СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ГЛУШЕНИЯ ГАЗОВЫХ И НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН И ЖИДКОСТЬ ГЛУШЕНИЯ, ПОЛУЧЕННАЯ ЭТИМ СПОСОБОМ Российский патент 2011 года по МПК C09K8/42 E21B43/22 

Изобретение относится к добыче нефти и газа, бурению нефтяных и газовых скважин, в частности, к жидкостям для перфорации и глушения скважин.

Известно, что в качестве жидкостей глушения для нефтяных и газовых скважин используют большое количество рецептур [1-5]. Известность получили жидкости глушения на углеводородной основе, в частности жидкости на основе обратных эмульсий [6]. Недостатком этих жидкостей является их пожароопасность и уменьшение продуктивности скважин вследствие снижения проницаемости пласта компонентами эмульсии.

Наиболее близкими аналогами для заявленных способа и жидкости являются способ получения жидкости для глушения нефтяных и газовых скважин и жидкость глушения, полученная этим способом. Указанная жидкость глушения содержит в качестве дисперсной фазы известь, в качестве дисперсионной среды - водные растворы хлористых солей натрия, магния, алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: известь 10-30, хлористые соли натрия, магния, алюминия 5-25, отходы производства изопропилового спирта 0,5-1,5, реагенты-понизители фильтрации 0-1,5, вода - остальное, причем отходы производства изопропилового спирта представляют собой смесь углеводородов нормального и изостроения, содержащие три- и тетраполимеры, пропилен и другие низкомолекулярные полимеры, а также альдегиды, кетоны, изопропиленовый спирт. В способе ее получения известь интенсивно размешивают в пресной или пластовой воде, при необходимости добавляют соли, в полученное известковое молоко при интенсивном перемешивании с доступом воздуха добавляют указанные отходы и реагенты - понизители фильтрации. Получают устойчивую пену [7].

Недостатком данных способа и жидкости является большое количество различных компонентов, вводимых в пласт, которые после окончания работ мешают быстрому выходу скважины на рабочий режим и что, как следствие, приводит к снижению дебитов добывающих скважин. Кроме того, применение полученной жидкости в пластах с аномально низким пластовым давлением требует дополнительно применять блокирующую систему, предотвращающую поглощение жидкости в пласт.

Целью изобретения является обеспечение применения негорючей жидкости глушения в широком интервале проницаемости пород, температур пласта и пластовых давлений, сохранение проницаемости породы призабойной зоны скважины после проведения ремонтных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения жидкости глушения для газовых и нефтяных скважин, включающем совмещение извести, воды, органического компонента, в качестве органического компонента используют, по крайней мере, один гликоль с молекулярной массой не более 160, осуществляют совмещение извести негашеной с, по крайней мере, одним указанным гликолем при их соотношении, мас.ч. 2-10:10 соответственно, затем к полученному продукту их реакции при перемешивании добавляют воду в количестве 5-50 мас.ч.

Причем вода может дополнительно содержать до 50% от ее массы низкомолекулярного спирта или соли, а также в жидкость глушения может быть дополнительно введен сухой порошкообразный полиакриламидный гель в количестве до 5% от массы жидкости глушения, а также полые микросферы.

При использовании диэтиленгликоля и его смесей с другими гликолями реакцию можно проводить при комнатной температуре. Для других гликолей целесообразно провести предварительный нагрев до температуры выше 50°С для ускорения реакции. Способ получения жидкости глушения может быть реализован непосредственно в скважине. В этом случае также можно получить дополнительный блокирующий эффект и избежать применения специальных блокирующих составов.

Поставленная цель также достигается тем, что жидкость глушения газовых и нефтяных скважин характеризуется тем, что получена указанным выше способом.

Сущность изобретения состоит в том, что оксид кальция, содержащийся в негашеной извести, химически взаимодействует с гликолями с образованием гликолятов кальция, которые взаимодействуют с водой. При этом образуется аморфный гидроксид кальция, в отличие от кристаллического гидроксида кальция, образующегося при прямом взаимодействии воды с оксидом кальция. Аморфный гидроксид кальция обладает малой плотностью и является твердым эффективным наполнителем для жидкости глушения. Для регулирования плотности жидкости глушения и ее температуры замерзания в воду могут быть введены низкомолекулярные добавки, например низший спирт или водорастворимая соль.

