Состав для приготовления технологических жидкостей для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин

Состав для приготовления технологических жидкостей для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин

Реферат

Изобретение относится к заканчиванию и ремонту нефтяных и газовых скважин для условий аномально высоких пластовых давлений и высоких температур.

На многих месторождениях в силу геологических условий, а также в результате интенсивных режимов разработки, когда на них действует система поддержания пластового давления, существуют аномально высокие градиенты давления порядка 1, 6 и выше. Для таких градиентов за рубежом применяют высококонцентрированные рассолы, состоящие из смеси двух или трех компонентов, чаще всего рассолы бромсодержащих солей. Применяемые бромиды очень дороги и дефицитны. Известные технологические жидкости на их основе имеют высокую температуру кристаллизации, что ограничивает их применение в условиях Сибири и Крайнего Севера - основных нефтедобывающих регионах, где актуальна потребность в жидкостях без твердой фазы плотностью более 1600 кг/м³.

Известна жидкость высокой плотности для ремонта скважин, включающая рассол бромида кальция и бромида цинка, не содержащая твердой фазы и имеющая температуру кристаллизации 10,6°С (см. US №4304677, 1981).

Основным недостатком этой жидкости является высокая стоимость, высокое значение коррозионной активности, особенно при температурах выше 90°С, и положительная температура ее кристаллизации.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является состав для приготовления жидкости высокой плотности для заканчивания и ремонта скважин, содержащий бромид цинка и бромид кальция, и дополнительно хлорид кальция и ингибитор коррозии аминного типа (см. US №4292183, 1981).

Недостатком этого состава, кроме его высокой стоимости и высоких значений коррозионной активности, является положительная температура кристаллизации жидкости (10,6°С). Кроме того, при увеличивающейся доле транспортных расходов в смете затрат, перевозка жидких продуктов экономически невыгодна. Перечисленные выше недостатки делают практически невозможным применение данного состава и технологических жидкостей на его основе, особенно в отдаленных северных районах.

Задачей изобретения является создание композиционного состава для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы для скважин с аномально высокими пластовыми давлениями, имеющих градиент пластового давления от 1,6 до 1,9, состоящего из недорогих солей, применяемых в сухом виде.

Новый композиционный состав должен обеспечивать приготовление технологических жидкостей без твердой фазы плотностью свыше 1600 кг/м³ и до 1900 кг/м³, имеющих допустимые значения скорости коррозии и температуру кристаллизации, позволяющую использовать их в условиях Сибири и Крайнего Севера. Данная композиция должна состоять из смеси сухих солей и быть дешевле применяемых зарубежных аналогов - бромидов.

Поставленная задача достигается тем, что состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы (с плотностью более 1600 кг/м³) для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин содержит соли цинка и кальция, в том числе хлорид кальция, и ингибитор коррозии аминного типа.

Новым в составе является то, что в качестве солей цинка и кальция он содержит хлорид цинка и нитрат кальция и дополнительно содержит окись цинка или ацетат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид цинка	15,3-54,4
хлорид кальция	42,0-22,2
нитрат кальция	42,0-22,2
окись цинка или ацетат цинка	0,3-0,5
ингибитор коррозии аминного типа	0,4-0,7

Состав может дополнительно содержать реагент - гидрофобизатор ИВВ-1 в количестве 0,1-0,2% от массы состава.

В качестве ингибитора коррозии аминного типа состав содержит гексаметилентетрамин или этилендиамин.

Реагент-гидрофобизатор ИВВ-1 производится в ЗАО НПФ «Бурсинтез» и представляет собой смесь алкилдиметилбензиламмонийхлорида и четвертичной аммониевой соли третичного амина. Его добавляют в состав для приготовления жидкости плотностью 1900 кг/м³. При взаимодействии с компонентами заявляемого состава, реагент -гидрофобизатор ИВВ-1 снижает коррозионную активность рассола.

Технический результат, достигаемый заявляемым составом, заключается в том, что совокупность компонентов смеси в заявляемом соотношении проявляет новое, недостижимое известными составами свойство - снижение температуры кристаллизации приготовленной жидкости высокой плотности до минусовых значений. Это можно объяснить изменением межмолекулярного взаимодействия компонентов состава при приготовлении из него технологической жидкости, в которой в момент пересыщения раствора формируется кристаллизационная структура, включающая двойные соли, обладающие большей растворимостью в воде, чем индивидуальные соли. Проявление заявляемым составом нового свойства позволяет использовать его в условиях Сибири и Крайнего Севера.

Известная высокая коррозионная активность хлорида цинка в заявляемой совокупности компонентного состава снижается путем нейтрализации продуктов его гидролиза путем ввода, например, окиси цинка или ацетата цинка.

Для жидкостей плотностью 1900 кг/м³, скорость коррозии удерживается в допустимых пределах благодаря добавке реагента - гидрофобизатора ИВВ-1.

