СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАГЕНТА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ГЛУШЕНИЯ СКВАЖИН Российский патент 1994 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно для проведения ремонтных и перфорационных работ в скважине.

Известны жидкости, например глинистые растворы, применяемые для закачки в скважины с целью ее глушения. Основными компонентами для их приготовления служат глины и глинопорошки естественного происхождения.

Недостатками этих растворов являются трудоемкость процесса приготовления, низкая растворимость реагента, использование дорогостоящих и дефицитных материалов для облагораживания и улучшения свойств растворов, наличие твердой фазы, вызывающей загрязнение приствольной части пласта - снижение дебита скважины.

Наиболее близким к предлагаемому материалу являются растворы на основе хлоридов кальция и натрия и других минеральных солей [2] . Положительным качеством их применения является предотвращение набухаемости глинистых включений, содержащихся в продуктивном пласте, и естественно низкая степень загрязненности пласта. Хлорид натрия представляет собой кристаллический продукт по ГОСТ 13830-84 или ТУ 113-13-14-82 и является продуктом кристаллизации из раствором или флотационного обогащения солей. Изготавливается предприятиями пищевой и химической промышленности. Хлорид кальция выпускается предприятиями химической промышленности в виде обезвоженного, плавленого, чешуированного и жидкого (содержание сухого вещества около 31% продукта) в соответствии с ГОСТ 450-77. Как правило, хлорид кальция изготовляют при производстве кальцинированной соды в результате взаимодействия гидроокиси кальция с аммиачным рассолом. Получают хлорид кальция кристаллизацией из раствора с последующей сушкой, плавлением и т. д.

Недостатком того и другого способа является длительность процесса получения, продукт (NaCl и CaCl₂) обладает высокой водопоглощательной способностью, что приводит к комкованию материала, увеличению трудовых затрат на выгрузку и приготовление раствора. Требуется дополнительное смешение компонентов так, как согласно [3] требуется обязательное присутствие в водных растворах не менее 3-5% -ного хлористого натрия и не менее 1-3% -ного хлористогго кальция. Все это усложняет технологию приготвления раствора и т. д.

Целью изобретения является получение продукта для приготовления жидкости глушения скважин повышенной удельной поверхностью и растворимостью, позволяющего снизить загрязненность пласта, себестоимость и трудоемкость приготовления растворов.

Указанная цель достигается термической обработкой продукта взаимодействия аммиачного рассола (аммиак, растворенный в растворе NaCl) с гидроокисью кальция - дистиллярных отходов производства кальцинированной соды.

Термообработка дистиллярной жидкости производится после ее отстаивания, в распылительной сушилке при температуре 480-650^оС в среде проточных газов. Полученный таким образом продукт термообработки представляет тонкодисперсный порошок светлого (белого) цвета, хорошо растворимый в воде.

Химический, минералогический и гранулометрический составы представлены ниже.

Химический состав продукта термообработки дистиллярных отходов производства кальцинированной соды, массовые доли в % : Ca²⁺ 18-22 Na⁺ 12-24 Cl^- 51-62 SO₄^-2 0,3-1,8 CaO 0,05-0,3 SiO₂ 0,03-1,9
Минералогический состав, % продукта термообработки дистиллярных отходов производства кальцинированной соды. СaCl₂ 52-62 NaCl 34-36 CaSO₄ 0,4-2,5 Ca(OH)₂ 0,08-0,36 Fe₂O₃ + Al₂O₃ 0,007-0,4 SiO₂ 0,03-1,9
Насыпной вес 890 кг/м³.

Гранулометрический состав продукта термообработки дистиллярных отходов производства кальцинированной соды:
Размер частиц, мм Содержание, % > 0,1 0,9 0,1-0,05 42,0 0,05-0,04 55,2 < 0,04 1,9
В табл. 1 приведены данные по стабильности растворов рассматриваемых солей.

Видно, что для предлагаемого материала потеря стабильности происходит при содержании продукта термообработки дистиллярных отходов более 41% раствора, на основе CaCl₂ - более 33% , а раствора на основе NaCl- более 20% .

В целях уточнения данного положения была проведена оценка растворимости смесей хлоридов кальция и натрия. Причем приготовление жидкости (раствора) осуществляется тремя способами. В первом случае готовилась сухая смесь хлоридов кальция и натрия в соотношении 1,5: 1 (из расчета стехиометрического состава продукта термообработки дистиллярных отходов), которая частями добавлялась в 100 г технической воды. Во втором случае в воду вводился сначала хлористый натрий, а затем хлористый кальций. В третьем случае наоборот сначала хлористый кальций, затем хлористый натрий. Эти способы моделируют условия приготовления жидкости глушения на скважине.

Полученные результаты показывают, что в первом случае раствор помутнел при содержании смеси 20% , во втором случае при 5% (2% NaCl и 3% CaCl) и в третьем при 10% (4% CaCl₂ и 6% NaCl). Образование осадка: в первом и во втором случае произошло при 35% (14% NaCl и 21% CaCl₂) и 30% (18% CaCl₂ 12% NaCl) в третьем случае.

