Жидкость для заканчивания и ремонта скважин Советский патент 1984 года по МПК C09K7/02 

vj

СХ) 00

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частное - ти к промывочным жидкостям, которые могут быть использованы в качестве жидкостей для глушения скважин при установке забойных противопесочных фильтров и проведении подземного и капитального ремонта скважин. Известно применение калиевых и натриевых солей ортофосфорной кисло ты или их смесей для глушения скважин.- Регулируя концентрацию солевых растворов, получают водные растворы этих солей высокой плотности Cl. Однако для получения насыщенных растворов солей требуется значитель нее количество тепла, так как при 25 С и ниже наступает обратная крис таллизация солей. Следовательно,при низких пластовых температурах приме нять такие жидкости глушения нельзя К тому же отсутствие загустителя обусловливает высокую фильтрацию со левых растворов. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является-состав для глушения скважи состоящий из мела и карбоксиметилце люлозы КМЦ-500, приготовляемый на пластовой воде, причем ингредиенты взяты при следующем соотношении, мас.%: Мел химич:ески осажденный 35-40 КарбоксиметилцеллюлозаКМЦ-50Ь1,5-2,5 Вода пластовая 58-63 Параметры такого состава: плотность 1280-1300 кг/м , вязкость по СПВ-5 600-1000 с/- водоотдача 10-20 с за 30 мин ОЗ. Применение указанной жидкости в целях блокирования пласта при ремон ных работах имеет ряд недостатков. Так, при.сравнительно невысокой плотности жидкость является аномаль но высоковязкой, что создает определенные трудности.при закачке ее в скважину. Кроме того, эта жидкость имеет сравнительно невысокую стабил ность и не обеспечивает полную декольматацию продуктивного пласта по следующей кислотной обработкой. Целью изобретения является сниже ние вязкости неповышение стабильное ти жидкости, атакже повышение эффективности последующей соляно-кисл лотной обработки продуктивных пластов за счет более полного растворения мела в продуктивных коллекторах при меньшем расходе кислоты. Поставленная цель достигается тем, что жидкость для заканчивания и ремонта скважин, содержащая химически осажденный мел, карбоксиметилцеллюлозу, воду, и минеральную соль, дополнительно содержит сульфонол и щелочь, а в качестве минеральной со ли жидкость содержит хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Мел химически осажденный 29,00-31,00 Хлорид натрия 12,50-14,00 Карбоксиметилцеллюлоза 1,30-1,80 Щелочь0,06-0,10 Сульфонол 0,04-0,10 Вода53,00-57,00 В составе предпочтительнее использовать карбоксиметилцеллюлозу марки КМЦ-600. Хлорид натрия и едкий натр повгзшаают поверхностную активность сульфонола, который вместе с КМЦ способствуют упрочнению структуры и формирует на поверхности меловых частиц более прочные адсорбционные оболочки, а также способствует более эффективному декольматажу рабочей поверхности забойных противопесочных пористых фильтров для их последующей эксплуатации. В предлагаемой жидкости, в отличие от известной, за счет совместного действия сульфонола, хлористого натрия и гидроокиси натрия отмечается увеличение стабильности системы. В табл.1 приведены составы и , основные параметры жидкости глушения . Измерение стабильности (С, кг/м приводят прибором ЦС-2, Показатель стабильности оценивают разностью плотностей нижнего и верхнего объемов раствора после его отстоя в течение суток. Если в известном составе уменьшение вязкости состава достигается путем уменьшения содержания КМЦ и мела, и при этом снижается плотность и нарушается стабильность системы, т.е. ее технологичность, то в предлагаемом составе уменьшение вязкости также достигается уменьшением содержания КМЦ и мела, однако при этом повышается стабильность и плотность системы, т.е. повышается ее технологичность. При этом величины вязкости : и плотности жидкости находятся в пре делах, допустимых для осуществления операции спуска и установки противопесочных забойных фильтров. Молекулы КМЦ, адсорбируясь на меловых частицах, оказывают стабилизирующее действие. Но увеличение содер жания КМЦ для повышения стабильности системы может привести к сильному увеличению вязкости за счет связывания воды макромолекулами КМЦ и их адсорбции на меловых частицах. Для повышения стабильности предлагаемого состава при невысоком содержании КМЦ в него введено также другое анионное поверхностно-активное ве- щество (ПАВ) - сульфонол. Сульфонол, не увеличивая вязкости системы, так:же образует на -поверхности меловых частиц адсорбционные защитные слои. Чтобы частицы мела при столкновении не слипались и не оседали, необходимы прочные адсорбционные защитные оболочки на их п -ерхности. Разрыву оболочек противодействует их механическая прочность, зависящая от концентрации и природы адсорбента (ПАВ) При наличии прочных адсорбционных слоев ПАВ (сульфонола)нремя слипания (агрегации) частиц увеличивается и, следовательно, стабильность системы повышается. Причем замечено, что, меняя содержание хлорида натрия в составе при приготовлении жидкости глушения, стабилизирующее действие сульфона возрастает с ростом концент рации хлорида натрия, т.е. адсорбция КМЦ и сульфонола на частицах мела увеличивается. Это происходит вследствие того, что частицы мела всегда окружены диффузным слоем раст ворителя (воды) с повышенной по отношению к объему концентрацией электролита (NaCl), т.е. происходит взаимодействие между стабилизатором и- электролитом. Такое действие солей вызывается, главным образом, противоионами ионами электролитов которые имеют заряд, противоположный по знаку заряда поверхностно-активного иона. Влияние противоионов ла поверхностную активность ПАВ можно объяснить взаимодействием на электри ческие свойства адсорбционного слоя, образованного поверхностно-ак тивным- электролитом. Увеличение концентрации NaCl (уве личение концентрации противоионов) ведет к подавлению диссоциации ПАВ как в объеме, так и в поверхностном слое. Это уменьшает силу электростатического отталкивания ионами в адсорбционном слое, вследствие чего повышается плотность и упаковки на поверхности раздела. Таким образом, хлорид натрия-повыша поверхностную активность ионизирова ных ПАВ - КМЦ и сульфонола. При введении щелочи в состав жид кости глушения стабильность системы значительно выше, чем без нее. Это особенно заметно в высокоминерализо ванной среде, какой является-предла гаемый состав. Это можно объяснить лучшим растворением сульфонола, а также и КМЦ. Т.