Процесс приготовления заявляемого состава осуществлятся путем смешивания компонентов. Приготовление технологических жидкостей производится путем растворения сухой солевой композиции полученного состава в пресной или минерализованной воде.

Для сравнения с заявляемым составом приготовили и испытали известные жидкости.

Пример 1. В механической мешалке смешивали 965 мл рассола CaCL₂/CaBr₂ плотностью 1790 кг/м³ и 35 мл рассола CaBr₂/ZBr₂ плотностью 2300 кг/м³. Полученные 1000 мл рассола плотностью 1800 кг/м³ испытывали на коррозионную активность, кристаллизацию и условную вязкость в соответствии с применяющимися методиками. Результаты испытаний представлены в таблице, опыт 1.

Пример 2. В механической мешалке смешивали 800 мл рассола CaCL₂/CaBr₂ плотностью 1790 к г/м³ и 200 мл рассола CaBr₂/ZBr₂ плотностью 2300 кг/м³. Полученные 1000 мл рассола плотностью 1900 кг/м³ испытывали аналогично примеру 1. Результаты испытаний представлены в таблице, опыт 2.

Далее приведены примеры приготовления технологических жидкостей без твердой фазы на основе заявляемой сухой солевой композиции.

Пример 3. В механической мешалке смешивали 153 г (15,3 мас.%) хлористого цинка, 420 г (42,0 мас.%) хлористого кальция, 420 г (42,0 мас.%) нитрата кальция, 3 г (0,3 мас.%) окиси цинка и 4 г (0,4 мас.%) ингибитора коррозии, например этилендиамина. Полученный состав растворяли в 560 мл воды. Полученные 916 мл рассола плотностью 1700 кг/м³ испытывали аналогично примеру 1. Результаты испытаний представлены в таблице, опыт 3.

Пример 4. В механической мешалке смешивали 350 г (35,0 мас.%) хлористого цинка, 320 г (32,0 мас.%) хлористого кальция, 320 г (32,0 мас.%) нитрата кальция, 4 г (0,4 мас.%) окиси цинка и 6 г (0,6 мас.%) ингибитора коррозии, например гексаметилентетрамина. Полученный состав растворяли в 358 мл воды. Полученные 750 мл рассола плотностью 1800 кг/м³ испытывали аналогично примеру 1. Результаты испытаний представлены в таблице, опыт 4.

Пример 5. В механической мешалке смешивали 544 г (54,5 мас.%) хлористого цинка, 222 г (22,2 мас.%) хлористого кальция, 222 г (22,2 мас.%) нитрата кальция, 5 г (0,5 мас.%) окиси цинка и 5 г (0,5 мас.%) ингибитора коррозии, например этилендиамина. Полученный состав растворяли в 257 мл воды. Полученные 655 мл рассола плотностью 1900 кг/м³ испытывали аналогично примеру 1. Результаты испытаний представлены в таблице, опыт 5.

Пример 6. В механической мешалке смешивали 544 г (54,5 мас.%) хлористого цинка, 222 г (22,2 мас.%) хлористого кальция, 222 г (22,2 мас.%) нитрата кальция, 5 г (0,5 мас.%) окиси цинка, 7 г (0,7 мас.%) ингибитора коррозии, например смесь этилендиамина, и 1,5 г реагента ИВВ-1. Полученный состав растворяли в 257 мл воды. Полученные 655 мл рассола плотностью 1900 кг/м³ испытывали аналогично примеру 1. Результаты испытаний представлены в таблице, опыт 6.

Данные, приведенные в таблице, подтверждают получение технического результата: снижение скорости коррозии, температуры кристаллизации и стоимости технологической жидкости плотностью более 1600 кг/м³, приготовленной из заявляемого состава. Кроме того, достигается удобство транспортировки состава в виде сухой композиции.

Состав технологической жидкости (№ опыта)	Свойства технологических жидкостей	Стоимость 1 м3 технологической жидкости, тыс. руб
Плотность, кг/м3	Условная вязкость, с	pH	Скорость коррозии стали "д". При 90°С, мм/год	Температура кристаллизации, °С
1	1800	32	5,7	0,24	+17	97,5
2	1900	37	5,0	0,46	+11	122,0
3	1700	130	4,0	0,030	-28	41,0
4	1800	160	3,0	0,040	-28	46,0
5	1900	200	1,3	0,110	-30	51,0
6	1900	200	1,3	0,090	-30	51,2

1. Состав для приготовления технологических жидкостей для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин, содержащий соли цинка и кальция, в том числе хлорид кальция, и ингибитор коррозии аминного типа, отличающийся тем, что в качестве солей цинка и кальция он содержит хлорид цинка и нитрат кальция и дополнительно содержит окись цинка или ацетат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид цинка	15,3-54,4
хлорид кальция	22,2-42,0
нитрат кальция	22,2-42,0
окись цинка или ацетат цинка	0,3-0,5
ингибитор коррозии аминного типа	0,4-0,7

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит реагент-гидрофобизатор ИВВ-1 в количестве 0,1-0,2% от массы состава.