ЭМУЛЬСИОННЫЙ РАСТВОР Российский патент 2003 года по МПК C09K7/00 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к эмульсионным растворам, применяемым при бурении и глушении скважин.

Известна эмульсия для глушения скважин на углеводородной основе (1), где в качестве эмульгатора содержится водный раствор сульфит-спиртовой барды и дополнительно введена резиновая крошка, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеводородная жидкость, например, газоконденсат - 50 - 75
Водный раствор сульфит-спиртовой барды 38%-ной концентрации - 25 - 50
Резиновая крошка - 0,25 - 0,5
Недостатком известной эмульсии является то, что в результате ее использования необратимо закупориваются поры продуктивного пласта, снижая их естественную проницаемость, так как резиновая крошка не подвержена биоразложению и не растворяется при соляно-кислотных обработках.

Наиболее близкой к заявляемому составу по назначению и совокупности существенных признаков является крахмально-нефтяная эмульсия, состоящая из раствора полисахарида - крахмального реагента 5%-ной концентрации - 80 об.% и нефти - 20 об.% (2).

Недостатком известной крахмально-нефтяной эмульсии является неудовлетворительное качество состава, обусловленное низкими реологическими показателями, которые приводят к возникновению поглощений рабочей жидкости в процессе глушения скважин при проведении ремонтных работ, а также вследствие использования большого количества дорогостоящего реагента - крахмала, состав имеет высокую стоимость.

Задачей заявляемого технического решения является повышение качества эмульсионного раствора за счет улучшения его реологических показателей.

Для решения указанной задачи заявляемый эмульсионный раствор, содержащий нефть, полисахарид и воду, в качестве полисахарида содержит дробино-щелочной реагент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нефть - 15 - 30
Дробино-щелочной реагент - 30 - 40
Вода - Остальное
Отличием предлагаемого технического решения является то, что эмульсионный раствор в качестве полисахарида содержит дробино-щелочной реагент в заявляемых пределах.

Дробино-щелочной реагент (ДЩР) - экологически чистый продукт полисахаридной природы. ДЩР является продуктом гидролиза пивной дробины (отход производства пива) и приготавливается на основе трех компонентов: пивной дробины, воды или рассола хлористого натрия и гидроксида натрия.

Известно применение ДЩР в качестве стабилизатора буровых растворов с целью улучшения фильтрационных свойств растворов на водной основе (3, 4).

В заявляемом техническом решении ДЩР является эмульгатором. Применение ДЩР в данном качестве не выявлено.

Авторами экспериментально установлено, что ДЩР обладает большими эмульгирующими свойствами по сравнению с крахмальным реагентом, что позволяет получить эмульсионный раствор с высокими значениями пластической вязкости (η) и динамического напряжения сдвига (τ).

Основным структурным компонентом ДЩР является линейный полисахарид - амилоза и разветвленный - амилопектин. Молекулы имеют дипольный характер, это обеспечивает образование высоковязких гидратированных оболочек вокруг глобул нефти, что способствует получению эмульсионных растворов с высокими реологическими показателями. Высокие значения реологических показателей эмульсии, особенно динамического напряжения сдвига, способствуют предотвращению возможных поглощений раствора в пласт.

Достигаемый при осуществлении изобретения технический результат заключается в образовании гидратированных оболочек вокруг нефти, что обеспечивает получение эмульсионных растворов с высокими реологическими показателями.

Таким образом, не смотря на известность применения ДЩР, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. ДЩР в предлагаемом решении проявляет новое свойство - эмульгатора, которое в известных источниках не обнаружено.

Эмульсионный раствор готовят следующим образом.

В гидромешалку или другую удобную для перемешивания емкость загружают техническую или минерализованную воду. При постоянном перемешивании вводят дробино-щелочной реагент. Перемешивают до образования однородной массы. Затем порциями при постоянном перемешивании вводят нефть и перемешивают до образования стабильной эмульсии.

Для проведения лабораторных исследований были использованы:
- крахмал модифицированный по ГОСТ 7698-93;
- нефть, ГОСТ 9965-76*;
- дробино-щелочной реагент, приготовленный по патенту РФ 2087512 на основе отхода Оренбургского пивоваренного завода;
- вода техническая;
- рапа полисолевого состава.

Пример.

Для приготовления 1 л эмульсионного раствора в 400 мл технической воды порциями при постоянном перемешивании вводили 400 г дробино-шелочного реагента. Перемешивали 20 мин до образования однородного раствора, затем порциями вводили 200 мл нефти. Перемешивали 40-60 мин до получения стабильной эмульсии.

