Пенообразующий состав для освоения и промывки скважин и способ его применения

Пенообразующий состав для освоения и промывки скважин и способ его применения

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к пеннобразующим составам, и предназначено для освоения и промывки скважин, а также очистки призабойной зоны пласта от загрязнений.

Известен способ вскрытия продуктивного пласта в скважине, включающий приготовление пены путем ввода газа в раствор пенообразователя, причем ввод газа осуществляется в зоне перфорации за счет химического взаимодействия нитрита натрия, хлорида аммония и органической кислоты, при этом органическую кислоту вводят в зону перфорации при помощи специального контейнера (а.с. СССР №1273508, Е 21 В 43/00, 30.11.1986).

Недостатками данного способа является:

а) при применении сульфаминовой, лимонной или уксусной кислоты, даже в очень незначительных количествах, снижается РН среды (рН≤ 2), при этом окислительно-восстановительная реакция между нитритом натрия и хлоридом аммония идет с выделением не только азота, но также и окислов азота, в т.ч. диоксида азота (бурого газа), под действием которого происходит быстрая коррозия внутрискважинного оборудования и эксплуатационной колонны. Выделение диоксида азота в скважине может также привести к отравлению рабочего персонала при реализации технологии освоения скважин;

б) кислота подается в зону перфорации при помощи контейнера, т.е. отдельно от пенообразующего состава, т.к. газовыделение и образование пены происходит при смешивании исходных компонентов с кислотой при любых положительных температурах, что затрудняет технологию проведения работ по освоению скважины и очистке призабойной зоны пласта от загрязнений.

Наиболее близкими аналогами являются пенообразующий состав для освоения и промывки скважин, включающий, маc.%: хлористый аммоний 0-41,0, нитрит натрия 12,1-58,7, инициатор реакции 0,2-24,3, поверхностно-активное вещество ПАВ 0,1-1,5, карбоксиметилцеллюлозу или полиакриламид 0,1-1,5 и воду остальное, и способ освоения и промывки скважин и очистки призабойной зоны пласта от загрязнений, включающий закачку данного пенообразующего состава, продавку его в пласт или до забоя, закрытие скважины, выдержку для генерации азота и образования пены, затем пуск скважины на самоизлив (патент РФ №20085567, С 09 К 7/08, 27.07.1997).

Техническим результатом изобретения является создание пенообразующего состава для освоения и промывки скважин, обладающего способностью регулировать процесс окислительно-восстановительной реакции между нитритом натрия и хлористым аммонием - хлоридом аммония с целью максимального исключения образования окислов азота, упрощение приготовления рабочих составов для реализации технологии.

Пенообразующий состав для освоения и промывки скважин, включающий хлористый аммоний, нитрит натрия, инициатор реакции, поверхностно-активное вещество ПАВ и воду, в качестве инициатора реакции и ПАВ содержит алкилфосфат "Химеко" при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлористый аммоний 5,0-28,0, нитрит натрия 5,0-28,0, алкилфосфат "Химеко" 0,5-5,0, вода остальное.

В способе освоения и промывки скважин и очистки призабойной зоны пласта от загрязнений, включающем закачку пенообразующего состава, продавку его в пласт или до забоя, закрытие скважины, выдержку для генерации азота и образования пены, затем пуск скважины на самоизлив, используют указанный выше пенообразующий состав, продавку его осуществляют нефтью или минерализованной водой.

Результат достигается введением в состав, содержащий нитрит натрия и хлорид аммония, инициатора реакции и пенообразователя - алкилфосфата "Химеко", представляющего собой смесь моно- и диэфиров алкилфосфорных кислот на основе первичных жирных, окса- и низкомолекулярных спиртов. Алкилфосфат "Химеко" является анионоактивным ПАВ, поэтому в предлагаемом составе он не только инициатор и регулятор реакции выделения азота, но и пенообразователь. Введение данного реагента позволяет выдержать рН в пенообразующем составе в узких пределах (рН 2-3), в результате чего реакция между нитритом натрия и хлористым аммонием идет с преимущественным выделением азота, а так как введенный реагент является пенообразователем, при выделении азота образуется пена.

Технология практического применения предлагаемого пенообразующего состава предусматривает растворение нитрита натрия и хлористого аммония в воде и введение в полученный раствор алкилфосфата "Химеко" с последующей закачкой полученного раствора в скважину. Необходимое условие данной технологии - приготовленный раствор должен быть продавлен нефтью или минерализованной водой в пласт или до забоя, после чего скважина закрывается на реакцию не менее чем на 2 часа. Выделение газа происходит при температуре не ниже 40° С.

Для исследований использовались:

1. Нитрит натрия, NaNO₂, технический, ГОСТ 19906-74, представляет собой белый кристаллический порошок, массовая доля основного вещества не менее 98,5%, растворимость в воде при температуре 20° С - 82,9 г/100 мл.

2. Хлористый аммоний - хлорид аммония, NH₄Cl, ГОСТ 2210-73, представляет собой порошок белого цвета, массовая доля основного вещества не менее 99,6%, растворимость в воде при температуре 20° С - 37,2 г/100 мл.

3. Алкилфосфат "Химеко" представляет собой смесь моно- и диэфиров алкилфосфорных кислот на основе первичных жирных, окса- и низкомолекулярных спиртов, ТУ 400МП "Х-2075-227-001-93", подвижная жидкость от бесцветного до светло коричневого цвета, массовая доля основного вещества не менее 95,0%, при растворении в воде образует полупрозрачный мицеллярный раствор.

