Способ удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин Российский патент 2018 года по МПК E21B43/22 C09K8/94 

В газовых скважинах по мере их старения скапливается вода, препятствующая подъему газа. Чтобы максимально увеличить срок службы скважины и добычу газа, необходимо удалять воду из скважины или замещать ее. Одним из наиболее рентабельных методов возобновления свободного движения газа является добавление в воду поверхностно-активного вещества, превращающего жидкость в пену. Образование пены снижает гидростатическое давление на пласт, повышая продуктивность скважины.

Известны способы удаления жидкости из скважины путем получения пенообразующих составов при введение поверхностно-активных веществ в воду (Амиян А.В. Освоение скважин с применением пенных систем. - М.: ВНИИОЭНГ. - 1984, с 25-27). Применение данных способов ввода ПАВ не всегда эффективно при эксплуатации скважин при аномально низких значениях давлений флюидов в продуктивных пластах.

Известен пенообразующий состав для удаления жидкости из газовых скважин при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Окись алкилдиметиламина CnH2n+1(CH3)2NO, где n=12-14 31, 47-32, 45 Алкилсульфонат натрия R-SO2ONa 0,9-1,2 Карбамид 4,5-5,5 Вода Остальное

(А.с. SU №1723090 от 09.10.1989 г.).

Недостатком указанного состава является низкая эффективность пенообразования с забоя низкотемпературных газовых и газоконденсатных скважин. Кроме того, рабочие растворы указанного состава - жидкости. Приготовление жидких рабочих растворов - трудоемкая задача, требует применения крупнотоннажной спецтехники и большеобъемных емкостей.

В настоящее время наибольший практический интерес в плане экономии трудовых и технических ресурсов представляют собой разного рода твердые пенообразователи -шашки(стержни) - литые или прессованные.

Известен твердый пенообразователь для удаления жидкого пластового флюида из газовых и газоконденсатных скважин, включающий оксиэтилированное поверхностно-активное вещество (Lutensol марки AT 25 или AT 50) и винилсодержащий полимер (поливинилпирролидон), при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

Lutensol AT 25 или AT 50 40-80 Поливинилпирролидон 20-60

(пат. RU 2442814).

Известен твердый пенообразователь для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

Мочевина 27 Блоксополимер окиси этилена и пропилена (CnH2n+1O(С3Н60)m(C2H4O)pH, где n - число атомов углерода в алкильном радикале, равное 5-15 m - число молей окиси этилена, равное 9-45 p - число молей окиси пропилена, равное 30-180 35,7 Поливиниловый спирт 2 КССБ 32,6 Вода 2

(пат. RU №2323244).

Известен облегченный твердый пенообразователь для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

Порошкообразная основа (сульфонол, КССБ) 20-80 Поверхностно-активное вещество на основе моноалкилфенолового эфира полиэтиленгликоля на основе полимердистиллята (ОП-7, ОП-10) 10-70 Пластифицирующая добавка (КМЦ, ПВС) 1-18 Облегчающая добавка (вспененный полистирол) 0,3-0,7

(пат. RU №1710705).

Эффективность применения растворов значительно ниже, чем твердых пенообразователей - шашек, требует привлечения специальной техники и специальных приемов закачки, а также больших объемов реагентов за счет потерь химического вещества при пенообразовании. Важная особенность твердых пенообразователей - пенных шашек (стержней) - это возможность их применения для обработки труднодоступных объектов. Применение шашек заменяет специальную бригаду рабочих и технику. Такой подход упрощает применение поверхностно-активных веществ и удешевляет стоимость скважин-операций в целом. Недостатком известных твердых пенообразователей является низкая эффективность удаления жидкости из газовых или газоконденсатных скважин в условиях низкого притока газа или полного его отсутствия. В этом случае применение пенообразующих шашек малоэффективно и нецелесообразно. Вызов притока из пласта с последующей очисткой скважины возможен лишь в случае принудительного пенообразования с помощью газообразующих составов.

Известен твердый пенообразователь для удаления жидкости с забоя скважины, содержащий поверхностно-активные вещества неионогенные (ОП-10 или ОП-7), анионоактивные (сульфонол), лигносульфонат (КССБ или СДБ, или ФХЛС), отличающийся тем, что при соотношении ОП-10 или ОП-7 и сульфонола 3,45:1, кристаллическую сульфаминовую кислоту и карбонат натрия (калия или кальция) при следующем соотношении компонентов, мас. %:

ОП-10 (ОП-7) 34,0-40,0 Сульфонол 9,8-11,6 Кристаллическая сульфаминовая кислота 11,0-13,0 Карбонат натрия (калия или кальция) 4,5-6,5 Лигносульфонат (КССБ или СДБ, или ФХЛС) Остальное

(пат. RU 2223298).