е., чем выше раство-римость ПАВ, тем лучше формируются адсорбционные слои и тем выше cTa-v. бильность жидкости. Следовательно, для сохранения адсорбционного слоя ПАВ на поверхности частиц мела необ ходимо присутствие щелочных электро,лйтов. В данном случае эту роль выполняет едкий натр (или едкое кали) который резко повышает активность . сульфонола, способствуя его растворению в высокоминерализованной среде. Кроме того, едкий натр оказывает также и пеногасящее действие при приготовлении состава, которое происходит, вероятно, за счет изменения степени гидратированности адсорбционных слоев сульфонола на поверхности твердых частиц. Таким образом, сульфонол при совместном действии с электролитами таких щелочных металлов, как Ма и К (NaCl, NaOH, КОИ) способствует упрочнению структуры предлагаемого состава, не увеличивая его вязкости, что выражается в высокой стабильности системы. В табл.2 приведены составы и свойства предлагаемой и известной жидкостей для глушения скважин. Методика приготовления жидкости глушения сводится к следующему. При перемешивании в воду добавляют порошкообразный сульфонол и ДJIЯ создания щелочнрй среды (рН 9,5-10,0) вводится щелочь - едкий натр или едкое кали. Затем к водно-щелочному раствору сульфонола при перемешивании до«7 бавляют порошкообразную карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ-бОО) и хлористый натрий. Смесь перемешивают и оставляют на сутки для набухания карбоксиметилцеллюлозы. Для ускорения набухания раствор можно подогреть дЬ 70°С. По готовности раствора в него добавляют порошкообразный мел.Жидкость тщательно вновь перемешивают и проводят замеры параметров жидкости: плотность - весовым методом; условную вязкость - по прибору ВП-5; водоотдачу - по прибору ВМ-6. Из табл.2 видно, что оптимальными являются составы 2-4. В примере 1 состав обладает большой водоотдачей и низким значением рН, в примере 5 - высокой вязкостью и рН больше 11. П р и м е р. Меловой раствор на промысле готовят в агрегате ЦН-320, добавляя в воду порошкообразный сульфонол и щелочь. При перемешива- . НИИ добавляют поваренную соль и КМЦ-600. Все перемешивают и оставляют на сутки. Для ускорения приготовления КМЦ-бОО смесь ,можно подогреть и раствор будет готов через 1,5-2 ч.-Затем при перемешивании через цементировочную воронку добавляют порошок мела и все тщательно перемешивают до образог вания однородной жидкости, замеряют параметры. Для приготовления жидкости глушения в объеме 1 м требуется воды технической 715-753 л, мела 406-. i. 440 кг, поваренной соли 175-199 кг, КМЦ-600 18-26 кг, щелочи 1,0-1,4 кг и сульфонола 0,6-1,4 кг. Приготовленную жидкость глушения за1 ачивают. в .скважину до появления на устье неперебитого раствора. В задавленную скважину опускают проти аопесочный фильгр той или иной конс оукции. При необходимости раствор доливают в скважину в процессе спус ка и установки противопесочного фил Тра в скважине. После этого,прямой циркуляцией переходят на воду, промывают фильтр и затем, вслед промыв ки, закачивается соляная щспота. Для растворения указанного количества мела, входящего в состав 1 м Меловой жидкости, необходимо исполь зовать 10%-ной соляной кислоты 3,03,2 мЗ, 12%-ной 2,5-2,7 м, 15%-ной 2,0-2,1 м, 20%-ной 1,5-1,6 м-3. Для определения снижения проницаемости фильтров после обработки Их предлагаемым меловым составом и известным и последующей соляно-кислотной обработкой проводят исследования по следующей методике. Образцы фильтров предварительно исследуют на проницаемость по воздуху до обработки их меловым составом. .Затем помещают их в воронку Шотта, Которую вставляют в колбу БунзеИа, соединенную с вакуум-насосом. При разрежении проводят фильтрацию Аеловой жидкости через образец филь тра до тех пор, пока фильтрация не становится минимальной из-за кольМатации фильтра меловыми частицами. Затем определяют проницаемость зэкольматиррванных фильтров и обрабатывают их. 10%-ным раствором соляной кислоты до прекращения реакции кислоты с мелом (через 10 мин). При этом образуется хорошо растворимая соль хлорида кгшьция, которая выйывается в фильтрат: СаСОз+2НС1 СаС12- -Н2О+СО2. Далее определяют проницаемость фильтров после кислотной обработки. Сравнительные данные по пронициемости образцов фильтров приведены в табл.3. При использовании предлагаемого состава повышается эффективность соляно-кислотной обработки для последующего декольматажа забойных ифотивопесочных фильтров. При этом Происходит более полное растворение мела в извилистых каналах фильтра .при меньшем расходе кислоты во время его обработки. Это происходит вследствие того, что находящийся в составе жидкости сульфонол, образуя адсорбционные слои на частицах мела тормозит реакцию кислоты с мелом и тем самым дает возможность более глубокому проникновению ее вглубь фильтра, даже в самые маленькие поры и каналы. Совместное присутствие в составе жидкости глушения NaCl и NaOH, формируя более прочные адсорбционные защитные оболочки из ПАВ на частицах мела, способствуют повышению эффективности кислотной обработки. В случае применения известной жидкости глушения соляная кислота моментально взаимодействует с мелом и образуются каналы прорывов кислоты. Она не успевает зайти в более узкие каналы и проницаемость фильтра полностью может не восстановиться. Или же необходимо увеличить объем соляной кислоты для повышения проницаемости . Данные, приведенные в табл.3 покaзывaют что за одинаковый промежуток времени обработки 10%-ным раствором НС1 закольматированных фильтров наиболее полная .их очистка наблюдается в образцах, обработанных предлагаемым составом. Применение предлагаемого мелового состава позволит получать стабильные жидкости, .эффективное: проводить отключение скважины и установку забойных противопесочных фильтров, а также увеличить производительность скважины. Полученные значения проницаемости фильтров свидетельствуют о том, что предлагаемый состав меловой жидкости практически не снижает их проницаемости после соляно-кислотной обработки.Следовательно, такие меловые жидкости можно применять при установке забойных противопесочных фильтров для их эффективной работы в нефтяных и газовых скважинах. Их можно также использовать как жидкости глушения при проведении различных ремонтных работ в этих скважинах.. Предлагаемую жидкость для глушения скважин рекомендуется применять на месторождениях с терригенными коллекторами с карбонатностью не выше 15% и проницаемостью пласта не выше 2000 мД.

