Гидрофобная эмульсия
Иллюстрации
Показать всеИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к многоцелевым технологическим жидкостям, и может быть использовано при первичном и вторичном вскрытии, гидроразрыве пласта, блокировке наиболее проницаемых участков продуктивного и водоносного пластов, глушении и консервации скважин, в качестве надпакерной жидкости в условиях комплексного воздействия высоких температур, давления и содержании кислых газов. Гидрофобная эмульсия, включающая углеводородную и водную фазы, содержит, об.%: в качестве водной фазы - водно-аммиачный раствор смеси одно- и двухвалентной солей азотной кислоты 57,0-70,0, дополнительно - аминоспирт 0,1-5,0, в качестве углеводородной фазы - компаунд из отработанных автомобильных масел остальное. Состав является универсальным по назначению, не содержит твердой фазы и может быть использован на любом нефтяном или газовом месторождении. Техническим результатом является повышение устойчивости к комплексному термобарическому воздействию и агрессии кислых газов, снижение коррозийной активности, защита подземного оборудования от водородного охрупчивания. 2 табл.
Реферат
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к многоцелевым технологическим жидкостям, и может быть использовано при первичном и вторичном вскрытии, гидроразрыве пласта, блокировке наиболее проницаемых участков продуктивного и водоносного пластов, глушении и консервации скважин, в качестве надпакерной жидкости в условиях комплексного воздействия высоких температур, давления и содержании кислых газов.
Известен ряд технических решений по созданию рецептур технологических жидкостей на основе гидрофобных эмульсий. Так, в а.с. СССР №1629308, МПК 5 С 09 К 7/02 «Инвертная эмульсия для глушения и заканчивания скважин» приведены эмульсионные растворы со значительным количественным содержанием твердой фазы, соизмеримым с углеводородной. Несмотря на это, они имеют сравнительно низкую плотность. По своей природе системы, содержащие твердую фазу, являются седиментационно-неустойчивыми. Твердая фаза под комплексным термобарическим воздействием и влиянием кислых газов будет выпадать в осадок на забое скважины, снижая тем самым проницаемость призабойной зоны пласта. По мере седиментации произойдет изменение агрегатного состояния всей системы - расслоение эмульсии. Водная фаза состава, представленная раствором хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, не содержит ингибитора коррозии, что приведет в случае расслоения эмульсии к интенсивному коррозионому износу и водородному охрупчиванию подземного оборудования.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является жидкость глушения нефтегазовой скважины пат. РФ №2190657, МПК 7 С 09 К 7/06. К недостаткам жидкости глушения следует отнести низкую плотность и термостойкость (до 90°С), отсутствие нейтрализатора кислых газов, высокую коррозионную активность и охрупчивание металла при расслоении эмульсии.
Задачей изобретения является разработка рецептуры гидрофобной эмульсии, не содержащей твердой фазы, устойчивой к комплексному термобарическому воздействию и агрессии кислых газов, имеющей низкую коррозионную активность, защищающей подземное оборудование от водородного охрупчивания и обладающей нейтрализующей способностью по отношению к сероводороду и углекислому газу.
Для достижения поставленной задачи гидрофобная эмульсия наряду с углеводородной и водной фазами содержит водорастворимый органический нейтрализатор сероводорода и углекислого газа из класса аминоспиртов при следующем соотношении компонентов, об.%:
Водная фаза | 57,0-70,0 |
Аминоспирт | 0,1-5,0 |
Углеводородная фаза | остальное |
Приготовление гидрофобной эмульсии заключается в диспергировании водной фазы и углеводородной с добавлением необходимого количества нейтрализатора кислых газов. Следует учитывать, что при увеличении концентрации водной фазы выше 70 об.% электро- и термостабильность эмульсии резко снижаются вплоть до разрушения в течение 2-х часов при температуре 90°С. Увеличение концентрации аминоспирта выше 5,0 об.% аналогично влияет на стойкость эмульсии к разрушению.
Для приготовления гидрофобной эмульсии в качестве углеводородной фазы используется компаунд из отработанных автомобильных масел (УВК), имеющий следующие характеристики: плотность 890-910 кг/м3, содержание воды/механических примесей ≤4,0/0,2% мас., Ткип ≥150°С, Твсп ≥120°C, динамическая вязкость при 25°С≥50 мПа·с. Водная фаза предлагаемой гидрофобной эмульсии представляет собой водно-аммиачный раствор смеси одно- и двухвалентной солей азотной кислоты (ЖБТФА) и имеет плотность до 1600 кг/м3. В качестве нейтрализатора кислых газов используется аминоспирт, например диэтаноламин.
Пример. Необходимо приготовить гидрофобную эмульсию (табл. 1), не содержащую твердой фазы и обладающую нейтрализующей способностью по отношению к кислым газам. Для этого готовится водная фаза посредством растворения солей азотной кислоты в водном растворе аммиака, Далее расчетное количество ЖБТФА диспергируется в УВК и добавляется до 5,0 об.% аминоспирта, например, диэтаноламин (ДЭА) по ТУ 6-02-2652-91.
Контроль технологических параметров приготовленных составов осуществляли согласно стандартным методикам контроля качества буровых растворов (табл. 2). Испытание коррозионной активности и устойчивости к комплексному термобарическому воздействию проводили в среде пластового флюида Астраханского ГКМ, содержащего 25% сероводорода и 20% углекислого газа. Продолжительность испытаний составляла 30 суток при температуре 95°С и давлении 6,5 МПа. Для определения коррозионного воздействия использовали плоские образцы-свидетели, изготовленные из стали Ст.20. Скорость коррозии рассчитывали по формуле 1:
где U кор. - скорость коррозии, мм/год;
Δm - потеря массы образца, г;
S - площадь поверхности образца, см;
t - время экспонирования, ч.
