СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИЭМУЛЬСИИ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 1998 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам приготовления эмульсий для гидравлического разрыва пласта.

Известен способ получения рабочей жидкости для гидроразрыва пласта в газовых скважинах, включающий смешение газоконденсата, воды и поверхностно-активного вещества [1].

Недостатки способа заключаются в том, что он не приводит к созданию эмульсии, обладающей высокой пескоудерживающей способностью и малыми потерями давления на трение при движении в трубах, что ограничивает возможность ее применения при гидравлическом разрыве пласта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ приготовления полиэмульсии для гидравлического разрыва пласта, включающий смешение воды, водорастворимого полимера, поверхностно-активного вещества и углеводородной фазы [2].

Недостатки способа заключаются в том, что полиэмульсия обладает невысокой пескоудерживающей способностью, низкой стабильностью, большими потерями давления на трение при прокачке жидкости по трубам.

Задачей изобретения является получение эмульсии, обладающей высокой пескоудерживающей способностью и стабильностью, и небольшими потерями давления на трение при прокачке жидкости по трубам.

Поставленная задача достигается тем, что в способе приготовления полиэмульсии для гидравлического разрыва пласта, включающем смешение воды, водорастворимого полимера, поверхностно-активного вещества и углеводородной фазы, согласно изобретению при смешении компонентов производят последовательное смешение воды, поверхностно-активного вещества, части необходимого количества углеводородной фазы и водорастворимого полимера до получения пульпы, постепенно смешивают пульпу с оставшейся частью углеводородной фазы со скоростью, при которой не успевает образовываться или образуется в тонком слое пленка углеводородной фазы на поверхности эмульсии, перемешивание ведут с отбором водонасыщенной части эмульсии, введением в нее углеводородной фазы и подачей в наименее водонасыщенную часть эмульсии, при этом перемешивание ведут до достижения показателя неньютоновского поведения жидкости не более 0,4 и коэффициента консистенции от 4 до 10 Па•сⁿ, где n - показатель неньютоновского поведения жидкости, а также тем, что часть необходимого количества углеводородной фазы составляет от 1 до 100% от количества воды.

Существенными признаками изобретения являются:
1. Смешение воды, водорастворимого полимера, поверхностно-активного вещества и углеводородной фазы.

2. При смешении компонентов производят последовательное смешение воды, поверхностно-активного вещества, части необходимого количества углеводородной фазы и водорастворимого полимера до получения пульпы.

3. Постепенно смешивают пульпу с оставшейся частью углеводородной фазы со скоростью, при которой не успевает образовываться или образуется в тонком слое пленка углеводородной фазы на поверхности эмульсии.

4. Перемешивание эмульсии ведут с отбором водонасыщенной части эмульсии, введением в нее углеводородной фазы и подачей в наименее водонасыщенную часть эмульсии.

5. Перемешивание ведут до достижения показателя неньютоновского поведения жидкости не более 0,4 и коэффициента консистенции от 4 до 10 Па•сⁿ, где n - показатель неньютоновского поведения жидкости.

6. Часть необходимого количества углеводородной фазы составляет от 1 до 100% от количества воды.

Признак 1 является сходным с прототипом, признаки 2-5 являются существенными отличительными признаками изобретения, а признак 6 является частным существенным признаком изобретения.

При гидроразрыве пласта используют полиэмульсии в качестве жидкостей - песконосителей. При этом полиэмульсии должны обладать высокой пескоудерживающей способностью, стабильностью, малым сопротивлением прокачке по трубам.

В данном способе решается задача получения эмульсии, обладающей высокой пескоудерживающей способностью и стабильностью, небольшими потерями давления на трение при прокачке жидкости по трубам.

Задача решается следующей совокупностью операций.

Для достижения высоких эксплуатационных свойств полиэмульсии добиваются показателя неньютоновского поведения не более 0,4 и коэффициента консистенции от 4 до 10 Па•сⁿ. Для достижения этих показателей вначале готовят пульпу, последовательно перемешивая воду, поверхностно-активное вещество, 1-100% от количества воды углеводородной фазы и водорастворимый полимер. Перемешивание ведут до образования однородной смеси. Полученную пульпу постепенно смешивают с оставшейся частью углеводородной фазы. Введение углеводородной фазы в пульпу производят со скоростью, при которой не успевает образовываться или образуется в тонком слое пленка углеводородной фазы на поверхности эмульсии. Перемешивание эмульсии ведут с обором водонасыщенной части эмульсии, введением в нее углеводородной фазы и подачей в наименее водонасыщенную часть эмульсии.

В качестве поверхностно-активного вещества используют неонол АФ_9-6, неонол АФ_9-12, неонол АФ_9-25, нефтенол ВВД, Дипроксамин и другие поверхностно-активные вещества; в качестве углеводородной фазы - нефть, газоконденсат, дизельное топливо и другие легкие фракции нефти; в качестве водорастворимого полимера - полиакриламид, карбоксиметилцеллюлозу.

Для приготовления полиэмульсии используют следующее оборудование: емкости для приготовления пульпы и полиэмульсии, центробежный насос и агрегаты для перемешивания жидкостей (ЦА-320, АН-700).

Осуществление способа поясняется на примерах конкретного выполнения.

Пример 1. Готовят полиэмульсию для гидравлического разрыва пласта. Смешивают 4500 л воды, 700 л поверхностно-активного вещества - неонола АФ_9-12, 2250 л углеводородной фазы - нефти и 35 кг водорастворимого полимера - полиакриламида.

Количество нефти составляет 50% от количества воды.

