СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КАРБОНАТНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 2004 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам на основе соляной кислоты для обработки карбонатных и содержащих карбонаты пластов нефтяных месторождений. Известен состав, содержащий лигносульфонаты для замедления реакции соляной кислоты с карбонатами, ингибированную соляную кислоту и воду (Состав и технология для глубокой обработки призабойной зоны скважин в карбонатных коллекторах/ Вердеревский Ю.Л., Валеева Т.Г., Арефьев Ю.К., Галимов P.P. // Нефт. х-во. - 1994. - №5. - С.44-46.- Рус.). Известен состав, содержащий ингибированную соляную кислоту, замедлитель - уксусную кислоту и воду (Логинов Б.Г. и др. Руководство по кислотным обработкам скважин. - М.: Недра, 1966 г., с.25-26:215).

Недостатками известных составов являются недостаточная эффективность, связанная с высокой скоростью реакции кислотных композиций с карбонатной породой, а также дефицитность и дороговизна химреагентов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является кислотный состав, содержащий ингибированную соляную кислоту, борфтористоводородную кислоту, уксусную кислоту, ПАВ и воду - остальное (патент РФ №2186963, 10.08.2002, 7 с.).

Недостатками известного состава являются низкая эффективность, связанная с малой глубиной проникновения кислотного состава в пласт из-за высокой скорости реакции с карбонатами, коррозионная активность кислотного состава, а также возможность закупоривания при обработках карбонатных пластов в результате образования фтористого кальция.

Задачей изобретения является повышение эффективности и глубины проникновения кислотного состава в пласт за счет уменьшения скорости взаимодействия кислотного состава с карбонатами пласта. Дополнительной задачей является повышение проникающей способности состава в пласт, удаление соединений железа, достижение низкой коррозионной активности кислотного состава.

Указанная задача решается тем, что состав для обработки карбонатных пластов, содержащий ингибированную соляную кислоту, замедлитель, поверхностно-активное вещество ПАВ и воду, согласно изобретению содержит в качестве замедлителя ацетат кальция или смесь ацетата кальция и уксусной кислоты при соотношении указанных ацетата и кислоты 1:1, а в качестве ПАВ - синтерол АФМ-12 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ингибированная соляная кислота 10,0-15,0

ПАВ - синтерол АФМ-12 0,2-0,5

Ацетат кальция 2,5-5,0

или

Смесь ацетата кальция и

уксусной кислоты 5-10

Вода Остальное

Из существующего уровня техники нам неизвестны составы с указанным содержанием ингредиентов, что позволяет сделать вывод о “новизне” заявляемого технического решения. Кислотный состав, содержащий соляную, борфтористоводородную и уксусную кислоты (прототип), реагирует с карбонатами, образуя хлорид кальция, двуокись углерода и ацетат кальция, а борфтористоводородная кислота НВF₄ гидролизуется с образованием плавиковой и гидроксиборофтористой кислот.

Экспериментально показано, что скорости реакции соляной и уксусной кислот с известняками резко отличаются, так если кислотная активность соляной кислоты в условиях опыта расходуется практически полностью в течение 45 минут, то время реакции уксусной кислоты с карбонатами исчисляется сутками, т.е. образование и накопление продукта реакции ацетата кальция происходит медленно. В предлагаемом изобретении введение ацетата кальция в соляно-кислотный раствор позволяет более эффективно замедлить реакцию соляной кислоты с карбонатами. Введение смеси ацетата кальция и уксусной кислоты в соляно-кислотный состав способствует не только снижению скорости реакции с карбонатами, но и препятствует образованию и осаждению гидроокиси железа. Исключение выпадения в осадок соединений железа обеспечивается за счет реакции ионов железа с уксусной кислотой и карбоксиметилированными оксиэтилированными изононилфенолами, которые в присутствии соляной кислоты содержат карбоксильную группу как и в уксусной кислоте. При введении только ацетата кальция уксусная кислота присутствует в кислотном составе за счет частичного вытеснения ее из ацетата кальция соляной кислотой. Присутствие ПАВ в кислотном составе за счет снижения межфазного поверхностного натяжения на границе с нефтью обеспечивает повышение проникающей способности состава в пласт.

