Реагент для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин Советский патент 1992 года по МПК C09K7/08 

Описываемое предлагаемое изобретение относится к газодобывающей промышленности, а именно к пенообразующим реагентам (составам) для удаления жидкости - смеси минерализованной воды и газового конденсата - из газовых и газоконденсат- ных скважин с использованием энергии газа.

Уже известен пенообразующий состав Пенолифт-2, содержащий поверхностно- активные вещества (ПАВ) - алкилэтокси- сульфаты натрия или аммония и альфаолефинсул -фонаты натрия. Недостатком данного состава является отсутствие пенообразующих свойств в высокоминерализованной воде (100-200 г/л) при содержа- нии газового конденсата более 10% по объему.

Известен также пенообразователь Сольпен-10, содержащий ПАВ - алканэтоксисульфаты натрия или аммония и ди- сульфонатдинафтилметан натрия или аммония. Недостатком этого пенообразователя является невозможность образования пены в воде с минерализацией 100-200 г/л при содержании газового конденсата более 20% по обьему.

В качестве прототипа выбран реагент, в котором для удаления жидкости с забоя газовых скважин применяются поверхностно- активные вещества - блок-сополимеры окисей пропилена и этилена общей формулы:

СПН 2п+1.0(СзНбО)т(С2Н40)рН. где п - число углерода в алкильном радикале, равное 5-151

т - число молей окиси пропилена, равное 9-45;

р - число молей окиси этилена, равное 30-180.

3

ю

00

fcu

Блок-сополимеры представленной выше общей формулы синтезируются в условиях анионной полимеризации окисей пропилена и этилена в присутствии гидро- ксида калия при повышенных температурах и давлениях. В качестве стартового (исходного) вещества для получения блок-сополимеров используются первичные жирные спирты CnH2n+iOH, где п - 5-15. Реагент способен образовывать пену при минерализации воды до 200 г/л и содержании газового конденсата до 40% по объему. К недостаткам этого реагента следует отнести невысокую эффективность удаления жидкости из скважин следствие относительно слабого взаимодействия молекул блок-сополимеров с молекулами углеводородов газового конденсата.

Целью изобретения является увеличение эффективности удаления из газовых и газоконденсатных скважин высокоминерализованной воды при значительном содержании газового конденсата и повышенной температуре на забое.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что реагент для удаления жидко сти из газовых и газоконденсатных скважин содержит в качестве поверхностно-активного вещества блок-сополимеры окисей пропилена и этилена на основе алкилфенолов общей формулы:

R -OolCjHsOVKiH H

-

где . - алкилфенольный остаток, в котором R представляет собой радикал CeHiT-CioHzi;

m - число молей окиси пропилена, равное 10...25;

р - число молей окиси этилена, равное 80...150.

при следующем количественном соотношении ингредиентов (в мас.%):

Блок-сополимеры указанной

выше общей формулы0,2...0,5

ВодаОстальное.

Блок-сополимеры окисей пропилена и этилена на основе алкилфенолов по внешнему виду представляют собой твердое па- рафиноподобное вещество с температурой плавления, около 60°С.

В качестве основы, т.е. стартового (исходного) вещества для получения блок-сополимеров приведенной общей формулы

R-O-OH.

используются алкилфенолы /

Отличительным от прототипа признаком является наличие в молекулах этих блок-сополимеров алкилфенольного остатка

-О-°- .Алкилфенольный остаток, в котором присутствует бензольное кольцо /3, придает молекулам блок-сопо- 5 лимёров специфические гидрофобные свойства и усиливают способность к взаимодействию с молекулами углеводородов газового конденсата, Вследствие этого происходит увеличение эффектив- 10 ности удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин.

Использование блок-сополимеров окисей пропилена и этилена на основе алкилфенолов в качестве ингредиента в реагентах 15 (составах) для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин не обнаружено в реагентах-аналогах.

