Тяжелая жидкость глушения без твердой фазы плотностью до 1450 кг/м Российский патент 2022 года по МПК C09K8/506 

Изобретение относится к области добычи нефти и газа (нефтяной и газовой промышленности), в частности может быть использовано для глушения продуктивных пластов с аномально высоким пластовым давлением, при проведении различных технологических операций в скважинах: глушении, перфорации, замене скважинного технологического оборудования или в нагнетательных скважинах.

Известен состав жидкости для глушения скважин в период выполнения капитальных и текущих ремонтов скважин на основе минеральных солей (подтоварная вода, пластовая вода), хлоридов натрия, магния, кальция, фосфорнокислых солей (RU 2277629 С1) плотностью до 1400 кг/м³, содержащий: водный раствор минеральных солей, в качестве ингибитора набухания глинистой составляющей продуктивного пласта используют, нитрилдиметилфосфоновую кислоту в количестве 0,01-0,05 мас.% от массы растворенных солей, в качестве ингибитора осадкообразования используют НТФ или СНПХ-5301М в количестве 0,01-0,05% от массы растворенных солей, в качестве поверхностно-активного вещества (далее - ПАВ) используют хлорид алкилтриметиламмония («ДОН-96» по ТУ №2482-010-047695-97), ИВВ-1 и др. В качестве водорастворимых минеральных солей используют двойные или тройные солевые системы хлорида калия с хлоридами натрия и/или магния, в частности: двойные солевые системы - карналлит обогащенный, сильвинит молотый, руда сильвинитовая, тройные солевые системы - руда карналлитовая, флюс хлоркалиевый.

Недостатком данного состава является сложность и длительность технологического процесса приготовления, включающая два этапа с разбавлением сеноманской водой и отстаиванием.

Известен способ приготовления технологических жидкостей нефтяных и газовых скважин плотностью до 1550 кг/м³, содержащий четырехводный кальций азотнокислый 69,8-98,8 мас.%, кальций хлористый 1,0-30,0 мас.%, ингибитор коррозии 0,1-3,0 мас.%, ингибитор солеотложения 0,1-1,0 мас.% (RU 2387687 С2).

Недостатком данного состава является неоптимальное соотношение реагентов и использование четырехводного кальция азотнокислого, что способствует повышенному расходу реагентов, выделению паров вредных веществ (аммиак и др.) при приготовлении жидкостей, выпадению осадков в призабойной зоне пласта при взаимодействии с пластовыми и нагнетаемыми водами, повреждению коллекторских свойств продуктивного пласта и повышенной температуре кристаллизации.

Наиболее близким по своей сущности и техническому результату к заявляемому техническому решению является тяжелая жидкость глушения без твердой фазы для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин (RU 2731965 С1). Общими с заявляемым изобретением признаками является наличие в составе воды и безводного нитрат кальция марки «Премиум». Однако в его состав дополнительно входит бромид кальция, который обладает довольно высокой температурой замерзания (кристаллизация раствора плотностью 1700 кг/м³ составляет минус 13,3°С), что ограничивает его использование в условиях Крайнего Севера.

Тяжелая жидкость глушения без твердой фазы для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин, представляющая собой раствор, содержащий воду, и безводный нитрат кальция марки «Премиум», отличающийся тем, что жидкость глушения имеет плотность до 1450 кг/м³ и дополнительно содержит хлорид натрия и композицию «Сульфен-35» (зимний) или ингибитор солеотложения «DESCAVENT» при следующем соотношении компонентов, мас.%: вода (51,28-62,84), безводный нитрат кальция марки «Премиум» (24,09-36,83), хлорид натрия (11,72-12,88), композицию «Сульфен-35» (зимний) (0,172-0,189) (далее по тексту - УЖГ-1450 марка А) или вода (51,10-62,65), безводный нитрат кальция марки «Премиум» (24,09-36,83), хлорид натрия (11,72-12,88), ингибитор солеотложения «DESCAVENT» (0,345-0,379) (далее по тексту - УЖГ-1450 марка Б).

Количественный состав композиций (содержание ингредиентов) варьируется в зависимости от требуемой плотности раствора (таблицы 1, 2).