Введение в жидкость глушения перед закачкой в скважину сухого полиакриламидного геля позволяет придать этой жидкости блокирующие свойства при минимальной модификации. Это необходимо при глушении скважин с аномально низким пластовым давлением.

Предлагаемой жидкости глушения можно придать блокирующие свойства, если часть жидкости глушения готовить непосредственно в скважине. Для этого реакцию гликоля и негашеной извести частично можно проводить в призабойной зоне скважины. Для этого непрореагировавшую суспензию извести в гликоле закачивают на забой скважины, где протекает реакция и далее добавляют воду, водно-спиртовой раствор или водный раствор соли необходимой плотности и температуры замерзания. После реакции с водой образуется жидкость глушения непосредственно в скважине, при этом обеспечивается блокирующий эффект за счет высокой концентрации аморфной извести на забое скважины.

В любой момент аморфный гидроксид кальция может быть полностью разрушен при солянокислотной обработке вследствие перехода кальция в растворимый хлорид кальция. Для регулирования плотности в жидкость глушения могут быть добавлены микросферы, имеющие малую плотность, например полые стеклянные микросферы. Для увеличения вязкости и снижения фильтруемости жидкости в пласт можно добавить до 5% сухого порошкообразного полиакриламидного геля. Частицы полиакриламидного геля разбухают в водной среде и тем самым повышают ее вязкость и седиментационную устойчивость.

Для подтверждения возможности практического получения жидкости глушения с указанными свойствами приводится ряд примеров.

Пример 1.

10 мас.ч. этиленгликоля с молекулярной массой 62,05 смешивают с 4,5 мас.ч. негашеной извести. Перемешивание продолжают до прекращения выделения тепла. Далее к продукту реакции добавляют 10 мас.ч. воды и перемешивают. В результате образуется тиксотропная жидкость с показателем водоотдачи 16 мл за 30 минут и вязкостью 150 сП.

Пример 2.

10 мас.ч. пропиленгликоля с молекулярной массой 76,09 смешивают с 4,5 негашеной извести и нагревают массу до 100°С. После начала реакции температура достигла 160°С, а затем опустилась до прежнего значения. Перемешивание продолжают до прекращения выделения тепла. Далее к продукту реакции добавляют 10 мас.ч. воды и перемешивают. В результате образуется тиксотропная жидкость с показателем водоотдачи 21 мл за 30 минут и вязкостью 130 сП.

Аналогично были проведены испытания способа получения для реакции негашеной извести с другими низкомолекулярными гликолями. Результаты представлены в таблице.

Пример 3.

Для получения жидкости глушения при нормальной температуре был испытан способ получения жидкости глушения на основе смеси моно- и диэтиленгликоля. Взято 3 мас.ч. моноэтиленгликоля с молекулярной массой 62,05 и смешано с 7 мас.ч. диэтиленгликоля с молекулярной массой 106,12. К полученной смеси добавлено 5 мас.ч. негашеной извести, содержащей 95% оксида кальция. Систему перемешивали 4 часа. Система первоначально нагревалась до 45°С, а затем температура падала до комнатной температуры. К концу перемешивания вязкость продукта возросла. Далее к системе добавлено 10 мас.ч. воды (т.е. 67% к сумме гликолей и извести) и перемешано в течение 30 минут. В результате получена жидкость глушения, свойства которой были изучены и получены следующие результаты:

- показатель фильтрации за 30 минут - 15 мл;

- плотность 1195 кг/м³;

- суточный отстой - 0%;

- вязкость при скорости сдвига 1 с^-1 8500 мПа·с (сП);

- вязкость при скорости сдвига 14 с^-1 430 мПа·с;

- вязкость пластическая 95 мПа·с;

- динамическое предельное напряжение сдвига 45 Па;

- температура замерзания -35°С;

- растворимость в соляной кислоте - полная.