Алкилфенольный остаток n Qt

20 входит в состав молекул блок-сополимеров окисей этилена и пропилена, производящихся в настоящее время фирмой Органика-Ро- кита (Польша). Этими блок-сополимерами являются Рокафенол № 8Р7 и Рокафенол № 25 8Р14, которые применяются в текстильной промышленности и бытовой химии.

Химическое название блок-сополимеров Рокафенол - нонилфенолполиоксиэти- ленполиоксипропиленгликоль, т.е. их

30 молекулы имеют следующую химическую формулу:

С9Н13-О 0(С2Н)р(С3НбО тН ,

35 где р - число молей окиси этилена (равно 8 для каждого вещества):

m - число молей окиси пропилена (равно 7 для первого вещества и 14 для второго вещества).

40 Сопоставление химических формул показывает, что блок-сополимеры Рокафенол обладают следующими отличиями от заявленных блок-сополимеров:

1)первые являются блок-сополимерами 45 типа REP, в то время как заявленные блок- сополимеры - типа RPE, т.е. оксипропиль- ный и оксизтильный блоки соединены в обратной последовательности;

2)число молей окиси этилена в блок-со- 50 полимерах Рокафенол является фиксированным и равно 6, в то время как для заявленных блок-сополимеров число молей окиси этилена изменяется от 80 до 150;

3)число молей окиси пропилена в блок- 55 сополимерах Рокафенол является фиксированным и равно 7 и 14 соответственно, в то время как для заявленных блок-сополимеров число молей окиси пропилена изменяется от 10 до 25.

Таким образом, химическое строение и состав молекул блок-сополимеров Рокафе- нол и заявленных блок-сополимеров различны, т.е. они являются разными веществами. Это различие подтверждается результатами измерения времени существования пены для образцов заявленных блок-сополимеров и для образцов Рокафе- нола. Способность к пенообразованию является необходимым условием для использования вещества в качестве реагента для удаления жидкости из скважин.

Измерения выполнены по стандартной методике. Результаты представлены в табл. 1.

Приведенные в табл. 1 данные показывают, что заявленные блок-сополимеры (№ 1-3) образуют пену, время существования которой составляет от 125 до 165 минут. В то же время блок-сополимеры Рокафенол пены не образуют и, следовательно, не могут применяться для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин.

Таким образом, по способности к удалению жидкости заявленные блок-сополимеры качественно отличаются от блок-сополимеров Рокафенол, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию существенные отличия.

О соответствии технического решения критерию положительный эффект свидетельствуют данные, приведенные ниже в разделе Технические преимущества (табл.

4).

Конкретные примеры заявленных блок- сополимеров, представленные в табл.1,охватывают минимальные (mln) и максимальные (max) пределы значений чисел молей окиси пропилена m и окиси этилена р, заявленные в формуле изобретения:

N 1 - m 10 min, р 80 min;

Ns 2 - m 13, (оптимальный вариант);

Мз 3 - m 25 max, p 150 max.

В табл. 2 приведены конкретные примеры блок-сополимеров, которые имеют запредельные значения чисел молей окисей (нумерация образцов продолжает нумерацию табл. 1):

№ 4 - m 8 min, p 85 mln;

№ 5 - m 8 min, p 175 max;

Ms 6 - m 35 max, p 30 min;

Ms 7 - m 35 max p 160 max.

В табл. 2 приводятся также сведения по веществу-прототипу.

Анализ данных табл. 1 и 2 показывает, что образцы блок-сополимеров с запредельными значениями чисел молей окиси пропилена и окиси этилена имеют значительно

меньшее время существования пены, чем у образцов с заявленными пределами чисел молей окисей. Поэтому образцы блок-сополимеров № 4-7 являются менее эффективными для целей удаления жидкости из скважин.

