Эмульсионный состав для обработки скважин

Эмульсионный состав для обработки скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИспблЙование: состав используют для. промывки, глушения консервации,ск&а- , жин,а takike для НровёДёЧЙя пёрфо аЦйонных работ в скважинах, Достав позёбляет повысить г1лотйо :Тьй(гҐааДп ний удовл таорнлтёлШйх /t x ofldhis CKtix показатёл ей до температуры 1рО° С. Последббательно смгещивают 120 г (t2 мае. %) газового конденсата, 3 г (0,3 мае. %) Мупьгатора - кислбты шербтного жира, содержащиеся BV pfxpfle производства ланолина обработаннрй трйэтаноламйнрм и 877 г раствора хлорида, содержацего 340 г (34 мас.%)хлорида кальция и537г 3,7мас.%} воды. Перемешивают 1.5 мин. Образуется эмульсия с плотностью1300 кг/м3. 1 табл.

„„ 1Ц„„ 1808859 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s С 09 К 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 Изобретение относится к нефтегазодо- Плотность раствора хлорида кальция — - Я бывающей отрасли промышленности, в . 1380-1430 кг/м, плотность эмульсии— частности к промывке, глушению и консер- .. 1300-1320 кг/м; з вации скважин, а также проведеййю перфо- - . B. качестве углеводородной жидкости рационных работ в скважинах; . .,: .::: . . используют газовый кондейсат дизельное

Целью изобретения является повыше- . топливо(ГОСТ305-82). ние. плотности состава при сохранении ..-,., Эмульгатор йспользуЮТ по ТУ 10-191-., удовлетворительных технологических пока- :... — 032-01-86. Его окончательный состав не вызателей при температурах до100 С.: явлен. Известно, чтО в составе Кисй0т

Поставленная:цель достйгается извест- .. шерстного жира идентифицированО 78 наиным составом,, содержащим углеводород- менований карбоновых кислот с тремя групную жидкость, хлорид кальция, эмульгатор . "пами разветвлейности с преобладанием . и воду, согласно изобретению он в качеСтве * разветвленных изо- и айтеизо-кислот. Столь эмульгатора содержит отход производства: же многообразен состав лайолийа, частйчно ланолина-кислоты шерстного жира, обрабо- присутствующего в отходе и содержащего танного триэтаноламином при следующем:: углеводороды и спирты. Указанные компосоотношениикомпонентов, мас. : .. нентыобработанытехническимтриэтайолаУглеводородная жидкость 12-16 мином (ТУ 6- 02-916=79) в соотношении 4:

Кислоты шерстного жира,: 1. Полученный реагент представляет собой обработанные триэтано- однородную густую вязкую массу темно-коламином 0,3-0,5 ричневого цвета.

Хлорид кальция 34 — 36 Хлорид кальция используют по ГОСТ

Вода Остальное 4460- 77. (21) 4892549/03 (22) 19.12.90 (46) 15.04.93. Бюл; М 14 (71) Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов (72) Д.Ф.Матвеев:; -А.З;Саушин, Ю.M.6àñàpbirvv; Е;Н.Рылов, АП,Артамохий, В.Г.Перфильев, В.А.Алчийов"и l0.H. Öèáèçoâ (56) Авторское свидетельство СССР . hL 985019, кл. C 09 К 7/06, 1981. (54) ЭМУЛЬСИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ 06РАБОТКИ СКВАЖИН (57) Использование . состав используют для промывки, глушенИя и "койсервации сква2жин, а также для проведения nepgopaциой-. йых работ в скважинах. Состав позволяет повысить плотность состава при сохране= сии удовлетворительных:тйхноло ических показателей до температуры 1ОО C. Последовательно смешивают 120 г (t2 мас. ) газового конденсата, 3 г(0,3 Mac. %) эмульгатора — кислоты шерстного жира; содержащиеся -в отходе производства ланолина обработайной триэтаноламином и 877 r раствора хлорида, содержащего 340 r (34 мас. g хлорида кальция и 537 г(53.7 мас.%) воды. Перемешивают 15 мий. Образуется эмульсия с плотностью 1300 кг/мз. 1 табл. Ф

1808859

Применение отхода производства ланолина — кислот шерстного жира, обработанных триэтаноламином в заявляемых пределах с целью повышения плотности эмульсии при сохранении удовлетворительных технологических показателей при температурах до 100 С не выявлено по имеющимся источникам известности.

