Способ получения обратной эмульсии для глушения скважин Советский патент 1991 года по МПК C09K7/08 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способу получения обратной эмульсии, которая может быть использована в качестве жидкости глушения скважин при проведении в них ремонтных и перфорационных работ.

Целью изобретения является улучшение технологических свойств эмульсии в процессе эксплуатации при повышенных

температурах до 150°С путем повышения и расширения диапазона ее плотности, уволи- чения электростабильности, снижения фильтрации и исключения в составе фильтрата свободной водной фазы при одновременном уменьшении содержания образующейся осажденной твердой фазы. Согласно способу получения обратной эмульсии, включающему смешение ,45 Л1%-ного раствора нмгра. а кальция, предварительно наработанного 0,2-3,4 мас.% фосфорной кислоты ил дигидрсюр- гофосфатом щелочного металла -пли аммо ния при температуре не выше 40°С со щелочным агентом - аммиаком в количестве, обеспечивающем рН суспензии от 7 до 10, углеводородную жидкость, эмульгатор и раствор нитрата кальция, обработанный фосфорной кислотой или дигидроор офос- фатом щелочного металла, или аммония, используют при следующем соотношении компонентов, о6.%: углеводородная жлд кость 32-57; эмульгатор 1-4; ряствор нит чата кальция, обработанного фосфорной кислотой или дигидроортофосфатом щелочного металла, или аммония 40-86.

Для приготовление использую г масло- рас творимые эмульгаторы: ЭС-2 (50%-ный раствор в керосине), тзрдон (60% -ньгй раствор пека -галлового масла в смеем керосина и катализатора риформинга нефти), нефте- хим-1 (40%-ный раствор Б смеем керосина м катализатора риформинга нефги), СМ АД-1 (50%-ный раствор окисленною пефолату- ма в дизельном топливе).

Эмультал - смесь сложных рлон эфиров кислот таллового масла л тризтангэпамкьа.

СНПХ-6016 - смесь (1 1) ЭС-2 и СИЧХ- 6011, состоящая на 90% из олемг- овой кис лоты и 10% кубового остат«а от производства бутиловых спиртов.

Пример 1-12. Приготовление релизованиой воды.

« К 400 г 35,4%-ного водного раствора нитрата кзпьция прибавляют 1,356 (0,С-% в пересчете на Р2Ов) фосфорном кислоты м перемешивают на лабораторной р/ешалке в течение 1 мин до по пучения гомогенного прозрачного раствора Зачем при постоянном перемешивании в течение ими вводят 5,2 см 25%-ного раствора аммиака ро .пз- бощелочной реакции, контролируя зэ лак мусовой бумагой. При этом раствор мутнеет «и повышав г свою вязкость. Помутнение с тъ- ясняется образованием трудно;эастворимо- го гидроксиапатита по схеме:

5Са ( Оз )2 + Ю НзР + ъчгО 5 Са ( Н2 P04)z Н20 f 10 ЧОз 5Са( Н20ИОНз

5СаНР04 + 5(НфНР0.5+5И();

5СаНР04 + 4 Из f4H.0 С35( РОфОН + 2(H4)2HPOi + ЗН2а гидроксиапатит

В чистом виде гидроксиапатит аыделен фильтрованием 100 г полученной минерализованной воды на воронке Бюхнера после предварительного термостатирования воды в течение 60 мин при 100°С (для удаления разлагающихся осадков и примесей) и разбавления в четырехкратном объеме дистиллированной воды в количестве 0,6 г. Количество гидроксиапатита определено

весовым методом. Осаждение гидроксиапатита из концентрированных водных растворов нитрата кальция имеет место при значениях рН водной , которые создаются подщелачиванием изначально кислых растворов нитрата кальция аммиаком (табл. 1).

емпература процесса обуславливается полным растворением кристаллов нитрата кальцит в растворе.

Осажденный гидроксиапатит обладает низким произведением растворимости (1.6 10 j и образуется в очень мелкодисперсном состоянии. 8 концентрированных растворах нитрата кальция он практически

не подвержен дальнейшей кристаллизации с укрупнением частиц и их седиментации из длительное время. В результате этого водная , придает обратной эмульсии термостабиль - ость до 150°С и при глушеним скважин исключает отфильтровывание з глубь nracsd свободную водную фазу из составе TI кем омульсии.

Приготовление минерализованной воды из гидроксиапатита (табл 2) заблаговрерленно приготовленного, не позволяет получит ь обратную эмульсию с требуемыми свойствами.

Аналогично получена минерализованная вода, где в качестве фосфорсодержащих

соединений используют дигидрофосфаты аммония или щелочных металлов. Их величины указаны в табл. 1 в пересчете на PzOs. Содержание компонентов минерализованной вог|ы и свойства приготовленной на

ее основе обратной эмульсии приведены в

|Эбл. 1,

Пример 13-25. Приготовление обратной эмульсии.

