Тяжелая жидкость глушения без твердой фазы плотностью до 1600 кг/м Российский патент 2022 года по МПК C09K8/42 

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 с целью выполнения различных видов работ в стволе скважины.

Известен состав для приготовления тяжелых технологических жидкостей для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин, плотностью до 1600 кг/м³, содержащий нитрат кальция 28-67 мас.%, хлорид кальция 31-69 мас.%, оксид или ацетат двухвалентного металла 0,5-1,2 мас.% и ингибитор коррозии 0,75-2,5 мас.% (RU 2291181 С1).

Недостатком данного состава является наличие примесей в виде коллоидных твердых микрочастиц, вносимое с дешевыми техническими компонентами в количестве 0,1-0,3 мас.%. В таких же пределах находится содержание нерастворимых твердых микрочастиц и в других известных тяжелых жидкостях: «ТРИАСАЛТ СТ» содержит до 0,1 мас.% твердых примесей, аммонизированный раствор нитрата кальция содержит их до 0,6 мас.%.

Известен состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы с плотностью до 1600 кг/м³, содержащий нитрат кальция технический 20,8-60,7 мас.%, хлорид кальция 39,0-78,8 мас.%, гидроксид кальция 0,2-0,3 мас.%, нейтрализнитрататор сероводорода 0,2-4,7 мас.% (RU 2427604 С1).

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).

Известен состав для приготовления тяжелых технологических жидкостей для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин плотностью до 1600 кг/м³, содержащий нитрат кальция 27,3-71,8 мас.%, хлорид кальция 25,66-71,94 мас.%, ингибитор солеотложения 0,02-0,1 мас.% и ингибитор коррозии 0,5-2,44 мас.%, гидрофобный коагулятор 0,05-0,16 мас.% (RU 2406745 С1).

Недостатками указанных составов является отсутствие совместимости с пластовыми водами, кроме того, неоптимальное соотношение реагентов и использование двухводного или четырехводного кальция азотнокислого способствует повышенному выделению паров вредных веществ (аммиак и др.) при приготовлении жидкостей, выпадению осадков в призабойной зоне пласта при взаимодействии с пластовыми и нагнетаемыми водами, повышенной температуре кристаллизации и повреждению коллекторских свойств продуктивного пласта.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения 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; безводного нитрат кальция марки «Премиум»; ингибитора солеотложения - нитрилотриметилфосфоновая кислота и гидрофобизатор, в том числе, гидрофобизатор ИВВ-1. Однако массовая доля нитрата кальция в указанном составе составляет 35-41 мас.%, и не обеспечивает достижение минимальной температуры замерзания приготовленной жидкости глушения. Кроме того, 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 использование данного состава в условиях Крайнего Севера. В известных составах применяется двухводный и четырехводный нитрат кальция с низким содержанием основного вещества 65-80 мас.%, дополнительным недостатком данных реагентов является гигроскопичность и слеживаемость, осложняющие их хранение и использование. Раствор двухводного нитрата кальция имеет повышенное содержание нитрата аммония 0,7-1,0 мас.%, что негативно сказывается на коррозионных свойствах продукта и может проявлять существенную агрессивность при повышенных температурах 60-90°С. В марках А-Е, двух- и четырехводного нитрата кальция (ТУ 2181-073-32496445-2013) содержатся токсичные вещества (свинец, кадмий, мышьяк, ртуть), что при приготовлении растворов с применением данных марок нитрата кальция будет оказывать вредное воздействие на организм человека.

Задачей, поставленной перед заявляемым изобретением, является разработка рецептуры состава для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы плотностью до 1600 кг/м³, обеспечивающей выполнение санитарно-гигиенических требований в воздухе рабочей зоны при их приготовлении, снижение отрицательного воздействия на призабойную зону добывающих и нагнетательных скважин, снижение коррозионной активности жидкости глушения и возможность применения заявленного состава в условиях низких температур Крайнего Севера.