Известно применение указанного эмульгатора для приготовления эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей при обработке металлов давлением и в качестве антикоррозионных добавок к ним (см. ТУ

10 — 191 — 032 — 01 — 86).

Заявляемый состав, обладает существенными отличиями.

Гидрофобные эмульсии представляют собой полидисперсные системы, внешней (дисперсионной) средой которых является углеводородная жидкость, а внутренней (дисперсной) фазой — вода или водные растворы солей, кислот, щелочей.

Для придания систем устойчивости в ее состав входит эмульгатор, от вида которого зависит тип эмульсии и ее свойства, Характер поведения частиц в дисперсных системах определяется их размером и разностью плотностей частиц и среды. Чем больше разница между плотностью внутренней (водной) фазы гидрофобной эмульсии и внешней (углеводородной) средой, тем менее устой чивы эмульсии, т. к, усиливается процесс седиментации частиц внутренней фазы, В стабилизации гидрофобных эмульсий основную роль играет эмульгатор — поверхностно-активное вещество, способное снизить межфазное поверхностное натяжение на границе углеводородная жидкость — водная фаза таким образом, чтобы при интенсивном перемешивании частицы водной фазы стремились образовать капельки в углеводородной среде, При этом эмульгатор несет наибольшую ответственность за тип, устойчивость и структурна-механические показатели эмульсии, В адсорбционных слоях молекулы ПАВ ориентируются полярными группами в сторону полярной среды (водной фазы), а гидрофобной неполярной частью — в сторону менее полярной среды (углеводородной жидкости).

При определенной концентрации эмульгатора капельки водной фазы оказываются сплошь покрытыми углеводородными участками молекул ПАВ, создается механически прочная оболочка вокруг капелек (структурно-механический барьер), которая препятствует слиянию капелек (коалесценции).

Стабилизирующая удерживающая способность эмульгаторов различна. Этим обьясняется тот факт, что некоторые эмульгBTQpbl образуют устойчивые эмульсии только с водными растворами небольшой плотности, например, эмульгатор по прототипу. Этот эмульгатор, взятый в количестве

0,5-1,0 мас. %, способен стабилизировать гидрофобные эмульсии, содержащие водную фазу с 3,4 — 3,6 мас. % хлорида кальция, Повышение концентрации хлорида кальция до 4 мас, % снижает устойчивость эмульсии при температуре 100 С на 10 %, Объясняется это слабой разветвленностью углеводородной цепи и недостаточной химико- . физической связью эмульгатора с водной фазой.

В предлагаемом составе эмульгатор— кислоты шерстного жира, обработанные

20 триэтаноламином, содержит амины (вторичные и третичные), а также радикалы карбоновых кислот с различной длиной и разветвленностью углеводородной цепи.

Аминогоуппа способствует снижению поверхностного натяжения, а атом азота в ней может образовывать комплексные соединения с анионами водной фазы, например с хлор-ионом, усиливая структурный фактор, повь|шая стабильность адсорбцион30 ного слоя на межфазной границе.

Наличие в эмульгаторе гидроксильных групп (ОН ) способствует возникновению сил электростатического притяжения между эмульгатором и водной фазой, содержащей положительные катиониты водорода (Н ) и кальция (Са ), что также повышает стабиль2 ность эмульсий, причем увеличение концентрации кальция во внутренней фазе способствует усилению сил электростатиче40 ского притяжения, Обработка призабойной зоны пласта эмульсионным составом с повышенной KQHцентрацией хлорида кальция способствует сохранению фильтрационной характери45 стики пласта; так как снижает адсорбцию слабосвязанной воды на поверхности пла.стовой породы, тем самым уменьшая ее набуемость

Проведены лабораторные исследования известного и предлагаемого эмульсионных составов.