В 19 см нефти Суторминского месторождения при перемешивании на лопастной машине Ворокеж-2 с частотой вращения вала 3-Ю3 мин1 вводят 12 см3 эмульгатора ЭС-2 и в течение 1 мин, добавл я ют 396 см водной фазьг. полученной по примеру 8. Образующуюся эмульсию перемешивают 20 мин, термостатируют при 20°С в течение 24 ч для удаления следов газа и подвергают испытаниям

В промысловых условиях обратную эмульсию можно готовить на стационарной установке с помощью двух цементировочных агрегатов и диспергатора

Плотность обратной эмульсии (р) опре- деляют пикнометром.

Электростабильность (U) эмульсии измеряют на приборе ИГЭР-1 по величине напряжения, возникающего при появлении силы тока в 5-7 мА между электродами, опу- щенными в эмульсию.

Статическое напряжение сдвига через 1 и 10 мин покоя эмульсии ( 01/ю) определяют на приборе СНС-2 при 20°С.

Условную вязкость эмульсии (Tioo) оце- нивают на малой воронке по времени истечения 100 см3 эмульсии из залитых в воронку 200 см .

Фильтрацию эмульсии (Ф) оценивают в статических условиях на приборе ПФП-200 через картонный фильтр при перепаде давления на фильтре 2,5 МПа за 30 мин при 150 и 160°С.

Наличие свободной водной фазы в составе фильтрата эмульсии оценивают ви- зуально по ее отделению из объема фильтрата, отобранного в прозрачную мерную пробирку.

Предельной термостабильностью эмульсии считают такую температуру при которой в составе фильтрата отсутствует свободная водная фаза, т.е. он представлен стабильной эмульсией или углеводородной средой, а после охлаждения и слива из фильтр-пресса эмульсии значения ее элек- тростабильности не снижаются против пер воначальных.

Состав и свойства обратной эмульсии приведены в табл. 2 и 3.

Как следует из данных табл. 1, наиболее оптимальными являются концентрационные пределы гидроксиапатита в составе минерализованной воды 0.4-0 8% Такое количество гидроксиапатита образуется при введении 0,2-0,4% (в пересчете на PaOs) фосфорной кислоты или дигидроорто- фосфатов аммония или щелочных металлов и аммиака до слабощелочных значений рН в состав минерализованной нитратом кальция воды. Увеличение концентрации гидро- ксиапатита выше 0,8% приводит к чрезмерному загущению минерализованной воды и делает ее нетехнологимнои (примеры 5 и 11). Снижение концентрации гидроксиапатита ниже 0.4% не позволяет получить обратную эмульсию с требуемыми свойствами (примеры 6 и 12) Обратные эмульсии не обладают необходимой стабильностью при концентрлцпи чтрагя

кальция в минерализованной воде ниже 35% (пример 2). Это объясняется повышен ной активностью такой водной фазы, недостаточной ее стабилизицией в составе эмульсии и прорывом межфазных слоев образованных эмульгатором и частицами осажденного гидроксиапатита. Верхний предел концентрации нитрата кальция в минерализованной воде объясняется предельным насыщением водного раствора при 20°С.

Как следует из данных, представленных в табл. 2. данная обратная эмульсия имеет плотность 1060- 1350 кг/м3, что превосходит диапазон плотности известной эмульсии в 1,8 раза, термостабильность 150°С, что выше, чем у известной, на 50°С при отсутствии в составе фильтрата свободной водной фазы. Структурно-реологические свойства эмульсии находятся в технологических пределах.

Такое увеличение термостзбильности данной эмульсии при плотности 1060-1350 кг/м 5 и отсутствие в составе фильтрата свободной водной фазы объясняется низкой активностью минерализованной воды ввиду высокой концентрации нитрата кальцич и дополнительной гидратацией молекул воды мелкодисперсными частицами гидроксиапатита. Это подтверждается эффективным загущением водной фазы, приготовленной при указанных соотношениях ингредиентов. Мелкодисперснь1е частицы гидроксиапатита, гидрофобизируемые в составе эмульсии молекулами эмульгатора, выполняют Функцию дополнительного твердого стабилизатора и понизителя фильтрации эмульсии, предотвращают глобулы водной фазы от коалесценции.при прохождении через мелкопористый фильтр. Одновременно на фильтрационной поверхности формируется низкопроницаемая фильтрационная корка. При попадании такой эмульсии R неф- тесборный коллектор происходит ее разбавление и разрушение на составляющие ф,1зы. При этом водная фаза эмульсии смешивается с пластовыми водами, имеющими как правило, кислые значения рН, и в результате этого гидроксиапатит растворяется не влияя на процесс подготовки нефти,

Такие свойства данной обратной эмульсии позволяет ее использовать для глушения скважин при проведении в них ремонтных и перфорационных работ в подавляющем числе нефтяных регионов с граны.

