СОСТАВ ДЛЯ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА Российский патент 1995 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к составам для кислотной обработки пластов, и предназначается для использования при растворении карбонатных пород в призабойной зоне неоднородного по проницаемости нефтяного или газового пласта.

Известен стабилизированный кислотный состав для обработки призабойной зоны карбонатного пласта, включающий 10-28%-ный раствор соляной кислоты и 1-5% -ный раствор уксусной кислоты. При реакции с образцами мрамора состав, содержащий 10% -ный раствор соляной кислоты и 3%-ный раствор уксусной кислоты, при 20^оС снижает скорость реакции по сравнению с 10%-ной соляной кислотой за 10-30 мин на 43,6-84,6% соответственно. По данным, полученным в лабораторных условиях, состав, включающий 20%-ный раствор соляной кислоты с добавкой 3% -ной уксусной кислоты, обладает при 20^оС скоростью растворения мрамора 10533 г/м² ˙ ч и стабилизирует отработанный состав против выпадения ионов железа при его исходной концентрации 0,1%
Недостатками данного известного состава являются: высокая скорость взаимодействия с карбонатной породой, что не позволяет ему проникать в пласт на значительную глубину (за радиус ухудшенной проницаемости призабойной зоны пласта); высокая температура застывания концентрированного раствора уксусной кислоты (+16,6^оС), что затрудняет ее транспортирование, хранение и применение.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и назначению является состав для кислотной обработки призабойной зоны пласта, включающий 5-30% -ные растворы соляной кислоты и этоксилированный изононилфенол (ОП-10) в концентрации 1-3% При 3%-ном содержании ОП-10 в 15-30%-ном растворе соляной кислоты скорость растворения карбонатов составляет более 3600 г/м² ˙ ч.

По данным, полученным в лабораторных условиях, такой состав, содержащий 0,1% ионов железа, после его полной нейтрализации мрамором не удерживает в растворенном состоянии ионы железа, и они осаждаются в виде гидроокиси на образцах мрамора.

Недостатки такого состава заключаются в следующем:
высокой скорости взаимодействия с карбонатной породой;
отсутствии стабилизирующей способности в отношении ионов трехвалентного железа в отработанном состоянии. Это приводит к осаждению их в виде нерастворимой мелкодисперсной гидроокиси на стенках фильтрационных каналов пласта, их закупорке и снижению притока пластовых флюидов в ствол скважины в десятки раз.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу снижения скорости реакции с карбонатами и обеспечения стабилизации в отработанном состоянии в отношении ионов железа.

Поставленная техническая задача достигается тем, что известный состав для кислотной обработки призабойной зоны пласта, содержащий раствор соляной кислоты 15-25%-ной концентрации и этоксилированное поверхностно-активное вещество (ПАВ), в качестве последнего содержит алкил или алкиларилэтоксифосфорные кислоты при следующем соотношении ингредиентов, об.

алкил- или алкиларилэток-
сифосфорные кислоты 1,0-4,0
раствор соляной кис-
лоты 15-25%-ной кон-
центрации остальное.

Алкилэтоксифосфорные кислоты представляют собой продукт этерификации этоксилатов спиртов фр. С₇-С₁₂ пентоксидом фосфора "Эфирокс-7", а алкиларилэтоксифосфорные кислоты продукт этерификации этоксиизононилфенола (АФ_9-10) пентоксидом фосфора "Фосфол-10" и имеют следующие структурные формулы:
"Эфирокс -7" где R C₇-C₁₂
"Фосфол -10" где R C₉
Эфирокс-7 низковязкая жидкость желтого цвета с плотностью 1044 кг/м³, неограниченно смешивается с водой и водными растворами кислот, солей, щелочей, имеет кислотное число не более 290 мг КОН/г, содержит не менее 95% активного вещества и относится к IV классу малоопасных веществ, производится по ТУ 38.507-63-0121-90. В настоящее время он используется для модификации защитных паст в радиоэлектронике.

Фосфол-10 представляет собой вязкую жидкость коричневого цвета с плотностью 1123 кг/м³, неограниченно смешивается с водой, водными растворами кислот, солей, щелочей, имеет кислотное число не более 200 мг КОН/г, содержит не менее 95% активного вещества и относится к IV классу малоопасных веществ, производится та ТУ 38.507-63-0120-90. В настоящее время его используют в составе деэмульгаторов.

Предлагаемый состав отличается от известного использованием новой ингибирующей добавки алкил- или алкиларил- этоксифосфорных кислот и новым процентным содержанием ингредиентов.

Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что использование такой добавки для решения поставленной технической задачи ранее не было известно. На основании этого считаем, что предлагаемое решение отвечает критерию "новизна".

При известности использования этоксилированных соединений как ингибиторов скорости растворения карбонатной породы в растворах соляной кислоты, предположить заранее, что соединения аналогичного строения вызовут более существенное снижение скорости реакции соляной кислоты с карбонатами при одновременном проявлении комплексирующей способности отработанного состава в отношении ионов железа, не представлялось возможным. На основании этого полагаем, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию "изобретательский уровень".

Наряду с указанным, заявляемое техническое решение также отвечает критерию "промышленная применимость", т.к. практически предлагаемый состав может быть использован в нефтедобывающей промышленности уже в настоящее время.