В качестве перемешивающего устройства использовали смесительную установку "Воронеж" со скоростью перемешивания 7000 об/мин.

Остальные составы готовились аналогичным образом.

Замер технологических показателей производился стандартными приборами по известным методикам.

Результаты исследований представлены в таблице 1.

Анализ данных таблицы 1 показал, что известный состав характеризуется низкими значениями пластической вязкости (η) 30,8 мПас и динамического напряжения сдвига (τ) 86,7 дПа и нулевыми значениями статического напряжения сдвига (СНС) (опыт 1).

Эмульсионные растворы, приготовленные с использованием дробино-щелочного реагента, характеризуются достаточно высокими значениями пластической вязкости 39,8-67,5 мПас и динамического напряжения сдвига 107,5-154,7 дПа и приемлемыми значениями статического и динамического напряжения сдвига 1/2-3/5 дПа.

Содержание нефти 15-30% в эмульсии является оптимальным. При уменьшении количества нефти до 10 мас. % в составе эмульсии (состав 3) пластическая вязкость снижается в 1,5-2,5 раза, а динамическое напряжение сдвига в 1,5-1,9 раза. С увеличением количества нефти в составе эмульсионного раствора возрастают реологические показатели, но наиболее существенно увеличивается условная вязкость (опыт 6), что осложняет процесс закачивания жидкости глушения в скважину. Кроме того, увеличение концентрации нефти в составе эмульсии более 30% экономически не целесообразно, т.к. требуемые значения показателей уже достигнуты.

Оптимальная концентрация дробино-щелочного реагента в составе эмульсионного раствора - 30-40%. При концентрациях ДЩР 20 мас.% эмульсионный раствор имеет низкие структурно-механические и реологические показатели (опыт 8), при этом значительно возрастает показатель фильтрации до 6•10^-6 м³/30 мин.

При увеличении содержания ДЩР до 45 мас.% в составе эмульсии увеличивается пластическая вязкость и динамическое напряжение сдвига (опыт 9). При этом резко возрастает показатель условной вязкости, что затрудняет возможность ее применения из-за плохой прокачиваемости.

Выбор водной фазы определяется требуемой плотностью эмульсионного раствора. Изменяя уровень минерализации воды можно регулировать плотность получаемого эмульсионного раствора.

В предлагаемых составах в качестве минерализованной воды использовался пластовый рассол иреньского горизонта. Химический состав пластового рассола представлен в таблице 2.

При использовании пластового рассола в качестве водной фазы эмульсионный раствор имеет более высокие показатели условной и пластической вязкости, а также статического и динамического напряжения сдвига (опыты 10, 11 табл. 1).

Использование ДЩР в качестве эмульгатора позволяет получать эмульсионные растворы с более высокими по сравнению с прототипом реологическими показателями. Применение предлагаемых растворов эмульсий позволяет максимально сохранить естественную проницаемость продуктивного пласта, что положительно отражается на добыче пластового продукта. При этом исключается применение дорогостоящего пищевого продукта - крахмала в качестве реагента эмульсионного раствора, удешевляется стоимость получаемой эмульсии. Кроме того, утилизируются отходы производства, расширяется сырьевая база.

Источники информации
1. А.с. СССР 484300, МКИ Е 21 В 21/04, Б.И. 34, 1975.

2. К.Ф. Паус "Буровые растворы". М.: "Недра", 1973 г., с. 189.

3. Патент РФ 2087512, 6 МПК С 09 К 7/00, Б.И. 23, 1997.

4. А.с. СССР 1350168, 4 МКИ С 09 К 7/00, Б.И. 41, 1987.3

Раствор относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к эмульсионным растворам, применяемым при бурении и глушении скважин. Техническим результатом является повышение качества эмульсионного раствора за счет улучшения его реологических показателей. Эмульсионный раствор, содержащий нефть, полисахарид и воду, в качестве полисахарида содержит дробино-щелочной реагент при следующем соотношении компонентов, мас.%: нефть 15-30, дробино-щелочной реагент 30-40, вода остальное. 2 табл.

Эмульсионный раствор, содержащий нефть, полисахарид и воду, отличающийся тем, что в качестве полисахарида он содержит дробино-щелочной реагент, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Нефть - 15-30
Дробино-щелочной реагент - 30-40
Вода - Остальное