ГИДРОФОБНАЯ ЭМУЛЬСИЯ Российский патент 2005 года по МПК C09K7/02 E21B43/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к многоцелевым технологическим жидкостям, и может быть использовано при первичном и вторичном вскрытии, гидроразрыве пласта, блокировке наиболее проницаемых участков продуктивного и водоносного пластов, глушении и консервации скважин, в качестве надпакерной жидкости в условиях комплексного воздействия высоких температур, давления и содержании кислых газов.

Известен ряд технических решений по созданию рецептур технологических жидкостей на основе гидрофобных эмульсий. Так, в а.с. СССР №1629308, МПК 5 С 09 К 7/02 «Инвертная эмульсия для глушения и заканчивания скважин» приведены эмульсионные растворы со значительным количественным содержанием твердой фазы, соизмеримым с углеводородной. Несмотря на это, они имеют сравнительно низкую плотность. По своей природе системы, содержащие твердую фазу, являются седиментационно-неустойчивыми. Твердая фаза под комплексным термобарическим воздействием и влиянием кислых газов будет выпадать в осадок на забое скважины, снижая тем самым проницаемость призабойной зоны пласта. По мере седиментации произойдет изменение агрегатного состояния всей системы - расслоение эмульсии. Водная фаза состава, представленная раствором хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, не содержит ингибитора коррозии, что приведет в случае расслоения эмульсии к интенсивному коррозионому износу и водородному охрупчиванию подземного оборудования.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является жидкость глушения нефтегазовой скважины пат. РФ №2190657, МПК 7 С 09 К 7/06. К недостаткам жидкости глушения следует отнести низкую плотность и термостойкость (до 90°С), отсутствие нейтрализатора кислых газов, высокую коррозионную активность и охрупчивание металла при расслоении эмульсии.

Задачей изобретения является разработка рецептуры гидрофобной эмульсии, не содержащей твердой фазы, устойчивой к комплексному термобарическому воздействию и агрессии кислых газов, имеющей низкую коррозионную активность, защищающей подземное оборудование от водородного охрупчивания и обладающей нейтрализующей способностью по отношению к сероводороду и углекислому газу.

Для достижения поставленной задачи гидрофобная эмульсия наряду с углеводородной и водной фазами содержит водорастворимый органический нейтрализатор сероводорода и углекислого газа из класса аминоспиртов при следующем соотношении компонентов, об.%:

Водная фаза57,0-70,0Аминоспирт0,1-5,0Углеводородная фазаостальное

Приготовление гидрофобной эмульсии заключается в диспергировании водной фазы и углеводородной с добавлением необходимого количества нейтрализатора кислых газов. Следует учитывать, что при увеличении концентрации водной фазы выше 70 об.% электро- и термостабильность эмульсии резко снижаются вплоть до разрушения в течение 2-х часов при температуре 90°С. Увеличение концентрации аминоспирта выше 5,0 об.% аналогично влияет на стойкость эмульсии к разрушению.

Для приготовления гидрофобной эмульсии в качестве углеводородной фазы используется компаунд из отработанных автомобильных масел (УВК), имеющий следующие характеристики: плотность 890-910 кг/м³, содержание воды/механических примесей ≤4,0/0,2% мас., Т_кип ≥150°С, Т_всп ≥120°C, динамическая вязкость при 25°С≥50 мПа·с. Водная фаза предлагаемой гидрофобной эмульсии представляет собой водно-аммиачный раствор смеси одно- и двухвалентной солей азотной кислоты (ЖБТФА) и имеет плотность до 1600 кг/м³. В качестве нейтрализатора кислых газов используется аминоспирт, например диэтаноламин.

Пример. Необходимо приготовить гидрофобную эмульсию (табл. 1), не содержащую твердой фазы и обладающую нейтрализующей способностью по отношению к кислым газам. Для этого готовится водная фаза посредством растворения солей азотной кислоты в водном растворе аммиака, Далее расчетное количество ЖБТФА диспергируется в УВК и добавляется до 5,0 об.% аминоспирта, например, диэтаноламин (ДЭА) по ТУ 6-02-2652-91.

Контроль технологических параметров приготовленных составов осуществляли согласно стандартным методикам контроля качества буровых растворов (табл. 2). Испытание коррозионной активности и устойчивости к комплексному термобарическому воздействию проводили в среде пластового флюида Астраханского ГКМ, содержащего 25% сероводорода и 20% углекислого газа. Продолжительность испытаний составляла 30 суток при температуре 95°С и давлении 6,5 МПа. Для определения коррозионного воздействия использовали плоские образцы-свидетели, изготовленные из стали Ст.20. Скорость коррозии рассчитывали по формуле 1:

где U _кор. - скорость коррозии, мм/год;

Δm - потеря массы образца, г;

S - площадь поверхности образца, см;

t - время экспонирования, ч.

