkalmazzuk; a hosszabb gélesedési idejű oldatok injektálása ugyanis az előzőekben ismertetett, kevésbé eszközigényes módszerrel is megfelelő eredménnyel megoldható. Bányában végzett műveletek esetén folyadéktartályként ebben az esetben is használhatunk csilléket. A csillékbe töltött oldatot célszerűen intenzíven keverjük, vagy megfelelő fúvóka segítségével érjük el, hogy a bevezetett gáz finom buborékok formájában diszpergálódjék a folyadékban, és a nagyméretű gázbuborékok könnyen eltávozhassanak. Diafragma helyett térelválasztó lapot is alkalmazhatunk, amely a tartály aljától számított 5-30 cm-ig nyúlik a tartályba. Ekkor a szivattyú szívócsonkjához csak az 5—30 cm magas alsó folyadékréteg juthat el, amely — a fajsúlykülönbség miatt - nagyméretű gázbuborékokat nem tartalmaz. Ebben az esetben az injektálást zagyokon is elvégezhetjük. c) Az oxigénes kezelést és az injektálást időben is elválaszthatjuk egymástól. Ekkor úgy járunk el, hogy a gázkezelést ugyanabban a tartályban végezzük, mint ahonnan a rendszert az injektorba szivattyúzzuk, a két műveletet azonban váltakozva hajijuk végre. A vizes gélképző oldatba vagy zagyba 1-2 percig oxigéngázt vagy oxigéntartalmú gázelegyet vezetünk, a gázbevezetést leállítjuk, 0,5—2 perc elteltével megindítjuk a szivattyúzást, és a szivattyúzást legföljebb a vizes gélképző rendszer gélesedési idejének feléig folytatjuk. Ekkor a szivattyúzást leállítjuk, a vizes gélképző oldatba vagy zagyba ismét 1—3 percig oxigéngázt vagy oxigéntartalmú gázelegyet vezetünk, majd a gázbevezetést leállítjuk. 0,5-2 perc elteltével ismét megindítjuk a szivattyúzást, amit szintén a rendszer gélesedési idejének legföljebb feléig folytatunk. Ezzel a művelettel biztosíthatjuk, hogy a tartályban (bányában végzett műveletek esetén előnyösen csillében) lévő vizes gélképző rendszer a tárolás során nem dermed be, ugyanakkor azonban az injektorba továbbított oldat vagy zagy nem tartalmaz fölösleges oxigént. Ez az eljárás kb. 5 percnél, célszerűen kb. 10 percnél hosszabb gélesedési idejű vizes gélképző rendszerrel valósítható meg. Az eljárás külön előnye, hogy megfelelő időprogram beállításával igen könnyen automatizálható. Miként az előzőekből is kitűnik, a találmány szerinti a) és c) eljárásváltozatot, sőt térelválasztó elem 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