Дополнительное введение уксусной кислоты в соляно-кислотный состав позволит снизить скорость расходования соляной кислоты, при необходимости увеличить время действия состава за счет дополнительного образования ацетата кальция в пласте и успешно провести обработки скважин (нагнетательных), осложненных соединениями железа в больших количествах.

В заявляемом составе используются следующие реагенты:

- ингибированная соляная кислота (НСl) выпускается по ТУ 2122-131-05807960-97,

- уксусная кислота лесохимическая техническая выпускается по ГОСТ 6968-76 с содержанием основного вещества 92-96%,

- ПАВ - синтерол АФМ-12 выпускается по ТУ 38.602-22-44-93.

- ацетат кальция выпускается по ГОСТ 3159-76.

Известным является использование технического ацетата кальция в легкой, химической, фармацевтической и анилино-красочной промышленности.

Поверхностно-активное вещество синтерол АФМ-12 является натриевыми солями карбоксиметилированных оксиэтилированных изононилфенолов на основе тримеров пропилена. Известно промышленное использование синтерола АФМ-12 как основы моющих веществ. Содержание основного вещества в составе синтерола АФМ-12 составляет 57-78%. В кислотном растворе синтерол АФМ-12 содержит карбоксильные группы, способные вступать в реакцию с ионами железа.

Примеры приготовления предлагаемых составов в лабораторных условиях.

Пример 1. В стакане на 300-400 мл, снабженном перемешивающим устройством, первоначально при перемешивании растворяли 10,0 г ацетата кальция в 66,5 г воды, далее добавляли 24,5%-ную ингибированную соляную кислоту в количестве 122 г и 1,5 г ПАВ. После перемешивания в течение 5-10 минут получали раствор со следующим содержанием ингредиентов, мас.%: НСl - 15, ацетат кальция - 5,0, ПАВ - 0,5.

Пример 2. Заявляемый состав, содержащий смесь ацетата кальция и уксусной кислоты, готовили аналогичным образом: при перемешивании в стакане растворили 10 г ацетата кальция в 56 мл воды, далее добавляли 24,5%-ную ингибированную соляную кислоту в количестве 122 г, уксусную кислоту в количестве 10,8 г и 1,5 г ПАВ. Таким образом получали раствор со следующим содержанием компонентов, мас.%: НСl - 15, ацетат кальция - 5,0, уксусная кислота - 5,0, ПАВ - 0,5.

Пример 3. Исследование растворяющей способности предлагаемых составов по отношению к мрамору определялось гравиметрическим методом. Предварительно определяли вес и площадь поверхности пластины из мрамора. Пластину помещали в колбу и заливали расчетным количеством кислотного состава. Выдерживали в течение времени, определенного опытом, при температуре опыта. Затем содержимое колбы переносили на фильтр, промывали, высушивали и взвешивали. По разнице в весе определяли количество растворенного вещества. В исходном фильтрате определяли концентрации кислот.

На чертеже показано изменение общей кислотности в реакции с мрамором исследуемых кислотных составов: кривая 2 - состав, содержащий 15%-ный раствор ингибированной НСl + 0,5% ПАВ + 1,4% ацетата кальция + вода, кривая 3 - предлагаемый состав: 15%-ный раствор ингибированной НСl + 0,5% ПАВ + 5% ацетата кальция + вода, кривая 5 - предлагаемый состав, содержащий 15%-ный раствор ингибированной НСl + 0,5% ПАВ + 5% ацетата кальция +5% уксусной кислоты + вода, кривая 6 - состав: 15%-ный раствор ингибированной соляной кислоты + 0,5% ПАВ + 2,5% ацетата кальция + 2,5% уксусной кислоты + вода и для сравнения нейтрализация мрамором состава, являющегося пототипом - кривая 4 и нейтрализация мрамором 15%-ного раствора ингибированной соляной кислоты - кривая 1.

Из чертежа видно, что 15%-ный раствор соляной кислоты расходуется на 98,5% в реакции с мрамором в течение 45 минут. Введение 5% уксусной кислоты в соляно-кислотный раствор (известный состав) приводит к тому, что в течение 5 часов расходуется 87% кислот. При введении 5% ацетата кальция (предлагаемый состав - кривая 3) расход кислоты замедляется по сравнению с прототипом и за пять часов составляет 77,3%. В предлагаемом составе, где одновременно вводится 5% ацетата кальция в сочетании с 5% уксусной кислоты (кривая 5), наблюдается максимальное замедление расхода кислотности в реакции с мрамором, в течение 5 часов кислотность меняется от 18,2% до 6,2%, т.е. на 65,9%. Предлагаемые составы реагируют с компонентами породы при достаточно высокой остаточной кислотности, превышающей значения кислотности в известных составах, что предупреждает осложнения при кислотных обработках.