Перемешивание ведут в течение 15 мин до получения пульпы, после чего приготовленную пульпу перекачивают в емкость для приготовления полиэмульсии. Затем из нижнего объема емкости, в которой находится водонасыщенная часть пульпы, откачивают пульпу, смешивают с нефтью и закачивают в верхнюю наименее водонасыщенную часть пульпы. Скорость смешения нефти с пульпой регулируют расходом нефти. Скорость смешения устанавливают такой, при которой на поверхности полиэмульсии не успевает образовываться пленка нефти. В примере скорость подачи углеводородной фазы равна 200 л/мин, а скорость смешения эмульсии 2 м³/мин. Допускается кратковременное образование пленки нефти малой толщины.

После введения всего количества нефти (24800 л) перемешивание ведут до достижения показателя неньютоновского поведения эмульсии 0,37 и коэффициента консистенции 9,7 Па•с^0,37.

Полученную полиэмульсию используют при проведении гидравлического разрыва пласта.

Полиэмульсия обладает следующими свойствами:
- устойчивость при нормальных условиях - более 10 сут;
- пескоудерживающая способность при нормальных условиях (350 кг/м³ при содержании пропанта с диаметром частиц 0,6-0,8 мм) - не менее 2 ч;
- потери давления на трение при движении по трубам - 1,56 МПа/100 м при скорости закачки 2 м³/мин и диаметра НКТ 62 мм.

Пример 2. Осуществляют, как пример 1.

При этом смешивают 4000 л воды, 500 л поверхностно-активного вещества - Неонола АФ_9-6, 28 кг водорастворимого полимера - полиакриламида, 40 л углеводородной фазы - газоконденсата.

Количество газоконденсата составляет 1% от количества воды.

Скорость подачи газоконденсата в полиэмульсию равна 150 л/мин, а скорость перемешивания 1,5 м³/мин. После введения всего количества газоконденсата (35500 л) перемешивание ведут до достижения показателя неньютоновского поведения жидкости n = 0,34, а коэффициента консистенции К = 4,6 Па•с^0,34.

Полиэмульсия обладает следующими свойствами:
- устойчивость при нормальных условиях - более 10 сут;
- пескоудерживающая способность (350 кг/м³) при содержании пропанта с диаметром частиц 0,6-0,8 мм) - не менее 2 ч;
- потери движения на трение при движении по трубам - 1,16 МПа/100 м.

Пример 3. Осуществляют, как пример 1.

Смешивают 5000 л воды, 1000 л поверхностно-активного вещества - Нефтенола ВВД, 5000 л углеводородной фазы - дизельного топлива, 40 кг водорастворимого полимера - карбометилцеллюлозы.

Количество дизельного топлива составляет 100% от количества воды.

Скорость введения дизельного топлива составляет 160 л/мин.

Скорость смешения полиэмульсии равна 1,8 м³/мин.

После введения всего количества топлива (24000 л) дополнительное перемешивание ведут до достижения показателя неньютоновского поведения 0,4 и коэффициента консистенции 67 Па•с^0,4.

Полиэмульсия обладает следующими свойствами:
- устойчивость при нормальных условиях - более 10 сут;
- пескоудерживающая способность (350 кг/м³ при содержании пропанта с диаметром частиц 0,6-0,8 мм) - не менее 2 ч;
- потери движения на трение при движении по трубам - 1,4 Па/100 м. Применение полученной полиэмульсии позволит повысить количество пропанта, вводимого в пласт при гидравлическом разрыве пласта, увеличить длину трещины разрыва за счет меньшего сопротивления движению по трубам, повысить долговечность полиэмульсии.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 157307, кл. Е 21 В 43/26 1963.

2. Патент США N 2801218, кл. 252-8.55, 1957 (прототип).

Использование: изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам приготовления эмульсий для гидравлического разрыва пласта. Обеспечивает получение полиэмульсии, обладающей высокой пескоудерживающей способностью и стабильностью, небольшими потерями давления на трение при прокачке жидкости по трубам. Сущность изобретения: способ приготовления полиэмульсии для гидравлического разрыва пласта включает смешение воды, водорастворимого полимера, поверхностно-активного вещества и углеводородной фазы. Смещение компонентов производят до получения пульпы. Постепенно смешивают пульпу с оставшейся частью углеводородной фазы со скоростью, при которой не успевает образовываться или образуется в тонком слое пленка углеводородной фазы на поверхности эмульсии. Перемешивание эмульсии ведут с отбором водонасыщенной части эмульсии введением в нее углеводородной фазы и подачей в наименее водонасыщенную часть эмульсии. Перемешивание ведут до достижения показателя неньютоновского поведения жидкости не более 0,4 и коэффициента консистенции от 4 до 10 Па•сⁿ, где n - показатель неньютоновского поведения жидкости. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ приготовления полиэмульсии для гидравлического разрыва пласта, включающий смешение воды, водорастворимого полимера, поверхностно-активного вещества и углеводородной фазы, отличающийся тем, что при смешении компонентов производят последовательное смешение воды, поверхностно-активного вещества, части необходимого количества углеводородной фазы и водорастворимого полимера до получения пульпы, постепенно смешивают пульпу с оставшейся частью углеводородной фазы со скоростью, при которой не успевает образовываться или образуется в тонком слое пленка углеводородной фазы на поверхности эмульсии, перемешивание эмульсии ведут с отбором водонасыщенной части эмульсии введением в нее углеводородной фазы и подачей в наименее водонасыщенную часть эмульсии, при этом перемешивание ведут до достижения показателя неньютоновского поведения жидкости не более 0,4 и коэффициента консистенции от 4 до 10 Па•сⁿ, где n - показатель неньютоновского поведения жидкости. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть необходимого количества углеводородной фазы составляет от 1 до 100% от количества воды.