Особенностью данных составов является то, что компоненты в отдельности не обладают высокими ингибирующими гидратацию глин характеристиками, однако их совместное использование обеспечивает усиление этих свойств. При этом применение безводного нитрата кальция марки «Премиум» (ТУ 2143-017-77381580-2012 с изм. 1-10) с массовой долей основного вещества не менее 96%, содержанием аммонийного азота не более 0,3% обеспечивает низкий расход реагента, быструю растворимость в воде, безопасность работ с жидкостью глушения за счет минимального выделения паров аммиака (в пределах предельно допустимой концентрации санитарно-гигиенических норм и правил). Практическая важность нового технического решения выражается в том, что в заявляемом составе подбором оптимальных добавок достигнуты условия повышения фазовой проницаемости, нагнетаемой и добываемой жидкостей в коллекторе, улучшения гидрофобизирующих свойств жидкости глушения в комплексе с их низкой коррозионной активностью. Ингибирование процесса гидратации глин в коллекторе сдерживает их набухание, а значит существенного уменьшения размеров пор не происходит.

Все вышеперечисленное приводит к минимальному негативному воздействию жидкости на призабойную зону пласта (далее - ПЗП), последующей эффективной разблокировке ПЗП от воздействий предыдущих технологических жидкостей и пластовой воды, а также облегченному (при меньшей депрессии в минимальные сроки) последующему вызову притока нефти и/или газа при освоении скважины. Диапазон варьирования плотности 1320-1450 кг/м³ удовлетворяет требованиям глушения большинства скважин с аномально высоким пластовым давлением, а низкая коррозионная активность и температура замерзания позволяет хранить жидкость глушения без твердой фазы очень длительное время в технологических емкостях в условиях низких температур Крайнего Севера.

Таким образом, предлагаемая жидкость глушения отвечает всем требованиям, предъявляемым к изобретениям.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности глушения скважин водными растворами минеральных солей повышенной плотности (до 1450 кг/м³), сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов, предотвращение осадкообразования и безопасность применения. Компонентное соотношение солей в основе жидкости глушения подобрано с учетом минерализации пластовой воды большинства месторождений Западной Сибири. При ином соотношении солей активизируются процессы кристаллизации и высаливания в поровом пространстве коллектора. Применение композиции «Сульфен-35» (зимний) и ингибитор солеотложения «DESCAVENT» (водного раствора солей органических и минеральных кислот с добавлением ПАВ) изменяют центры кристаллизации, что позволяет применять жидкости без существенного влияния на фильтрационно-емкостные свойства коллектора. Новизна состава состоит в том, что заявленная плотность достигается использованием технологически обоснованной в лабораторных условиях максимальной концентрации одновалентной соли - хлорида натрия (170 г/л) и доведением до требуемой плотности в диапазоне 1320-1450 кг/м³ безводным нитратом кальция марки «Премиум» (ТУ 2143-017-77381580-2012 с изм. 1-10).

Синергетический эффект от вводимых компонентов позволяет: осуществлять приготовление жидкости глушения в закрытых помещениях, что значительно упрощает и ускоряет процесс приготовления состава, без воздействия паров вредных веществ на организм человека; предупреждать выпадение солей металлов; длительное время хранить жидкость глушения в технологических емкостях в условиях Крайнего Севера в связи с низкой коррозионной активностью и температурой замерзания.

Исследования набухающей способности кернового материала при взаимодействии с заявляемым составом проводилось на оборудовании «OFITE Swellmeter» в соответствии с методикой МИ 11-63-2014 аттестованной и внесенной в Реестр УНИИМ Росстандарта РФ (свидетельство №222.0108/01.00258/2015), определение совместимости с нефтью и пластовыми водами выполнялось по пробам нефти и пластовых вод трех месторождений с применением требований API RP 39 и РД 39-1-641-81, поверхностное (межфазное) натяжение определялось на приборе DSA100 фирмы KRUSS в соответствии с аттестованной и внесенной в Реестр УНИИМ Росстандарта РФ методикой МИ 11-83-2014. Фильтрационные исследования проводились на установке ПИК-ОФП-FD, позволяющей моделировать фильтрационные процессы, происходящие в ПЗП при статической и динамической фильтрации в соответствии с РД 39-0147001-742-92.

Процесс приготовления заявляемого состава производится путем смешивания компонентов.

Состав УЖГ-1450 марка А плотностью 1320 кг/м³. Для получения 1 л жидкости глушения смешивали 829,5 г (62,84 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 318 г (24,09 мас.%), последовательно добавлялось 170 г (12,88 мас.%) хлористого натрия, после полного перемешивания добавляли 2,5 г (0,189 мас.%) композиции «Сульфен-35» (зимний).