Поскольку время существования пены у образцов № 4-7 уступает значению этого показателя для образца по прототипу, то

0 имеющиеся у вышеуказанных образцов значения чисел молей окиси пропилена и окиси этилена не были включены в формулу изобретения. В формулу предполагаемого изо- бретепия вошли значения чисел молей

5 окиси пропилена и окиси этилена в пределах (границах), обеспечивающих большее время существования пены, чем у образца по прототипу, т.е. значения m 10...25 и р 80 ..150,

0 Количественное соотношение ингредиентов (блок-сополимеров и воды) в предложенном реагенте определяется способностью к эффективному удалению жидкости из скважин (табл. 3).

5 При рассмотрении данных, представленных в табл. 3, можно сделать следующие выводы. Значению концентрации блок-сополимера в реагенте 0,1 мас.% соответствует значение эффективности удаления

0 жидкости (ЭУЖ) 0,35 кг на 1 м3 газа. Это значение ЭУЖ на порядок ниже, чем значение ЭУЖ для реагента по прототипу, равное 2,45 кг/м . Увеличение концентрации блок- сополимера от 0,1 мас.% до 0,2 мас.% при5 водит к увеличению эффективности удаления жидкости на 1,40 кг/м , т.е. до значения 1,75 кг/м , что приближается к значению ЭУЖ для реагента по прототипу. Таким образом, значение концентрации блок-сополимера 0,2 мае. % может быть при0 нято за нижнюю границу содержания этого ингредиента в заявленном реагенте.

Последовательное увеличение концентрации блок-сополимера от 0,2 мас.% до 0,5 мас.% вызывает соответственное нараста5 ние значения ЭУЖ до 3,95 кг/м3, т.е. на 2,20 кг/м . Дальнейшее увеличение концентрации блок-сополимера до 1,0 мае. % дает увеличение значения ЭУЖ до 4,10 кг/м3, т.е. всего лишь на 0,15 кг жидкости на 1 м газа.

0 Таким образом, можно сделать заключение, что значение концентрации блок-сополимера 0,5 мас.% может быть принято за верхнюю границу содержания этого ингредиента в заявленном реагенте. Приме5 нение для удаления жидкости реагента с концентрацией блок-сополимера более 0,5 мас.% является невыгодным с экономической точки зрения, поскольку, к примеру, более эффективное удаление жидкости даст

двукратное применение реагента с концентрацией блок-сополимера 0,5 мае.%, чем однократное применение реагента с удвоенной концентрацией блок-сополимера 1,0 мас.%.

Заявленные блок-сополимеры окисей пропилена и этилена на основе алкилфено- лов обладают техническими преимуществами перед прототипом (табл. 4).

Как следует из данных табл. 4, образец № 2, т.е. оптимальный вариант заявленных блок-сополимеров, превосходит прототип по эффективности удаления жидкости в 1.6 раза (3,95:2.45).

Для расчета планируемого экономического эффекта от применения заявленных блок-сополимеров взяты данные по Полтавскому газопромысловому управлению, на скважинах которого минерализация пластовых вод достигает 200 г/л и более, содержание газового конденсата - до 40% по объему, температура на забоях скважин - до 80°С и выше. В таких условиях для удаления жидкости из скважин могут быть эффективными только блок-сополимеры окисей пропилена и этилена. Согласно фактическим данным по Полтавскому ГПУ, средняя дополнительная добыча газа от применения для удаления жидкости реагента по прототипу 2700 тыс.м на одной сква- ж,«не за од. При этом расходуется 0,35 т Злок сополимеров, а затраты на проведение закачки реагента составляют 3.55 тыс.руб. Поскольку оптимальный вариант заявленные блок-сополимеров превосходит прототип по эффективности удаления жид- йости в 1,8 раза, то при использовании за- я&леиных блок-сополимеров расход ПАВ соответственно уменьшится в этом случае 0,35 т: 1,6 0,22 т на одной скважине за год.