Таблица 1

ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ЗАКАНЧИВАНИЯ И РЕМОНТА СКВАЖИН, содержащая химически осажденный мел, карбоксиметилцеллюлозу, воду и минеральную соль, отличающаяся тем, что, с целью снижения вязкости и повышения стабильности жидкости, а также повышения эффективности последукяцёй соляно-кислотной обработки продуктивных пластов за счет более полного растворения мела в продуктивных коллекторах при меньшем расходе ки лоты, жидкость дополнительно содержит сульфонол и щелочь, а в качестве минеральной соли жидкость содержит хлорид натрия при следующем соотно§ шении компонентов, мас.%: Мёл химически (Л 29,00-31,00 осажденный 12,50-14,00 Хлорид натрия Карбоксиметилцеллюлоза 1,30-1,80 Щелочь0,06-0,10 Сульфонол 0,04-0, 10 Вода,53,00-57,00

Ввиду низкого содержания хлоридов натрия во не учитывается, .

58,42 28,5 12,0 1,00NaOHO,050,031385

57,0 29,0 12,5 1,30NaOH 0,060,041400

55,0 30,0 13,3 1,57NaOHO,070,061410

53,0 31,0 14,0 1,80КОН 0,100,101420

2,00КОН 0,150,151430

51,7 31,5 14,5

58-63 35-40 кмц- 500

1,5-2,5

Таблица 2 в пластовой воде его количест

Предлагаемой

Известный

; 1280 кг/м,

с р 1290 Kf/мЗ,

Таблица 3

ЗОЮ 520

2960

98,3

2950 450

2800

94,9

2980

3020 330

98,7

76,9

2230

2900 505