Состав УЖГ-1450 марка А плотностью 1400 кг/м³. Для получения 1 л жидкости глушения смешивали 776,5 г (55,46 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 451 г (32,21 мас.%), последовательно добавлялось 170 г (12,14 мас.%) хлористого натрия, после полного перемешивания добавляли 2,5 г (0,179 мас.%) композиции «Сульфен-35» (зимний).

Состав УЖГ-1450 марка А плотностью 1450 кг/м³. Для получения 1 л жидкости глушения смешивали 743,5 г (51,28 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 534 г (36,83 мас.%), последовательно добавлялось 170 г (11,72 мас.%) хлористого натрия, после полного перемешивания добавляли 2,5 г (0,172 мас.%) композиции «Сульфен-35» (зимний).

Состав УЖГ-1450 марка Б плотностью 1320 кг/м³. Для получения 1 л жидкости глушения смешивали 827 г (62,65 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 318 г (24,09 мас.%), последовательно добавлялось 170 г (12,88 мас.%) хлористого натрия, после полного перемешивания добавляли 5 г (0,379 мас.%) ингибитора солеотложения «DESCAVENT».

Состав УЖГ-1450 марка Б плотностью 1400 кг/м³. Для получения 1 л жидкости глушения смешивали 774 г (55,29 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 451 г (32,21 мас.%), последовательно добавлялось 170 г (12,14 мас.%) хлористого натрия, после полного перемешивания добавляли 5 г (0,357 мас.%) ингибитора солеотложения «DESCAVENT».

Состав УЖГ-1450 марка Б плотностью 1450 кг/м³. Для получения 1 л жидкости глушения смешивали 741 г (51,10 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 534 г (36,83 мас.%), последовательно добавлялось 170 г (11,72 мас.%) хлористого натрия, после полного перемешивания добавляли 5 г (0,345 мас.%) ингибитора солеотложения «DESCAVENT».

Составы жидкостей глушения с максимальной концентрацией солей, тестировали на коррозионную активность, температуру кристаллизации, совместимость с пластовым флюидом. Были проведены измерения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны, а также исследования на кинетику набухания кернового материала после воздействия жидкости глушения, на поверхностное и межфазное натяжение водных растворов, фильтрационные испытания на керновом материале (таблицы 3, 4).

Изобретение относится к области заканчивания и ремонта добывающих и нагнетательных нефтяных и газовых скважин, может быть использовано для глушения продуктивных пластов с аномально высоким пластовым давлением. Технический результат - повышение эффективности глушения скважин, сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов, предотвращение осадкообразования и безопасность при применении жидкости глушения. Тяжелая жидкость глушения плотностью до 1450 кг/м³ без твердой фазы для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин содержит, мас.%: воду 51,10-62,65; безводный нитрат кальция марки «Премиум» 24,09-36,83; хлорид натрия 11,72-12,88; ингибитор солеотложения «DESCAVENT» 0,345-0,379. Тяжелая жидкость глушения плотностью до 1450 кг/м³ без твердой фазы для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин содержит, мас.%: воду 51,28-62,84; безводный нитрат кальция марки «Премиум» 24,09-36,83; хлорид натрия 11,72-12,88; водный раствор поверхностно-активных веществ и смеси одноатомных и многоатомных спиртов «Сульфен-35» зимний 0,172-0,189. 4 табл.

Тяжелая жидкость глушения без твердой фазы для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин, представляющая собой раствор, содержащий воду и безводный нитрат кальция марки «Премиум», отличающаяся тем, что жидкость глушения имеет плотность до 1450 кг/м³ и дополнительно содержит хлорид натрия и водный раствор поверхностно-активных веществ и смеси одноатомных и многоатомных спиртов «Сульфен-35» зимний или ингибитор солеотложения «DESCAVENT» при следующем соотношении компонентов, мас.%:

вода 51,10-62,65 безводный нитрат кальция марки «Премиум» 24,09-36,83 хлорид натрия 11,72-12,88 ингибитор солеотложения «DESCAVENT» 0,345-0,379

или

вода 51,28-62,84 безводный нитрат кальция марки «Премиум» 24,09-36,83 хлорид натрия 11,72-12,88 «Сульфен-35» зимний 0,172-0,189