Пример 4.

В этом примере показана возможность превращения жидкости глушения при минимальной модификации в эффективную блокирующую систему. К жидкости глушения, приготовленной в примере 3, добавлено 5% от ее массы сухого порошкообразного полиакриламидного геля. Гель был получен обработкой порошкообразного полиакриламида ионизирующим излучением дозой 1 Мрад. Через 40 минут перемешивания жидкость потеряла подвижность. Испытание этой системы на водоотдачу показало водоотдачу 5 мл.

Пример 5.

Берется 5 мас.ч. моноэтиленгликоля с молекулярной массой 62,05 и смешивается с 5 мас.ч. диэтиленгликоля с молекулярной массой 106,12. К полученной смеси добавляют 2,5 мас.ч. негашеной извести. Систему перемешивают 6 часов. Система первоначально нагревается до 50°С, а затем температура падает до комнатной температуры. К концу перемешивания вязкость продукта возрастает. Далее к системе добавляют 13 мас.ч. воды (т.е. 83% к сумме гликолей и извести) и перемешивают в течение 30 минут. В результате получается жидкость глушения, свойства которой были изучены и получены следующие результаты:

- показатель фильтрации за 30 минут - 35 мл;

- плотность 1170 кг/м³;

- суточный отстой - 0%;

- вязкость при скорости сдвига 14 с^-1 270 мПа·с;

- вязкость пластическая 56 мПа·с;

- температура замерзания -22°С;

- растворимость в соляной кислоте - полная.

По аналогии с примерами 1 и 2 проведены исследования свойств жидкостей, полученных при других условиях получения по предлагаемому способу. Основные свойства полученных жидкостей глушения - водоотдача, стабильность и температура замерзания - приведены в таблице. Из таблицы видно, что стабильная система образуется в примерах 1-10. В примерах 11 и 12, в которых состав жидкости выходит за пределы заявляемых параметров, получается нестабильная система.

Пример 6.

Берется 3 мас.ч. моноэтиленгликоля с молекулярной массой 62,05 и смешивается с 7 мас.ч. диэтиленгликоля с молекулярной массой 106,12. К полученной смеси добавляют 5 мас.ч. негашеной извести, содержащей 95% оксида кальция. Систему перемешивают 4 часа. Система первоначально нагревается до 45°С, а затем температура падает до комнатной температуры. К концу перемешивания вязкость продукта возрастает. Далее к системе добавляют 10 мас.ч. 50%-ного раствора метанола в воде и перемешали в течение 30 минут. В результате получается жидкость глушения, свойства которой были изучены и получены следующие результаты:

- показатель фильтрации за 30 минут - 19 мл;

- плотность 1052 кг/м³;

- суточный отстой - 0%;

- температура замерзания - 45°С;

- растворимость в соляной кислоте - полная.

Пример 7.

Данный пример приводится для подтверждения возможности снижения плотности жидкости глушения путем введения в состав жидкости полых микросфер. Берется 4 мас.ч. негашеной извести и перемешивается в течение 3-х часов со смесью 2,5 мас.ч. моноэтиленгликоля и 7,5 мас.ч. диэтиленгликоля. Далее к дисперсии добавили 10 мас.ч. пресной воды и 0,25 мас.ч. полых микросфер и продолжали перемешивание еще 30 минут. В результате образуется однородная система со следующими параметрами:

- температура замерзания - 31°C;

- показатель фильтрации за 30 минут - 11 мл;

- плотность 980 кг/м³;

- суточный отстой менее 2%.

Пример показывает, что при введении микросфер снижается плотность и при этом сохраняется стабильность системы во времени.