Заявляемый состав жидкости глушения плотностью до 1600 кг/м³ (далее - УЖГ-1600) представляет собой раствор воды (40,84-62,83 мас.%); солей гранулированного безводного нитрата кальция марки «Премиум» (18,48-29,50 мас.%); гранулированного хлорида кальция (18,48-29,50 мас.%) с добавкой ингибитора солеотложения нитрилотриметилфосфоновой кислоты (далее - «НТФ») (0,0063-0,0076 мас.%); композиции «Сульфен-35» зимний (далее - «Сульфен-35» зимний) - водный раствор поверхностно-активных веществ и смеси одноатомных и многоатомных спиртов в жидкой форме, или водного раствора гидрофобизатора ИВВ-1 (далее - «ИВВ-1») - смесь алкилдиметилбензиламмония хлорида и четвертичной аммониевой соли третичного амина, или гидрофобизатора «Неонол БС-1» (далее - «Неонол БС-1») - смесь неионогенных поверхностно-активных веществ (НПАВ), спиртов, гликолей и воды (0,156-0,189 мас.%). Количественный состав композиции (содержание ингредиентов) варьируется в зависимости от требуемой плотности раствора (таблица 1).

Технический результат заявляемого состава достигается за счет применения 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 0,3% характеризующимся выделением паров аммиака в пределах предельно допустимой концентрации (далее - ПДК) санитарно-гигиенических норм и правил, подбором оптимальной добавки - «Сульфен-35» зимний (или «ИВВ-1», или «Неонол БС-1»), обеспечивающих высокий коэффициент восстановления проницаемости продуктивного пласта за счет снижения набухания глинистой составляющей коллектора в совокупности с предупреждением образования эмульсий при взаимодействии с нефтью и остаточной поровой водой и экспериментально обоснованного соотношения применяемых солей, что обеспечивает низкую температуру замерзания приготовленной жидкости глушения. При применении заявленного состава для глушения нагнетательных скважин дополнительно вводится добавка «НТФ» в целях предупреждения выпадения осадков при взаимодействии с нагнетаемыми водами, что позволяет после проведения ремонта не производить извлечение жидкости глушения из скважины.

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 сохранять свойства и хранить приготовленные жидкости глушения в технологических емкостях в условиях Крайнего Севера в связи с низкой коррозионной активностью и температурой замерзания.

Лабораторные исследования заявляемого состава и сравниваемых вариантов проводились в равных условиях, аналогично, с применением нормативных документов API RP 39, РД 39-1-641-81, ГОСТ Р 9.905-2007 и МИ 11-64-2014. Процесс приготовления заявляемого состава производится путем смешивания компонентов.

Пример 1 (RU 2427604 С1). В механической мешалке смешивали 480 г (48 мас.%) хлорида кальция, 480 г (48 мас.%) нитрата кальция технического, 3 г (0,3 мас.%) гидроксида кальция и 37 г (3,7 мас.%) хлорида цинка. Полученный состав растворяли в 607 мл воды. Получившиеся 1004 мл рассола плотностью 1 600 кг/м³ испытывали на температуру кристаллизации и коррозионную активность. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Пример 2 (RU 2387687 С2). В механической мешалке последовательно растворяли в воде кальций хлористый 30 мас.% с доведением плотности до значения, обеспечивающего необходимую температуру замерзания, далее вводили в раствор кристаллический четырехводный кальций азотнокислый 69,6 мас.% с предварительно введенными в него, путем перемешивания, ингибитором коррозии (тиомочевина 0,3 мас.%) и ингибитором солеотложения (оксиэтилидендифосфоновая кислота (далее - ОЭДФ) 0,1 мас.%).

Пример 3 (RU 2387687 С2). В механической мешалке последовательно растворяли в воде кальций хлористый 30 мас.% с доведением плотности до значения, обеспечивающего необходимую температуру замерзания, далее вводили в растворе кристаллический четырехводный кальций азотнокислый 69,6 мас.% с предварительно введенными в него, путем перемешивания, ингибитором коррозии (уротропин 0,3 мас.%) и ингибитором солеотложения (ОЭДФ 0,1 мас.%).

Пример 4. В механической мешалке последовательно смешивали 747,4 г (51,54 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 350 г (24,14 мас.%), последовательно добавляли 350 г (24,14 мас.%) хлористый кальций, после полного перемешивания добавляли 0,1 г реагента «НТФ» (0,0069 мас.%) и «Сульфен-35» зимний (или «ИВВ-1», или «Неонол БС-1») 2,5 г (0,172 мас.%). Получившийся 1 л рассола плотностью 1450 кг/м³ тестировали на коррозионную активность, температуру кристаллизации, совместимость с пластовым флюидом и определение коэффициента восстановления проницаемости. Были проведены измерения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны (таблицы 2, 3).