Экономическая эффективность от применения реагента для удаления жидкости из скважин выражается в экономии условно- постоянной части эксплуатационных расходов на добычу газа, обусловленной получением дополнительной добычи газа в результате повышения производительности скважин. Величина экономического эффекта рассчитывается по формуле:

Э Эуп - Звн. где Э - экономический эффект:

Эуп - экономия условно-постоянной части эксплуатационных расходов на добычу газа;

Звн - затраты на внедрение разработки.

Расчет величины Эуп производится по выражению

0

5

0

5

0

5

0

0 Суп ДОЭУ - Q

где Суп -годовая сумма условно-постоянной части эксплуатационных расходов на добычу газа;

ДО - дополнительная добыча газа, полученная в результате внедрения данной разработки;

Q - общий объем товарной добычи газа за год.

Затраты на внедрение разработки Звн складываются из затрат на блок-сополимеры Зблок и затрат на проведение закачки реагента Ззак:

Звн Зблок + Ззак.

Поскольку расход ПАВ на одной скважине за год составит 0,22 т, а ориентировочная цена заявленных блок-сополимеров порядка 1,5 тыс. рублей за 1 т, то:

Зблок 0,22 т 1,5 тыс. руб./т 0,33 тыс. руб.

Так как затраты на закачку реагента Ззак на одной скважине за год составляют 3,55 тыс. руб., можно определить Звн:

Звн 0,33 тыс. руб. + 3,55 тыс. руб.. 3,88 тыс. руб.

Величину экономии условно-постоянной части эксплуатационных расходов на добычу газа Эуп можно рассчитать, используя фактические данные по Полтавскому ГПУ (1987 год):

Суп 23970 тыс. руб.: Q 8566475 тыс. м3.

Поскольку дополнительная добыча газа ДО, полученная в результате использования реагента для удаления жидкости, составляет 2700 тыс. м на одной скважине за год, то величина Эуп будет равна: 0 23970 тыс.руб.. 2700

Jyn

8566475 - 2700

7,56 тыс.руб.

Тогда экономический эффект от применения блок-сополимеров окисей пропилена и этилена на основе алкилфенолов для уда- ления жидкости из скважин составит в расчете на 1 скважину за год:

Э Эуп - Звн 7.56 тыс.руб. - 3,88 тыс.руб. 3,68 тыс.руб.

Экономический эффект в расчете на 1 т заявленных блок-сополимеров будет составлять:

3,68тыс.руб, .,., ,, 1т 022- 167 тыс-РУб/т.

Формула изобретения Реагент для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, содержащий поверхностно-активное вещество и воду, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности удаления из

скважин высокоминерализованной воды при значительном содержании газового конденсата и повышенной температуре на забое, он содержит в качестве поверхностно-активного вещества блок-сополимеры окисей пропилена и этилена на основе ал- килфенолов общей формулы

(С3НбО)т(С2Нч.О)рН,

0

где R-C/0 алкилфенольный остаток, в котором R - радикал CeHi7-CioH2i:

m - число молей окиси пропилена, равное 10-25;

р - число молей окиси этилена, равное 80-150.

при следующем количественном соотношении ингредиентов, мас.%:

Блок-сополимерыл

указанной общей формулы 0.2-0,5; ВодаОстальное,

Т а б л и ц а 1

Реагент общей формулы: л)- НсХ6с т()рн гдеа-О-о -алкилфенольный остаток, в котором R - представляет собой радикал CsHiT-CioHai. m -число молей окиси пропилена, равное 10- 25; р - число молей окиси этилена, равное 80-150 и вода ост.; реагент на основе алкил- фенолов для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин обеспечивает повышение эффективности удаления жидкости -высокоминерализованной воды и газового конденсата - из скважин при повышенных температурах на забоях. 4 табл. -5 ё

Таблица2

ТаблицаЗ

Примечание. Измерения проводились на образце № 2 заявленных блок-сополимеров

табл.1 ).

Примечание. меров( табл.1).

1змерения проводились на образцах № 1-3 заявленных блок-сополиПродолжение табл.3

Таблица4