Пример, Для приготовления 1 кг эмульсии последовательно смешивают

120 кг (12 мас. %) газового конденсата (или

159,4 мл при плотности 753 кг/м ), 3 г (0,3 мас, %) эмульгатора — кислоты шерстного жира, обработанной триэтаноламином, предварительно подогретого до 30-40 С и

877 г раствора хлорида кальция с плотностью 1380 кг/м (340 г, 34 мас. %) хлорида

1808859 плотность эмульсии и увеличивается ее стойкость без улучшения свойств эмульсии.

При большой концентрации углеводородной фазы раствор эмульгатора оказывается менее концентрированным, что затрудняет адсорбцию эмульгатора из него на межфазную повеРхность и снижает силы адсорбции.

При концентрации эмульгаторов в эмульсии менее 0 3 мас. % получаются неустойчивые эмульсИи, т. к. взятого количест50

55 кальция и 537 г (53,7 мас. %) воды . Образующуюся смесь перемешивают в течение

15 мин со скоростью 1700-1900 об/мин, Образовавшаяся эмульсия имеет плотность

1300 кг/м, устойчива при температуре 20 С 5 в течение 70 ч„при 100 С вЂ” 2,2 ч. Последующие составы пооперационно готовят аналогичным образом.

Плотность эмульсии замеряли пикнометром при температуре 20 С. Устойчи- 10 вость эмульсии определяли визуально по. времени начала разложения на составляющие компоненты.

Действие в составе эмульсии газового конденсата, дизельного топлива равнознач- 15 ное. Предельное динамическое и статическое напряжение сдвига определяли й; ротационном вискозиметре В СН-З.

Полученные данные сведены в таблицу. 20

Исходя из данных таблицы видно, что применение состава 9 нецелесообразно, так как при высокой плотности он обладает пониженной устойчивостью; применение состава 10 нецелесообразно, так как повы- 25 шение концентрации углеводородной фазы в эмульсии приводит к снижению плотности, а устойчивость не увеличивается, применение состава 11 нецелесообразно, так как он имеет низкую устойчивость; приме- 30 нение состава 12 нецелесообразно, так как получается вязкая нетекучая масса, трудно транспортируемая по трубам; применение состава 13 нецелесообразно ввиду пониженной плотности: применение состава 14 35 нецелесообразно, так как увеличение концентрации хлорида кальция до 37 мас. % не повышает плотности эмульсии и не улучшает ее технологические показатели.

Содержание в составе эмульсии углево- 40 дородной жидкости в количестве менее 12% нецелесообразно, т, к, проявляется влияние электростатических сил отталкивания и сни.жается скорость адсорбции эмульгатора в межфазном слое, что делает эмульсии ме- 45 нее устойчивыми, Содержание в составе эмульсий угле-водородной жидкости в количестве более

16 мас. нецелесообразно, т. к. снижается ва эмульгатора недостаточно для того, чтобы образовать на капельках электролита сплошной защитный слой из адсорбированных молекул эмульгатора. Часть поверхности остается без защитного слоя и со временем молекулы коагулируют, а в конечном итоге эмульсия, разрушается.

Содержание в составе эмульсии эмульгатора в количестве более 0,5 мас, % нецелесообразно, т, к, резко повышается условная вязкость, эмульсия нетекуча, Практическое применение таких эмульсий затруднено, увеличиваются энергетические расходы на перекачку ее по трубам. К тому же увеличение концентрации, эмульгатора выше 0,5 мас. % не приводит к значительному увеличению плотностй и является экономически нецелесообразным.

Содержание в составе эмульсии хлорида кальция в количестве менее 34 мас. % нецелесообразно, т. к. плотность эмульсии снижается (менее 1300 кг/мз), Содержание в составе эмульсии хлорида кальция в количестве более 36 мас. нецелесообразно, т, к. не приводит к ловышению плотности и улучшению технологических показателей.

Предлагается эмульсионный состав для . обработки скважин с повышенной по сравнению с прототипом плотностью на 32-35% при сохранении технологических показателей до температуры 100 С.

Состав, имея. повышенную плотность (более 1300 кг/м ), не содержит твердой фазы, в качестве внешней среды имеет углеводородную жидкость, обладает пониженной коррозионной активностью ввиду высоких ингибирующих свойств эмульгатора.