Пример 5. В механической мешалке последовательно смешивали 717,4 г (47,83 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 390 г (26,00 мас.%), последовательно добавляли 390 г (26,00 мас.%) хлористого кальция, после полного перемешивания добавляли 0,1 г реагента «НТФ» (0,0067 мас.%) и «Сульфен-35» зимний (или «ИВВ-1», или «Неонол БС-1») 2,5 г (0,167 мас.%). Получившийся 1 л рассола плотностью 1500 кг/м³, исследовали по аналогии с примером 4.

Пример 6. В механической мешалке последовательно смешивали

653.4 г (40,84 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 472 г (29,50 мас.%), последовательно добавляли 472 г (29,50 мас.%) хлористого кальция, после полного перемешивания добавляли 0,1 г реагента «НТФ» (0,0063 мас.%) и «Сульфен-35» зимний (или «ИВВ-1», или «Неонол БС-1») 2,5 г (0,156 мас.%). Получившийся 1 л рассола плотностью 1600 кг/м³, исследовали по аналогии с примером 4.

Пример 7. В механической мешалке последовательно смешивали

653.5 г (40,84 мас.%) воды с безводным нитратом кальция 472 г (29,50 мас.%), последовательно добавляли 472 г (29,50 мас.%) хлористого кальция, после полного перемешивания добавляли 2,5 г «Сульфен-35» зимний (или «ИВВ-1», или «Неонол БС-1») (0,156 мас.%). Получившийся 1 л рассола плотностью 1600 кг/м³ исследовали по аналогии с примером 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 с целью выполнения различных видов работ в стволе скважины. Технический результат - снижение коррозионной активности, низкая температура замерзания приготовленной жидкости глушения, сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта, предотвращение осадкообразования, обеспечение требований к содержанию предельно допустимой концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, выделяемых при приготовлении жидкости глушения, и сокращение времени ее приготовления. Тяжелая жидкость глушения без твердой фазы плотностью до 1600 кг/м³ для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин представляет собой раствор, содержащий воду, безводный нитрат кальция марки «Премиум», ингибитор солеотложения - нитрилотриметилфосфоновую кислоту, и дополнительно хлорид кальция и водный раствор поверхностно-активных веществ и смеси одноатомных и многоатомных спиртов «Сульфен-35» зимний, или гидрофобизатор ИВВ-1 - водный раствор смеси алкилдиметилбензиламмоний хлорида и четвертичной аммониевой соли третичного амина, или гидрофобизатор «Неонол БС-1» - смесь неионогенных поверхностно-активных веществ, спиртов, гликолей и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: вода 40,84-62,83; безводный нитрат кальция марки «Премиум» 18,48-29,50; хлорид кальция 18,48-29,50; нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,0063-0,0076; «Сульфен-35» зимний, или гидрофобизатор ИВВ-1, или «Неонол БС-1» 0,156-0,189. 3 табл., 7 пр.

Тяжелая жидкость глушения без твердой фазы плотностью до 1600 кг/м³ для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин, представляющая собой раствор, содержащий воду, безводный нитрат кальция марки «Премиум», ингибитор солеотложения - нитрилотриметилфосфоновую кислоту, отличающаяся тем, что дополнительно содержит хлорид кальция и водный раствор поверхностно-активных веществ и смеси одноатомных и многоатомных спиртов «Сульфен-35» зимний, или гидрофобизатор ИВВ-1 - водный раствор смеси алкилдиметилбензиламмоний хлорида и четвертичной аммониевой соли третичного амина, или гидрофобизатор «Неонол БС-1» - смесь неионогенных поверхностно-активных веществ, спиртов, гликолей и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%:

вода 40,84-62,83 безводный нитрат кальция марки «Премиум» 18,48-29,50 хлорид кальция 18,48-29,50 нитрилотриметилфосфоновая кислота 0,0063-0,0076 «Сульфен-35» зимний, или гидрофобизатор ИВВ-1, или «Неонол БС-1» 0,156-0,189