Для оценки водородного охрупчивания стали по величине остаточной пластичности использовали проволочные образцы диаметром 2,5 мм из проволоки СВ08А. Величину остаточной пластичности определяли по формуле 2:

где Q - величина остаточной пластичности,%;

n - число гибов проволочных образцов после испытания;

n₀ - исходное число гибов.

Предлагаемая гидрофобная эмульсия может быть использована на любом нефтяном или газовом месторождении в различных технологических процессах, в частности при борьбе с поступлением воды к забою скважины, негерметичностью подземного оборудования, при проходке глинистых и рапоносных горизонтов, заканчивании и глушении скважин.

Главным критерием при создании гидрофобной эмульсии была устойчивость ее к агрессивному воздействию кислых газов и возможность их нейтрализации в условия высоких пластовых температуры и давления.

Достоинством гидрофобной эмульсии является отсутствие в ее составе твердой фазы, которая отрицательно влияет на проницаемость продуктивного коллектора, а при седиментации приводит к снижению плотности технологической жидкости, прихвату труб и другим видам осложнений.

Преимуществом выбранной в качестве углеводородной основы смеси отработанных автомобильных масел являются хорошие эмульгирующие свойства, наличие в составе автомобильных масел ингибиторов коррозии, антиокислительных, депрессорных и полимерных присадок, что позволяет отказаться от дополнительных закупок дорогостоящих реагентов. Кроме того, решается вопрос повторного использования отходов производства внутри предприятия, что является экономически и экологически выгодным.

Использование разработанной гидрофобной эмульсии позволяет решать широкий круг задач от заканчивания до ремонта скважин, используя одну, универсальную по назначению, технологическую жидкость.

Таблица 1№Состав гидрофобной эмульсии, об. %ЖБТФАУВКДЭА170,030,00265,035,00360,040,00469,930,00,1564,935,00,1659,940,00,1769,329,71,0864,434,71,0959,439,61,01067,929,13,01163,134,03,01258,238,83,01366,528,55,01461,833,35,01557,038,05,0 Прототип: патент РФ №219065716ДТ - 26, CaCl₂ - 70, Нефтенол НЗ - 4 (% об.)17ДТ - 34, CaCl₂ - 62, Нефтенол НЗ - 4 (% об.)

Примечание: отклонение концентрации реагентов от указанных в таблице приводит к расслоению эмульсии.

Таблица 2№Плотность, кг/м³Вязкость динамическая при 25/95°С, мПа*сЭлектростабильность, ВФильтрация, см³ 30 мин.Скорость коррозии, мм/годОстаточная пластичность, %113875770/102033000,00181100213524870/101040000,00119100313162430/87046000,00156100413865760/101032600,00190100513514860/100039400,00122100613152420/87046000,00220100713845740/99031000,00198100813494760/9803800,50,00152100913142400/8604501,00,001421001013785550/9602801,00,002521001113444340/8403402,00,002451001213092280/8203604,00,002211001313724520/7802404,50,003851001413383860/6402806,00,003061001513051980/6202909,00,02540100161168Вязкость условная, с 36400Нет данных171128Вязкость условная, с 26440

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к многоцелевым технологическим жидкостям, и может быть использовано при первичном и вторичном вскрытии, гидроразрыве пласта, блокировке наиболее проницаемых участков продуктивного и водоносного пластов, глушении и консервации скважин, в качестве надпакерной жидкости в условиях комплексного воздействия высоких температур, давления и содержании кислых газов. Гидрофобная эмульсия, включающая углеводородную и водную фазы, содержит, об.%: в качестве водной фазы - водно-аммиачный раствор смеси одно- и двухвалентной солей азотной кислоты 57,0-70,0, дополнительно - аминоспирт 0,1-5,0, в качестве углеводородной фазы - компаунд из отработанных автомобильных масел остальное. Состав является универсальным по назначению, не содержит твердой фазы и может быть использован на любом нефтяном или газовом месторождении. Техническим результатом является повышение устойчивости к комплексному термобарическому воздействию и агрессии кислых газов, снижение коррозийной активности, защита подземного оборудования от водородного охрупчивания. 2 табл.

Гидрофобная эмульсия, включающая водную и углеводородную фазы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водорастворимый органический нейтрализатор кислых газов из класса аминоспиртов, водная фаза содержит водно-аммиачный раствор смеси одно- и двухвалентной солей азотной кислоты, а в качестве углеводородной фазы используют компаунд из отработанных автомобильных масел при следующем соотношении компонентов, об.%:

Водная фаза57,0-70,0Аминоспирт0,1-5,0Углеводородная фазаОстальное