Использование при обработке продуктивного пласта гидрофобных эмульсий с повышенной плотностью вместо глинистых растворов на водной основе или эмульсионных с твердой фазой предотвращает поглощение промывочной жидкости продуктивным пластом, кольматацию его пор твердыми частицами, исключает контакт посторонней воды с пластовой, сохраняя фильтрационные характеристики призабойНОЙ ЗОНЫ.

Увеличение концентрации хлорида кальция способствует ослаблению адсорбции слабо связанной воды на поверхности пластовой породы, снижению набухаемости породы и сохранению фильтрационной характеристики призабойной .Зоны, Формула изобретения

Эмульсионный состав для обработки скважин, содержащий углеводородную жидкость, хлорид кальция, эмульгатор и воду,. отличающийся тем, что, с целью

1808859

0,3-0,5

34-36

Остальное.

Состав, об.

Седиментационная устойчивость, ч

Плотность кг/см

Предельное динамическое напряжен. сдвига, дПа при

20 С

Пре-. дельн. статическое напряжение сдвига (10 мин.), дПа, IlP ItI

20 С

Компонент

Пример при

100 С при

20 С

2,0

0,6

980

371

32,3

3,4

80,0

980

1,8

0,6

34,6

372 .

4,0

79,4

1290

0,6

0,6

49,4

0,3

1300 70

492

2,2

46,7

53,7

502

48,1

1309 . 71

0,3

2,4

53,7 повышения плотности состава при сохранении удовлетворительных технологических показателей при температурах до 100 С, он в качестве эмульгатора содержит отход производства ланолина †. кислоты шерстного 5 жира, обработанный триэтаноламином, при следующем соотношении компонентов, мас. :

Газовый конденсат

Змульгатор — натриевые соли диэфиров сульфоянтарной кислотй и алкилоламидов насыщенных кислот Сп — Czo

Хлорид кальция

Вода

Газовый конденсат

Эмульгатор — натриевые соли дйэфиров сульфоянтарной кислоты vi алкилоламидов насыщенных кислот С у-С2о

Хлорид кальция

Вода

Газовый конденсат

Эмульгатор — натриевые соли диэфиров сульфоянтарной кислоты и алкилоламидов насыщенных кислот Сл-Cgo

Хлорид кальция

Вода

Газовый конденсат

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Хлорид кальция

Вода

Дизельное топливо

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Хлорид кальция

Вода

Углеводородная жидкость 12-16

Отход производства ланолина кислОты шерстного жира, обработанный триэтаноламином

Хлорид кальция

Вода

1808859

Состав, об.%

Предел ьн. статическое напряжение сдвига (10 мин.), дПа, при

20 С

Предельное динамическое напряжен. сдвига, дПа при

200С

Плотность кг/см

Компонент

Пример при

100 С при

20ОС

795

3,1

70,5

135

0,5

1325

47,5

532

54,2

3,0

127

1308

0,4

51,6

58,3

- 3,1

645

130

1317

0,4

50,6

1322

30,2

2,0

392

0,4

1314

52,6

10

3,1 130

32,5

403

0,4

47,6

1307

5,0 0,25

29,2

352

0,2

50,8

160

1315

3,2

0,6

50,4

Дизельное топливо

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Хлорид кальция

Вода

Газовый конденсат

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Хлорид кальция

Вода

Дизельное топливо

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Хлорид кальция

Вода

Газовый конденсат

Змульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Хлорид кальция

Вода

Дизельное топливо

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтайол амином

Хлорид кальция

Вода

Газовый конденсат

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Хлорид кальция

Вода

Дизельное топливо

Змульгатор — кислоты шерстного жира,-.обработанные триэтаноламино

Хлорид кальция

Во а

Продолжение таблицы

Седиментационная устойчивость, ч

1808859

Продолжение таблицы

Составитель Д. Матвеев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н. Гунько

РедаК1Ор

Заказ 1257, Тираж Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Моска . к-ЗБ, Рлугнсквя наб., 4/5

ПфоиЗводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101