В табл.1 приведены параметры, позволяющие оценить замедляющее действие добавок, введенных в соляно-кислотный раствор.

В качестве критериев выбраны параметры, использованные для оценки эффективности известных составов (табл.1).

Результаты опытов показывают, что незначительная (2,5%) добавка ацетата кальция резко снижает скорость реакции соляной кислоты с мрамором. Увеличение добавки ацетата кальция до 5% приводит к ее снижению в 5-9 раз (опыт №3 в табл.1), при добавлении 5% ацетата кальция и 5% уксусной кислоты (опыт №5 в табл.1) - к замедлению реакции соляной кислоты с мрамором в 16-30 раз, в то время как для известного состава достигается замедление реакции соляной кислоты с мрамором только в 6-7,5 раз (опыт №6 в табл.1). Дальнейшее повышение содержания ацетата кальция в растворе не приводит к усилению замедляющего эффекта. Увеличение концентрации уксусной кислоты в составе приводит к неэффективному ее использованию и к потере рентабельности предлагаемого технического решения.

Пример 4. Проведены эксперименты с целью определения коррозионной активности исследованных кислотных составов в отношении пластин, вырезанных из насосно-компрессорных труб (сталь марки “Д”), результаты которых приведены в табл.2. Пластины выдерживались в исследуемых составах в течение 24 часов. В опытах в качестве коррозионной среды использовалась 15%-ная ингибированная соляная кислота с добавками уксусной кислоты лесохимической технической, ацетата кальция и ПАВ.

Исследование коррозионной активности составов показало, что введение 2,5-5,0% ацетата кальция в 15%-ного раствора НСl с 0,5% ПАВ не увеличивает коррозионную активность состава (опыты №5 и №6). Таким образом, предлагаемые составы с добавками 2,5-5,0% ацетата кальция имеют в 1,6 раза меньшую коррозионную активность, чем известный состав.

Скорость коррозии образцов стали “Д” в исследованных составах с добавками ацетата кальция в сочетании с уксусной кислотой не превышает 0,6 г/м² час и является практически такой же, как в известном составе.

Лабораторные испытания предлагаемого технического решения подтвердили его преимущество перед известными решениями. Показано, что предлагаемое решение эффективнее известных составов в 1,4-4 раза (табл.1). Использование предлагаемых составов позволит сократить материальные затраты на 38-40%.

Заявляемый состав обладает следующими технико-экономическими преимуществами:

- увеличивает проницаемость призабойной зоны пласта, обладает антикоррозионным свойством - повышает эффективность извлечения нефти из карбонатных и карбонатсодержащих коллекторов

- состав готовится смешением известных компонентов, прост, поэтому возможно получение его в заводских условиях.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам на основе соляной кислоты для обработки карбонатных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности и глубины проникновения кислотного состава в пласт. Состав для обработки карбонатных пластов содержит, мас.%: ингибированную соляную кислоту 10-15, поверхностно-активное вещество ПАВ – синтерол АФМ-12 0,2-0,5, ацетат кальция 2,5-5 или смесь его и уксусной кислоты при соотношении указанных ацетата и кислоты 1:1 5-10 и воду – остальное. Предлагаемый состав позволяет увеличить проницаемость призабойной зоны пласта. 2 табл., 1 ил.

Состав для обработки карбонатных пластов, содержащий ингибированную соляную кислоту, замедлитель, поверхностно-активное вещество ПАВ и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве замедлителя ацетат кальция или смесь ацетата кальция и уксусной кислоты при соотношении указанных ацетата и кислоты 1:1, а в качестве ПАВ – синтерол АФМ-12 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Ингибированная соляная кислота 10,0-15,0

ПАВ – синтерол АФМ-12 0,2-0,5

Ацетат кальция или смесь ацетата

кальция и уксусной кислоты

при соотношении указанных

ацетата и кислоты 1:1 5,0-10,0

Вода Остальное