Полученные результаты вполне объяснимы с положениями правила Ле-Шателье, а именно в зависимости от солевого равновесия в системе растворимость снижается введением более растворимой соли. Таким образом свойства раствора на основе предлагаемого материала (продукта термообработки дистиллярных жидкостей) отличны от свойств растворов на основе хлоридов кальция, натрия и их сочетании. По-видимому, это обусловлено твердофазовыми процессами, происходящими при термообработке, - возможным образованием твердых растворов солей или ассоциатов. Об этом свидетельствуют данные рентгенострук- турного и термографического исследований, представленных на фиг. 1,2. На рентгенограммах и термограммах продукта термообработки обнаружены пики, не относящиеся к рассматриваемым солям и их механической смеси.

Что же касается других показателей, то можно рассмотреть гранулометрической состав исследуемых веществ. Здесь также имеется различие. Например, в предлагаемом материале размеры частиц практически не превышают 0,1 мм. Размеры же применяемых хлоридов кальция в основном более 1 мм и достигают 5-8 мм. Можно сказать и относительно слеживаемости. Установлено, что поставляемые нефтегазодобывающим предприятиям хлориды кальция и натрия уже в течение месяца, а во многих случаях даже во время транспортировки превращаются в монолитный камень. Это вызвано наличием влаги как в окружающей среде, так и в самом продукте. Предлагаемый продукт не слеживается в течение 4-4,5 мес.

Таким образом, изложенное позволяет говорить об отличии предлагаемого продукта и способа его получения от ранее известных и соответствии его критериям "новизна" и "существенные отличия".

Приготовление жидкости глушение производится путем смешения определенного количеста продукта термообработки дистиллярных отходов в мерниках цементировочных агрегатов и последующей закачкой в скважину.

В табл. 2 приведены результаты исследований по оценке влияния вида раствора и количества материалов на изменение проницаемости образцов горной породы.

Исследования проводились на керновом материале, отобранном с Ловинского месторождения. Способ определения результатов воздействия жидкости глушения заключался в определении начальной проницаемости образцов при прокачивании через образец углеводородной жидкости (керосина), прокачивании жидкости глушении в течение 6 ч и определении проницаемости после воздействия жидкости глушении. Проницаемость в этом случае определялась путем прокачивания углеводородной жидкости (керосина) в направлении, противоположном направлению движения жидкости глушения.

Анализ представленных результатов показывает, что коэффициент восстановления, наибольший при применении предлагаемой рецептуры задавочной жидкости, наименьший - при применении раствора, содержащего твердую фазу. Это говорит о том, что загрязненность коллектора в последнем случае наибольшая.

Способ осуществляется следующим образом.

Увлажненная масса отстоя дистиллярной жидкости подается в распылительное устройство, откуда поступает в печь обжига и на титановую стенку печи обжига. Температура в печи обжига (сушилке) составляет 480-650^оС за счет сжигания природного газа. Обезвоженный продукт обжига скатывается в приемную емкость, где происходит его охлаждение, а затем поступает на упаковочную машину, где затаривается в разовые контейнеры или полиэтиленовые мешки. В процессе обжига, по-видимому, между компонентами дистиллярной жидкости протекают твердофазовые процессы, что и обуславливают отличительные (новые) свойства, описанные нами выше.

На буровых определенное количество продукта термообработки в зависимости от необходимой плотности раствора смешивается с водой в мерниках цементировочных агрегатов. Например, для получения задавочной жидкости плотностью 1100 кг/м³ требуется 133,3 кг продукта обжига, а плотностью 1200-290,9 кг продукта термообработки или соответственно 12,1 и 24,2% от воды затворения. Максимальное его содержание не должно превышать 14% , так как при этом раствор мутнеет и происходит выпадение твердого осадка.

Предлагаемый способ получения реагента для приготовления жидкости глушения позволяет решать вопросы создания: безотходной технологии производства; охраны окружающей среды; снижения экологической напряженности, особенно в таком городе, как Стерлитамаке; сокращения затрат на строительство новых шламбассейнов.

Поставка солей нефтегазодобывающим предприятиям сокращается на 30% . Поэтому наши предложения позволяют скомпенсировать и эту назревающую экономическую напряженность. (56) Сьюмин Д. , Эллис Р. , Спайдер Р. , Справочник по контролю и борьбе с пескопроявлениями в скважинах, Пер. с англ. - М. ; Недра, 1986, с. 176.

Костырин В. И. Тампонажные материалы и химреагенты, Справочное пособие, - М. , Недра, 1989, с. 144.

Рэмеден Э. Н. Начало современной химии. - Л. : Химия, 1989, с. 783.

Использование: для проведения ремонтных и перфорационных работ в скважине. Сущность изобретения: реагент получают путем обжига известняка, гашение оксида кальция с последующим взаимодействием с аммиачным рассолом, после чего полученный продукт подвергают термообработке при температуре 480 . . . 650С в распылительной сушилке в среде проточных газов. Полученный тонкодисперсный порошок светлого цвета хорошо растворяется в воде, не слеживается в течение 4 - 4,5 мес, а жидкость глушения на онове реагента повышает коэффициент восстановления продуктивности пласта. 5 табл. 2 ил.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАГЕНТА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ГЛУШЕНИЯ СКВАЖИН, включающий обжиг известняка, гашение оксида кальция с последующим взаимодействием с аммиачным рассолом, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной поверхности и растворимости реагента, снижения себестоимостии трудоемкости приготовления растворов для глушения скважин, продукт взаимодействия гидроокиси кальция с аммиачным рассолом подвергается термообработке в распылительной сушилке при 480 - 650^oС.