Для оценки водородного охрупчивания стали по величине остаточной пластичности использовали проволочные образцы диаметром 2,5 мм из проволоки СВ08А. Величину остаточной пластичности определяли по формуле 2:
где Q - величина остаточной пластичности,%;
n - число гибов проволочных образцов после испытания;
n0 - исходное число гибов.
Предлагаемая гидрофобная эмульсия может быть использована на любом нефтяном или газовом месторождении в различных технологических процессах, в частности при борьбе с поступлением воды к забою скважины, негерметичностью подземного оборудования, при проходке глинистых и рапоносных горизонтов, заканчивании и глушении скважин.
Главным критерием при создании гидрофобной эмульсии была устойчивость ее к агрессивному воздействию кислых газов и возможность их нейтрализации в условия высоких пластовых температуры и давления.
Достоинством гидрофобной эмульсии является отсутствие в ее составе твердой фазы, которая отрицательно влияет на проницаемость продуктивного коллектора, а при седиментации приводит к снижению плотности технологической жидкости, прихвату труб и другим видам осложнений.
Преимуществом выбранной в качестве углеводородной основы смеси отработанных автомобильных масел являются хорошие эмульгирующие свойства, наличие в составе автомобильных масел ингибиторов коррозии, антиокислительных, депрессорных и полимерных присадок, что позволяет отказаться от дополнительных закупок дорогостоящих реагентов. Кроме того, решается вопрос повторного использования отходов производства внутри предприятия, что является экономически и экологически выгодным.
Использование разработанной гидрофобной эмульсии позволяет решать широкий круг задач от заканчивания до ремонта скважин, используя одну, универсальную по назначению, технологическую жидкость.
Таблица 1 | |||
№ | Состав гидрофобной эмульсии, об. % | ||
ЖБТФА | УВК | ДЭА | |
1 | 70,0 | 30,0 | 0 |
2 | 65,0 | 35,0 | 0 |
3 | 60,0 | 40,0 | 0 |
4 | 69,9 | 30,0 | 0,1 |
5 | 64,9 | 35,0 | 0,1 |
6 | 59,9 | 40,0 | 0,1 |
7 | 69,3 | 29,7 | 1,0 |
8 | 64,4 | 34,7 | 1,0 |
9 | 59,4 | 39,6 | 1,0 |
10 | 67,9 | 29,1 | 3,0 |
11 | 63,1 | 34,0 | 3,0 |
12 | 58,2 | 38,8 | 3,0 |
13 | 66,5 | 28,5 | 5,0 |
14 | 61,8 | 33,3 | 5,0 |
15 | 57,0 | 38,0 | 5,0 |
Прототип: патент РФ №2190657 | |||
16 | ДТ - 26, CaCl2 - 70, Нефтенол НЗ - 4 (% об.) | ||
17 | ДТ - 34, CaCl2 - 62, Нефтенол НЗ - 4 (% об.) |
Примечание: отклонение концентрации реагентов от указанных в таблице приводит к расслоению эмульсии.
Таблица 2 | ||||||
№ | Плотность, кг/м3 | Вязкость динамическая при 25/95°С, мПа*с | Электростабильность, В | Фильтрация, см3 30 мин. | Скорость коррозии, мм/год | Остаточная пластичность, % |
1 | 1387 | 5770/1020 | 330 | 0 | 0,00181 | 100 |
2 | 1352 | 4870/1010 | 400 | 0 | 0,00119 | 100 |
3 | 1316 | 2430/870 | 460 | 0 | 0,00156 | 100 |
4 | 1386 | 5760/1010 | 326 | 0 | 0,00190 | 100 |
5 | 1351 | 4860/1000 | 394 | 0 | 0,00122 | 100 |
6 | 1315 | 2420/870 | 460 | 0 | 0,00220 | 100 |
7 | 1384 | 5740/990 | 310 | 0 | 0,00198 | 100 |
8 | 1349 | 4760/980 | 380 | 0,5 | 0,00152 | 100 |
9 | 1314 | 2400/860 | 450 | 1,0 | 0,00142 | 100 |
10 | 1378 | 5550/960 | 280 | 1,0 | 0,00252 | 100 |
11 | 1344 | 4340/840 | 340 | 2,0 | 0,00245 | 100 |
12 | 1309 | 2280/820 | 360 | 4,0 | 0,00221 | 100 |
13 | 1372 | 4520/780 | 240 | 4,5 | 0,00385 | 100 |
14 | 1338 | 3860/640 | 280 | 6,0 | 0,00306 | 100 |
15 | 1305 | 1980/620 | 290 | 9,0 | 0,02540 | 100 |
16 | 1168 | Вязкость условная, с 36 | 400 | Нет данных | ||
17 | 1128 | Вязкость условная, с 26 | 440 |
Гидрофобная эмульсия, включающая водную и углеводородную фазы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водорастворимый органический нейтрализатор кислых газов из класса аминоспиртов, водная фаза содержит водно-аммиачный раствор смеси одно- и двухвалентной солей азотной кислоты, а в качестве углеводородной фазы используют компаунд из отработанных автомобильных масел при следующем соотношении компонентов, об.%:
Водная фаза | 57,0-70,0 |
Аминоспирт | 0,1-5,0 |
Углеводородная фаза | Остальное |