Таблица Свойства жидкости глушения, полученной по данному способу №                 Известь, мас.ч. Гликоль, мас.ч. Вода, мас.ч. Дополнительный компонент к воде, мас.ч. Водоотдача, мл Суточный отстой, % Температура застывания, °C 1 5 МЭГ 30 нет 17 0 -35 2 5 ДЭГ 30 нет 21 0 -31 3 5 ПГ 30 нет 15 0 -26 4 5 ТЭГ 40 нет 18 0 -24 5 5 МЭГ и ДЭГ 30 нет 19 0 -29 6 10 МЭГ и ДЭГ 5 нет 23 0 -35 7 2 МЭГ и ДЭГ 50 нет 12 0 -23 8 10 МЭГ и ДЭГ 30 50% метанол 36 0 -41 9 10 МЭГ и ДЭГ 30 20% CaCl₂ 39 0 -31 10 10 МЭГ и ДЭГ 30 20% ДЭГ 9 0 -28 Обозначения: МЭГ - моноэтиленгликоль, мол. масса 62,5 ДЭГ - диэтиленгликоль, мол. масса 106,12 ТЭГ - триэтиленгликоль, мол. масса 150,12 ПГ - пропиленгликоль, мол. масса 76,09

Источники информации

1. RU, №2136854 С1, 28.04.1997.

2. RU, №2151162С1, 10.11.1998.

3. RU, №2168003 С2, 10.05.1999.

4. RU, №2183735 С2, 11.05.2000.

5. RU, №2184839 С2, 25.04.2000.

6. RU, №2132936 C1, 18.11.1997.

7. RU, №2136854 С1, 28.04.1997.

Изобретение относится к добыче нефти и газа и направлено на снижение пожарной опасности, токсичности, а также на сохранение продуктивности скважины после ремонта. Технический результат - обеспечение применения негорючей жидкости глушения в широком интервале проницаемости пород, температур пласта и пластовых давлений, сохранение проницаемости породы призабойной зоны после ремонтных работ. В способе получения жидкости глушения для газовых и нефтяных скважин, включающем совмещение извести, воды, органического компонента, в качестве органического компонента используют, по крайней мере, один гликоль с молекулярной массой не более 160, осуществляют совмещение извести негашеной с, по крайней мере, одним указанным гликолем при их соотношении, мас.ч. 2-10:10 соответственно, затем к полученному продукту их реакции при перемешивании добавляют воду в количестве 5-50 мас.ч. Жидкость для глушения газовых и нефтяных скважин характеризуется тем, что она получена указанным выше способом. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения жидкости глушения для газовых и нефтяных скважин, включающий совмещение извести, воды, органического компонента, отличающийся тем, что в качестве органического компонента используют, по крайней мере, один гликоль с молекулярной массой не более 160, осуществляют совмещение извести негашеной с, по крайней мере, одним указанным гликолем при их соотношении, мас.ч., 2-10:10 соответственно, затем к полученному продукту их реакции при перемешивании добавляют воду в количестве 5-50 мас.ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вода дополнительно содержит до 50% от ее массы низкомолекулярного спирта или соли.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в жидкость глушения дополнительно вводят сухой порошкообразный полиакриламидный гель в количестве до 5% от ее массы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в жидкость глушения дополнительно вводят полые микросферы в количестве до 5% от ее массы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании диэтиленгликоля и его смеси с другими гликолями реакцию осуществляют при комнатной температуре, а при использовании других гликолей осуществляют предварительный нагрев до температуры выше 50°С.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что его осуществляют непосредственно в скважине.

7. Жидкость для глушения газовых и нефтяных скважин, характеризующаяся тем, что она получена способом по п.1.

8. Жидкость по п.7, отличающаяся тем, что вода дополнительно содержит до 50% от ее массы низкомолекулярного спирта или соли.

9. Жидкость по п.7, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно сухой порошкообразный полиакриламидный гель в количестве до 5% от ее массы.

10. Жидкость по п.7, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно полые микросферы в количестве до 5% от ее массы.

11. Жидкость по п.7, отличающаяся тем, что при использовании диэтиленгликоля и его смеси с другими гликолями реакцию осуществляют при комнатной температуре, а при использовании других гликолей осуществляют предварительный нагрев до температуры выше 50°С.

12. Жидкость по п.7, отличающаяся тем, что способ осуществляют непосредственно в скважине.