Формула изобретен и Способ получения обратной ,ц -пи для глушения скважин, включаюи I nit-.

ние водного pacfeopa соли многовалентного металла со щелочным агентом и последующее диспергирование полученной суспензии с углеводородной жидкостью в присутствии эмульгатора, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения технологических свойств эмульсии а процессе эксплуатации при повышенных температурах до 150°С путем повышения и расширения диапазона ее плотности, увеличения элекл ро- стабильности, снижания фильтрации м исключения в составе фильтрата свободной водной фазы при одновременном уменьшении содержания образующейся осажденной твердой фазы, в качестве водного раствора соли многовалентного металла используют 35,4-57,1%-ный раствор нитрата

кальция, предварительно обработанный 0,2-0,4 мас.% форсфорной кислоты или ди- гидроортофосфатом щелочного металла, или аммония при температуре не выше

40°С, а в качестве щелочного агента - аммиак в количестве, обеспечивающем рН суспензии от 7 до 10, при этом углеводородную жидкость, эмульгатор и раствор нитрата кальция, обработанный фосфорной кислотой или дигидроортофосфатом щелочного металла или аммония, используют при следующем соотношении компонентов, об.%: углеводородная жидкость 32-57; эмульгатор 1-4; раствор нитрата кальция, обрабо

тайный фосфорной кислотой ил дигидрооргофосфатом щелочного металлу или аммония 40-66.

Таблица I

Изобретение относится к нефтяной пром-сти и предназначено для получения обратной эмульсии, для глушения скважин при проведении ремонтных и перфорационных работ. Цель - улучшение технологических свойств эмульсии в процессе эксплуатации при повышенных т-рах до 150°С путем повышения и расширения диапазона ее плотности, увеличения электростабильности, снижения фильтрации и исключения в составе фильтрата свободной фа- зы при одновременном уменьшении содержания образующейся осажденной твердой фазы. Для этого производят смешение водного раствора соли многовалентного металла со щелочным агентом с последующим диспергированием полученной суспензии с углеводороднойЧкидкостью в присутствии эмульгатора. В качестве водного раствора соли многовалентного металла используют 35,4-57,1 %-ный раствор нитрата кальция, предварительно обработанный 0,2-0,4 мас.% фосфорной кислоты или дигидроортофосфатом щелочного металла, или аммония при т-ре не выше 40°С, в качестве щелочного агента - аммиак в количестве, обеспечивающем рН суспензии от 7 до 10. Улеводородная жидкость, эмульгатор и раствор нитрата кальция, обработанный фосфорной кислотой или дигидроортофосфатом щелочного металла или аммония, используют при следующем соотношении компонентов, об.%: углеводородная жидкость 32-57; эмульгатор 1-4; раствор нитрата кальция, обработанного фосфорной кислотой или дигидроортофосфатом щелочного металла, или аммония 40- 66. 3 табл. О о сь 4Ь СП CJ

Л р

м с ч а н и е.

Состав обратной эмульсии, об„$: мефть Суториинского несторомдения 8; эмульгатор ЭС-2 2; оагыаоввнная вола .

рэшэоввнная вода W.

/

Примечание. 8 опытах использует 52-нйй раствор нитрата кальция .

Состав обратной эмульсии соотчетствует составу.приведенному

в табл.1.

Происходит разруигнив эиульсии

мде

/

Та элм1;б2

Водная -фаза по примеру 8

14Нефть ЭС-2

Водная фаза по примеру 8

15Нефть Нефтехим-1

Водная фаза по примеру 9

16Нефть Нефтехим-1

Водная фаза по примеру 9

17Нефть Тарин

Водная фаза по примеру 3

18Нефть Тарин

Водная фаза по примеру 3

19Нефть ЭС-2

Водная фаза по при- меру 10

20Нефть ЭС-2

Водная фаза по примеру 10

66 1350 480 256,2 6/14

30 Ц

66 1350 600 н/т 36/62

33

1

66 1350 460 , 71,5 5/9

33,5 0,5

66,0 1350 260 57,1 20/22

57 3

40 1060 600 37,0 2/2

57 4

39 Ю50 600 36,5 2/2

57 1

42 1182 440 18,1 3/3

5Э

1

40 1170 460 17,3 О/О

Угл.среда

С л. води.фазы

со

-и-Ц-

Эмульсия

фаза

о to сг

Ј

ся

CJ

У г л.среда

11Сл.води.фазы

Угл.серда и сл.водн.фазы

Сл.водн.фазы

Угл.среда

13

10Угл.среда и

сл.водн.фазы

Примечание. В опытах 13-15, 23 и 25, а также 8 известной эмульсии используют нефть Суторминского месторождения, в остальных опытах - легкую девонскую нефть Усинского месторождения