Жидкость для заканчивания и ремонта скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B43/00 C09K7/04 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных и газЬвых скважин в условиях сероводородной агрессии и аномально высоких пластовых давлений (АВПД.

Цель изобретения - улучшение технологических параметров жидкости в присутствии сероводорода за счет снижения осадкообразования сульфида цинка.

Жидкость содержит бромид цинка, бромид кальция, ингибитор сероводородной коррозии, фурфурол и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

12-80

Бромид цинка 1-53 Бромид кальция Ингибитор сероводородной

0,02-Ю.1 коррозии

2-4 Фурфурол

Остальное Вода

В табл.1 приведены данные о составе, свойствах жидкости для заканчивания и ремонта скважины до и после воздействия на нее сероводорода при 25°С; в табл.2 - влияние состава жидкости на взаимодействие ее с сероводородом при в табл.3 данные о скорости коррозии стали 45 в среде жидкости при 90°С.

Введение в растворы бромидов цинка и кальция фурфурола предотврайдает образование в них при контакте с сероводородом видимого осадка сульфида цинка.

Эффект от применения фурфурола в жидкости для заканчивания и ремонта скважин, содержащей бромид цинка, основывается на известной способности цинка образовывать с некоторыми органическими веществами комплексные соединения. В данном случае эти комплексные соединения тормозят как кристаллизацию самого бромида цинка при снижении температуры, так и выпадение осадка сульфида цинка при контакте с сероводородом. Это торможение достаточно для того, чтобы в первую очередь с сероводородом прореагировал избыток фурфурола, содержащийся в жидкости. Ускорению реакции фурфурола с сероводородом способствует также низкий рН жидкости (менее 6).

Благодаря комплексному воздействию фурфурола на раствор, содержащий бромид цинка, заключающемуся в образовании комплексов с цинком и взаимодействию с сероводородом, жидкость становится работоспособнбй при контакте с сероводородом за счет предотвращения образования осадка сульфида цинка, а также за счет снижения температуры кристаллизации. При этом остальные технологические свойства сохраняются или даже улучшаются.

Пример. Готовят жидкость, содержащую, мас.%; 7пВг2 46; СаВг2 26; фурфурол 3; ИКБ-4ВО,1. В 280 мл воды при перемешивании добавляют 460 г бромида цинка до полного растворения (температура 2530°С). Затем добавляют также при перемешивании 260 г бромида кальция до полного растворения, 30 г фурфурола и 1 г ингибитора коррозии Башкирия (ИКБ-4В). Приготовленную таким образом смесь перемешивают еще на 1 ч для равномерного распределения ингредиентов.

Для оценки влияния на приготовленную жидкость сероводорода проводят такие эксперименты. 200 мл жидкости помещают в трехгорлую колбу, через которую затем барботируют сероводород в количестве 650820 мг со скоростью Ю мг/мин. На выходе из реактора устанавливают поглотительную склянку с раствором ацетата цинка. После прекращения барботирования сероводорода жидкость перемешивают еще 0,5 ч. Далее определяют содержание свободного и связанного в сульфид цинка (разложением с применением HCI)сероводорода в реакторе, а также количество сероводорода, удержанного в поглотительной склянке. Производят определение водородного показателя рН исходной жидкости и после пропускания через нее сероводорода с помощью иономера И-130.

Эффективность фурфурола как антиосадителя сульфида цинка оценивают пр содержанию сероводорода, связанного в сульфид цинка, а также по содержанию свободного сероводорода в жидкости. Содержание сероводорода как свободного, так и связанного в кислоторастворимые сульфиды (ZnS) определяют йодометрическим способом по известной методике. Нижний

предел содержания бромида кальция определяют с учетом получения жидкости плотностью не Менее 2,0 г/см, т.е. наиболее характерных плотностей для районов, характеризуемых высоким содержанием сероводорода и АВПД. Верхний предел содержания бромида цинка определяют из условия его максимальной растворимости. СолеврСг состав имеет значение для процессов поглощения сероводррода при низких концентрациях фурфурола (менее 2%). В этих случаях чем выше крнцентрация бромида кальция и ниже концентрация бромида цинка, тем меньше сероводорода

поглощается жидкостью. При концентрациях фурфурола более 2% разница в процессе поглощения сероводорода жидкостями различного солевого состава практически стирается. При концентрациях фурфурола 2-4

мас.% обеспечивается устойчивость жидкостей, содержащих бромид цинка, к воздействию сероводорода, не наблюдается образование осадка;сульфида цинка в количествах, способных воспрепятствовать работе внутрискважинного оборудования. Производят также оценку коррозионных свойств предлагаемой жидкости на образце стали 45 (наиболее распространенной).