Поскольку молярная масса хлористого аммония составляет 53,5 г/моль, а нитрита натрия 69,0 г/моль, то при реакции, описываемой по уравнению:

NH₄Cl+NaNO₂→N₂↑+NaCl+2H₂O

количество нитрита натрия должно быть больше, чем количество хлорида аммония в 1,29 раза. Однако реакция проходит полнее в случае избытка одного из компонентов, поэтому в предлагаемом составе берутся равные концентрации реагентов, что предполагает избыток хлорида аммония. Наименьшие концентрации солей определяются возможностью получения достаточного количества газа для освоения скважины, а максимальные концентрации трудностью растворения солей. Наименьшая концентрация алкилфосфата "Химеко" определяется способностью образовывать пену, а максимальная концентрация определяется экономической целесообразностью.

Примеры приготовления пенообразующих составов

Пример 1

В 89,5 мл воды при перемешивании последовательно растворяли 5,0 г нитрита натрия, 5,0 г хлорида аммония и 0,5 г алкилфосфата "Химеко".

Пример 4

В 64,0 мл воды при перемешивании последовательно растворяли 17,0 г нитрита натрия, 17,0 г хлорида аммония и 2,0 г алкилфосфата "Химеко".

Пример 7

В 39 мл воды при перемешивании последовательно растворяли 28,0 г нитрита натрия, 28,0 г хлорида аммония и 5,0 г алкилфосфата "Химеко".

Пример 10 (известный)

В 54,9 мл воды при перемешивании последовательно растворяли 19,4 г хлорида аммония, 23,6 г нитрита натрия и 2,1 г пенообразователя (сульфанол), после чего в процессе исследования в полученный состав добавлляли 0,029 мас.% сульфаминовой кислоты.

Пример 11 (известный)

В 54,5 мл воды при перемешивании последовательно растворяли 20,0 г хлорида аммония, 23,2 г нитрита натрия и 2,3 г пенообразователя (сульфанол), после чего в процессе исследования в полученный состав добавляли 0,0028 мас.% уксусной кислоты в виде 5%-ного раствора.

Полученные составы исследовались следующим образом.

Приготовленные составы загружались в стеклянный цилиндр, объемом 1 л, последний помещался в водяную баню с температурой 45-95° С, сверху на цилиндр помещался кружок фильтровальной бумаги, чтобы регистрировать выделение двуокиси азота, т.к. при выделении двуокиси азота на бумаге появлялся бурый налет. В процессе прогрева пенообразующего состава начиналось выделение газа и образование пены. В ходе эксперимента определялась кратность пены - отношение объема пены к объему пенообразующего раствора и регистрировалось выделение двуокиси азота. Результаты исследований представлены в таблице.

Таблица
№ п/п	Содержание в пенообразующем составе, мас.%	Температура испытания	Кратность пены	Бурый налет
Хлорид аммония	Нитрит натрия	Алкил-фосфат "Химеко"	Кислота	Сульфанол
1.*	5,0	5,0	0,5	-	-	45	2	нет
2.*	5,0	5,0	0,5	-	-	70	2,5	нет
3.*	5,0	5.0	0,5	-	-	95	3	нет
4.*	17,0	17,0	2,0	-	-	45	7	нет
5.*	17.0	17,0	2,0	-	-	70	8	нет
6.*	17,0	17,0	2,0	-	-	95	10	нет
7.*	28,0	28,0	5,0	-	-	45	10	нет
8.*	28,0	28,0	5,0	-	-	70	12	нет
9.*	28,0	28,0	5,0	-	-	95	15	нет
10.*	19,4	23,6		сульфаминовая 0,029	2,1	45	5	есть
11.*	20,0	23,2		уксусная 0,0028	2,3	95	6	есть
* - содержание воды остальное до 100%

Как следует из представленной таблицы, предлагаемый состав отличается более высокой кратностью пены даже при более низких концентрациях солей и ПАВ (оп 4-6), не выделяет двуокиси азота, а для инициирования реакции не требуется дополнительно вводить кислоту.

Способ освоения и промывки скважин и очистки призабойной зоны пласта от загрязнений включает закачку указанного пенообразующего состава в скважину, продавку его нефтью или минерализованной водой в пласт или до забоя, после чего скважину закрывают и выдерживают для генерации азота и образования пены, а затем пускают скважину на самоизлив.

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет осуществить технический результат, а именно создать эффективный пенообразующий состав для освоения и промывки скважин, а также способ освоения и промывки скважин и очистки призабойной зоны пласта от загрязнений с его применением.

1. Пенообразующий состав для освоения и промывки скважин, включающий хлористый аммоний, нитрит натрия, инициатор реакции, поверхностно-активное вещество (ПАВ) и воду, отличающийся тем, что в качестве инициатора реакции и ПАВ он содержит алкилфосфат “Химеко” при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлориcтый аммоний 5,0-28,0

Нитрит натрия 5,0-28,0

Алкилфосфат “Химеко” 0,5-5,0

Вода Остальное

2. Способ освоения и промывки скважин и очистки призабойной зоны пласта от загрязнений, включающий закачку пенообразующего состава, включающего хлористый аммоний, нитрит натрия, инициатор реакции, ПАВ и воду, продавку его в пласт или до забоя, закрытие скважины, выдержку для генерации азота и образования пены, затем пуск скважины на самоизлив, отличающийся тем, что в качестве указанного пенообразующего состава используют пенообразующий состав по п. 1, продавку его осуществляют нефтью или минерализованной водой.