Известен пенообразователь для очистки газовых скважин при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

Порошкообразная основа КССБ 39-49 Поверхностно-активное вещество ПАВ на основе алкилфенола 50-60 Тартрат аммония 0,5-0,95 Карбонат натрия 0,05-0,5

(пат. RU №2173694).

Недостатком вышеприведенных составов является недостаточное пенообразование вследствие высокой растворимости образующегося углекислого газа в воде. Высокий пенообразующий эффект может быть обеспечен в случае выделения относительно инертного газа с минимальной растворимостью в воде.

Наиболее близким решением этой задачи является способ удаления жидкости из скважины, включающий введение самогенерирующего, пенообразующего состава на забой скважины в виде твердых шашек двух типов, различных по составу: основу шашки одного типа составляет нитрит щелочного металла, основу шашки другого типа - сульфаминовая кислота, шашки обоих типов содержат неионогенное поверхностно-активное вещество ПАВ и утяжелитель - хлористый натрий или калий в количестве, обеспечивающем плотность шашек не менее 1,8 г/см³, при этом по стехиометрии на 1 часть нитрита щелочного металла в первой шашке приходится 1,14 или 1,4 части сульфаминовой кислоты в шашке другого типа (пат. RU 2317412).

Положительно то, что технология основана на доставке на забой скважины твердых шашек, содержащих ПАВ неионогенного типа, недостаточное поступление газа в скважину компенсируется его генерированием в ходе химической реакции, при этом выделяется азот. Генерирование азота предпочтительней образования углекислого газа, так как азот является инертным газом и, самое главное, растворимость азота в воде значительно меньше растворимости углекислого газа (при нормальном давлении и температуре 20°C растворимость азота составляет 11 см³ в одном литре воды, для CO₂ этот показатель равен 710 см³). Использование ПАВ неионогенного типа обеспечивает пенообразование даже в минерализованных водах.

Недостаток способа в том, что не учитывается качество скважинной жидкости, а именно наличие углеводородного конденсата. Углеводороды в пластовой жидкости являются пеногасителями, что снижает эффективность образования пены и подъема жидкости. Кроме того, в случае применения шашек по вышеописанному способу при температурах выше плавления ПАВ шашки размягчаются уже в процессе падения, это приводит к «залипанию» шашек к поверхности. Все это может привести к закупорке проходного канала скважины и делает невозможным сброс шашек в необходимом расчетном количестве.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение области применения пеногенерирующих шашек и повышение эффективности удаления водоконденсатной смеси с содержанием газового конденсата до 50% об.

Поставленную задачу решает предлагаемый способ удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, включающий введение пенообразующего состава на забой скважины в виде твердых шашек двух типов, различных по составу: основу шашки первого типа составляет нитрит натрия, основу шашки второго типа - сульфаминовая кислота, шашки обоих типов содержат неионогенное поверхностно-активное вещество ПАВ, утяжелитель - хлористый натрий, при этом по стехиометрии на 1 часть нитрита натрия в первой шашке приходится 1,40 части сульфаминовой кислоты в шашке другого типа, отличающийся тем, что дополнительно в шашки обоих типов вводится полианионная целлюлоза высоковязкая (ПАЦ-В), нефтерастворимое поверхностно-активное вещество - сульфонол НП-1 и комплексон - трилон Б в следующем соотношении компонентов в каждой шашке, % мас. :

Содержание в шашке Первого Второго типа типа Нитрит натрия 70 0 Сульфаминовая кислота 0 50 Хлористый натрий 23 43 Неионогенное ПАВ 5 5 ПАЦ 0,5 0,5 Сульфонол НП-1 1 1 Трилон-Б 0,5 0,5

Дополнительно шашки обоих типов упаковывают в цилиндры из водорастворимой бумаги.