Неожиданно достигаемый заявляемым составом эффект по снижению скорости растворения карбонатной породы объясняется, по нашему мнению, усилением адсорбции этоксилированных алкил- или алкиларилэтоксифосфорных кислот на поверхность карбонатов, закреплением на ней и ограничением контакта с молекулами соляной кислоты. Кроме того, по окончании реакции молекулы этоксилированных алкил- или алкиларилфосфорных кислот прочно удерживаются на поверхности карбонатов и гидрофилизируют эту поверхность, что предотвращает нежелательное осаждение на ней асфальто-смолистых и парафиновых отложений.

Комплексация ионов трехвалентного железа в данном составе в его отработанном состоянии происходит по кислотным группам фосфатных остатков с прочным их удержанием в объеме и последующим выносом на дневную поверхность.

В промысловых условиях предлагаемый состав может быть получен путем простого смешивания алкил- или алкиларилэтоксифосфорных кислот с растворами соляной кислоты, например, в емкости кислотовоза "Азинмаш-30", "Азинмаш-30А" путем круговой циркуляции с использованием имеющегося насосного оборудования или цементировочного агрегата ЦА-320. При этом будет получен прозрачный состав, который не подвержен химическим изменениям, деструкции и может длительное время храниться в металлической таре.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим примером.

П р и м е р. К 99 см³ 15%-ного раствора соляной кислоты, помещенного в лабораторный стакан, прибавляли 1 см³ эфирокса-7 и перемешивали до его полного визуального растворения. Полученный состав термостатировали при 20^оС и подвергали испытаниям.

Скорость реакции состава (Vp) оценивают путем помещения в него кубиков мрамора площадью (s) 6 ± 0,2 см² определенной массы (m) при отношении объема состава к площади образцов мрамора 4,3 с периодическим (10 мин) перемешиванием путем встряхивания. Предельное время реакции (τ) составляет 6 ч, т.е. то время, которого достаточной для закачки всего объема состава в пласт, его продавки и пуска скважины в работу. Если по истечении 6 ч реакции образцы мрамора не растворялись, то их вынимают, промывают водой, экстрагируют ацетоном, сушат до постоянной массы (m₁) в сушильном шкафу при 105-110^оС и взвешивают на аналитических весах.

Расчет производится по формуле:
v_р (г/м²·ч)
Стабильность отработанного состава по отношению к выпадению ионов трехвалентного железа в виде гидроокиси оценивали путем ввода в исходный состав 1 г/дм³ ионов железа в виде 40%-ного раствора хлорного железа, исходя из его максимально возможного содержания в кислотном составе после прокачки по лифтовым трубам. После полной нейтрализации состава избытком мрамора (до прекращения выделения пузырьков СО₂) визуально осматривали непрореагировавшие образцы мрамора. О выпадении ионов железа на них в виде гидроокиси свидетельствовал красноватый сплошной налет, который не смывался водопроводной водой. В стабилизированном отработанном составе образцы были чистыми.

Состав и свойства предлагаемого и известного составов приведены в таблице.

Как следует из данных таблицы, предлагаемый состав обладает в 1,2-3,1 раза более низкой скоростью реакции в отношении карбонатов, а в отработанном состоянии обеспечивает полную стабилизацию ионов железа.

Существенное замедление скорости реакции с карбонатной породой в сочетании со стабилизацией отработанного состава в отношении ионов железа позволит увеличить не менее, чем в 1,5 раза глубину продавки такого кислотного состава в пласт в активном состоянии и равномерно обработать коллектор по всей его толщине при форсированном режиме, обеспечивая при этом полное исключение кольматации фильтрационных каналов пласта мелкодисперсной гидроокисью железа.

Предлагаемый состав наиболее целесообразно применять при повторных кислотных обработках призабойной зоны пласта в скважинах, эксплуатирующих мощные карбонатные отложения с ухудшенным радиусом дренирования на значительном расстоянии от стенки скважин (более 40 см).

Состав для кислотной обработки призабойной зоны пласта, содержащий компоненты при следующем их соотношении, об. поверхностно-активное вещество Эфирокс-7 продукт этерификации этоксилатов спиртов фракции C_7-12 пентоксидом фосфора или Фосфол-10 продукт этерификации этоксиизонноилфенола АФ_9-10 пентоксидом фосфора 1,0-4,0, водный раствор соляной кислоты 15-25%-ной концентрации остальное. Состав позволяет снизить скорость реакции взаимодействия соляной кислоты с карбонатной породой и обеспечить стабилизацию в отработанном состоянии в отношении ионов железа. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА, содержащий водный раствор соляной кислоты и поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества состав содержит "Эфирокс-7" продукт этерификации этоксилатов спиртов фракции C₇ C₁₂ пентоксидом фосфора или "Фосфол-10" продукт этерификации этоксиизононилфенола (АФ_9-10) пентоксидом фосфора, а в качестве водного раствора соляной кислоты 15-25%-ный раствор при следующем соотношении ингредиентов, об.

Поверхностно-активное вещество "Эфирокс-7" продукт этерификации этоксилатов жирных спиртов фракции C₇ C₁₂ пентоксидом фосфора или "Фосфол-10" продукт этерификации этоксиизононилфенола (АФ_9-10) пентоксидом фосфора 1 4
15 25%-ный Водный раствор соляной кислоты концентрации Остальное