Стальные платины размером 93 х 15 х 2 мм помещают на 30 дн (720 ч) в жидкость различного состава. В других сериях исследований через пробы жидкости пропускают сероводород по описанной методике. Скорость коррозии определяют гравиметрическим методом по потере массы остальных образцов после удаления продуктов коррозии механической очисткой. Температура испытаний 25°С.

Скорость корро.зии стали 45 в предлагаемой жидкости несколько меньше, чем в среде аналогичной жидкости без фурфурола (прототип) и особенно - после воздействия сероводорода. Это связано с защитным действием как самого фурфурола, так и продуктов взаимодействия фурфурола и сероводорода, а также с особенностями сероводородной коррозии сталей в системах, содержащих бромид цинка. При использовании. предлагаемой жидкости,- состоящей из бромида цинка, бромида кальция, фурфурола, ингибитора скорость коррозии снижается при обычной температуре до весьма низких значений. В этом случае образуются

обладающие хорошими адгезионными, свойствами сложные комплексы серосодержащих производных фурфурола и ингибиторов аминного и амидного типа, что рбеспечиаает высокую степень защитного действия предлагаемой жидкости. /

Производят оценку влияния жидкости на проницаемость продуктивного пласта. Фазовую проницаемость образца породы коллектора диаметром 30 мм, длиной 60 мм определяют на установке УИПК-1М. В качестве образца породы - коллектора используют искусственно приготовленный песчаник, где вместо маршаллита применяют молотый песок. Продукцию скважин имитируют очищенным трансформаторным маслом с известной зависимостью его вязкости от температуры.

Образец песчаника устанавливают в специальный кернодержатель, имеющий полость для помещения технологической жидкости и снабженный системой подогрева от термостата, создают боковой гидрообжим при давлении 10 МПа. Разогревают систему до заданной температуры и прокачивают масло через образец в одном направлении, определяют его начальную проницаемость (Ki). Затем в полость кернодержателя заливают порцию исследуемой жидкости под действием наиболее часто встречающегося в практике глушения скважин давления репрессии (3,0 МПа), воздействуют на керн в направлении, противоположном прокачке масла при определении Ki. Прокачивая через образец масло в первоначальном направлении,снова определяют его проницаемость (Ка). Степень снижения проницаемости керна оценивают по коэффициенту восстановления проницаемости.

В исследованиях используют жидкости до воздействия на них сероводорода и после воздействия по методике, аналогичной описанной. Проницаемость искусственных образцов песчаника в пределах 0,2-0,4 мкм.

Предложенная жидкость обеспечивает увеличение коэффициента восстановления проницаемости после воздействия сероводорода. Это связано с одной стороны с предотвращением образования сульфида цинка, а с другой - с образованием сероорганических производных фурфурола, по-видимому, благоприятно влияющих на

восстановление проницаемости коллектора. При концентрациях фурфурола больших, чем 4% практически не происходит изменение после воздействия сероводорода. Наличие ингибитора коррозии в концентрации до 0,1% практически не оказывает влияния на коэффициент восстановления проницаемости.

Изучено влияние состава жидкости на ее технологические свойства и на температуру кристаллизации. Структурно-реологические параметры жидкости (вязкость эффективная при скорости деформации 300 си динамическое напряжение сдвига) измеряли на ротационном вискозиметре ВСН3. Плотность измеряли с помощью пикнометра, рН - на иономере Э-В-74. Температуру кристаллизации определяли как истинную температуру кристаллизации по известной методике.

Замеры проводили до и после термостатирования при 100°С в течение 6 ч.

Жидкости на основе композиции бромид цинка - бромид кальция, содержащие фурфурол в количестве 2-4%, ингибитор и воду устойчивы к воздействию сероводорода, имеют более низкие температуры кристаллизации и обеспечивают установку и ремонт внутрискважииного оборудования в условиях АВПД и сероводородной агрессии.

Формула изобретения

Жидкосйгь для заканчивания и ремонта скважины, включающая бромиды цинка и кальция, ингибитор сероводородной коррозии и воду, отличающаяся тем, что, с целью улучшения ее технологических параметров в присутствии сероводорода за счет снижения осадкообразования сульфида цинка, она дополнительно содержит фурфурол при следующем соотношении ингредиентов, мае. % :

Бромид цинка 12-80

Бромид кальция1-53

Ингибитор сероводородной

коррозии0,02-0,10

Фурфурол2,0-4,0 , .

ВодаОстальное

Таблица

ИТК - истинная температура кристаллизации

45 46

Б

55

43

50

18

45 50

13 U

25 22

10

9

23

13

10

55

Таблица 2

Т«6яица 3