В присутствии углеводородов вспенивание жидкости ухудшается и становится практически невозможным при содержании углеводородов в смеси более 10-20%. Пенообразующая способность неионогенного ПАВ типа АФ9-12, рекомендованного в способе по прототипу, в скважинной жидкости с большим содержанием углеводородов минимальна. В предлагаемом изобретении применяется смесь поверхностно-активных веществ неионогенного (неонол) и анионного типа (сульфонол), причем последний обладает повышенной растворимостью в легких нефтепродуктах. Перераспределение ПАВ в водной и углеводородной фазах обеспечивает высокое пенообразование водоконденсатной смеси в целом и обеспечивает более полное удаление жидкости из скважины. Применение в предлагаемом изобретении смеси анионного и неионогенного ПАВ в соотношении 1 к 5, с повышенным содержанием последнего, позволяет минимизировать чувствительность системы от минерализации воды. Комплексон - трилон Б (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) вводится в состав шашек также с целью экранировать негативное воздействие солей жесткости в растворе и предотвратить эффект «высаливания» анионного ПАВ.

Полианионная целлюлоза (ПАЦ) служит связующим, клеящим веществом, обеспечивает упрочнение шашек обоего типа в целом. Кроме того, введение водорастворимого полимера - ПАЦ повышает устойчивость образующейся пены и повышает ее выносящую способность. Используемое по способу ПАЦ-В - термостабильное вещество, устойчивое к минерализации вод.

С целью исключить эффект «залипания» спрессованные шашки дополнительно упаковывают в бумажные цилиндры из водорастворимой бумаги. Для упаковки шашек по заявляемому способу применяют водорастворимую бумагу Aquasol (США). Возможно использовать водорастворимую бумагу любого другого производителя.

Эффективность предлагаемого изобретения оценивали в лабораторных условиях по объему выносимой жидкости с разными минерализацией и содержанием газового конденсата. Испытания проводили при комнатной температуре, использовали модельные воды, содержащие ионы кальция, натрия и магния.

Для исследований применяли следующие реагенты: нитрит натрия (ГОСТ 4144-79), сульфаминовая кислота (ТУ 2121-400-0576-3441-2002), неионогенное ПАВ Аф9-12 (ТУ 38-507-63-171-91), сульфонол-НП-1 (ТУ 2484-004-8482528-99), хлористый натрий (ГОСТ 4233-77), трилон Б (ГОСТ 10652-73), полианионная целлюлоза ПАЦ-В (ТУ2231-015-32957739-00)(см. таблицу) .

Результаты лабораторных исследований показали более полный вынос скважинной жидкости, содержащей газоконденсат, шашками по заявляемому способу в сравнении с прототипом.

Применение заявляемого способа позволяет повысить эффективность удаления скважинной жидкости с высокой минерализацией и содержанием газового конденсата до 50% в условиях аномально низких пластовых давлений и полного самозадавливания скважины.

Изобретение относится к технологии эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Технический результат - эффективный подъем скважинной жидкости из газовых и газоконденсатных скважин. Способ удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин включает введение пенообразующего состава на забой скважины в виде твердых шашек двух типов, различных по составу, шашки первого типа содержат, мас.%: нитрит натрия 70; хлористый натрий 23; неионогенное поверхностно-активное вещество ПАВ 5; полианионная целлюлоза высоковязкая ПАЦ 0,5; нефтерастворимое ПАВ Сульфонол НП-1 1; комплексон Трилон Б 0,5; шашки второго типа содержат, мас.%: сульфаминовую кислоту 50; утяжелитель - хлористый натрий 43; неионогенное ПАВ 5; высоковязкая ПАЦ 0,5; Сульфонол НП-1 1; Трилон Б 0,5, при этом по стехиометрии на 1 часть нитрита натрия в первой шашке приходится 1,4 части сульфаминовой кислоты в шашке другого типа. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, включающий введение пенообразующего состава на забой скважины в виде твердых шашек двух типов, различных по составу: основу шашки первого типа составляет нитрит натрия, основу шашки второго типа - сульфаминовая кислота, шашки обоих типов содержат неионогенное поверхностно-активное вещество ПАВ, утяжелитель - хлористый натрий, при этом по стехиометрии на 1 часть нитрита натрия в первой шашке приходится 1,4 части сульфаминовой кислоты в шашке другого типа, отличающийся тем, что дополнительно в шашки обоих типов вводится полианионная целлюлоза высоковязкая (ПАЦ-В), нефтерастворимое поверхностно-активное вещество - Сульфонол НП-1 и комплексон - Трилон Б в следующем соотношении компонентов в каждой шашке, мас.%:

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно шашки обоих типов упаковывают в цилиндры из водорастворимой бумаги.