Эмульсионный состав для обработки скважин Советский патент 1993 года по МПК C09K7/06 

Изобретение относится к нёфтегазбдо- бывающей отрасли про ь1шлённо6тй, в частности k промувйе, глушению и к0нс1бр|- вации скважин, a провёдёмию пёрфб- рационных работ в скважинах. V Целью изобретения йвлйется йбвышё- ние п/||0тности состава при сохранении TбxнbЛofичebкйx показателей при темперё- typax до 1рО°С: 1 ,;:.д,,,;: :.,:.,: ,.;-,.;:., .f.: -f

Пбставлгеннйя цель добтигаетсй ийёст1 ным эмульсионным составом, содержащим углеводородную жидкость, эмульгатор и водную фазу, .согласно изобретению он ё Качестве э1мульгатора содержит отход производства ланолина-кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином, а.в. качестве водной фазы - аммонизированный раствор нитрата кальция при следующем соотношении компонентов, об..%: г Углеводородная жидкость 15-20

Отход производства ланолийа - кислоты шерстного

жира, обработанные триэтаноламином0,3-0,5

.Аммонизированный

раствор нитрата кальция Остальное . Плотность эмульсии :-, 1250-1450 кг/м3. ;.-. -...;.-,

В качестве углеводородной жидкости используют газовый конденсат, дизельное топливо (ГОСТ 305-82). Аммонизированный раствор нитрата кальция используется по ТУ-113-03-22-01- 87. Это светлая жидкость с небольшим количеством нерастворимых примесей (до 2 %). ВмпУ91Кает( я й йИДе Двух типов: 1 тип - для весенн ё-/1етИёго безона, имеет те мпера- туру насыщения (+ 15°С), плотность 1400- 1600 кг/м3; II тип - для осенне-зимнего сезона, имеет температуру насыщения (- 20° С), плотность 1350-15000 кг/м3. рН растворов, разбавленных в соотношении 1 :13-7- 10. В состав аммонизированного раствора нитрата кальция входят мае. %: азотнокислый кальция - I тип - 45-53;Н тип - 35-45; азотнокислый аммоний - I тип - 3-8; II тип VO .

со

с

00

о

00

00

ел

Х)

-7; избыточный аммиак - I и I тип не более

. :: .

Эмульгатор используют по ТУ 10-191- 32-01-86. Его окончательный состав не вывлен. Известно, что в составе кислот шерстного жира идентифицировано 78 наиенований карбонрвых кислот с тремя группами разветвленное™ с преобладанием разветвленных изо- и анте-изо-кислот. Столь же многообразен состав ланолина, астично присутствующего в отходе и соержащего углеводороды и спирты. Указанные компоненты обработаны техническим риэтаноламинрм (ГУ 6-02-91-6-79) в соотношении 4 : 1. Полученный реагент представляет собой однородную густую вязкую массу темно-коричневого цвета. .

Анализ существенных отличий показал, что совместное применение, эмульгатора - отхода производства ланолина - кислот Шерстного жира, обработанных триэтанола- мином, и аммонизированного раствора нитрата кальция в заявляемых пределах с целью повышения, плотности эмульсии при сохранении удовлетворительных технологических показателей при температурах до 100°С не выявлено по имеющимся источникам известности.

Известно применение .указанного эмульгатора для приготовления эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей при .обработке металлов давлением и в качестве антикоррозионных добавок к ним (см. ТУ 10-191-032-01-86).

Заявляемый состав обладает существенными отличиями.

Гидрофобные эмульсии представляют собой полидисперсные системы, внешней (дисперсионной) средой которых является углеводородная жидкость, а внутренней (дисперсной) фазой - вода или водные растворы солей, кислот, щелочей.

Для придания системе устойчивости в ее состав входит эмульгатор, от вида которого зависит тип эмульсии и ее свойства.

Характер поведения частиц в дисперсных системах определяется их размером и разностью плотностей частиц и среды. Чем больше разница между плотностью внутренней (водной) фазы гидрофобной эмульсии и внешней (углеводородной) средой, тем менее устойчивы эмульсии, т. к. усили- вается процесс седиментации частиц внутренней фазы.

В стабилизации гидрофобных эмульсий основную роль играет эмульгатор - поверхностно-активное вещество, способное снизить межфазное поверхностное натяжение на грайИце углеводородная жидкость - водная фаза таким образом, чтобы при интенсивном перемешивании частицы водной фазы стремились образовать капельки в углеводородной среде. При этом эмульгатор несет наибольшую ответственность за тип,

устойчивость и структурно-механические показатели эмульсии;

В адсорбционных слоях молекулы ПАВ Ориентируются полярными группами в сторону полярной среды (водной фазы), а гид0 рофобнОй неполярной частью - в сторону менее полярной среды (углеводородной жидкости)..,- ....При определенной концентрации эмульгатора капельки водной фазы оказы5 вается сплошь покрытыми углеводородными участками молекул ПАВ, создается механически прочная оболочка вокруг капелек (структурно-механический барьер), которая препятствует слиянию капелек

0 (коалесценции).

Стабилизирующая, удерживающая способность эмульгаторов различна. Этим объясняется тот факт, что некоторые эмульгаторы образуют устойчивые эмульсии толь5 ко с водными растворами небольшой .плотности, например, эмульгатор по прототипу. Этот эмульгатор, взятый в количестве 0,5-1,0 об. %, способен стабилизировать гидрофобные эмульсии, содержащие вод- 0 ную фазу с плотностью 1032 кг/м (4 %-ный раствор хлорида кальция). Повышение плотности водной фазы до 1048 кг/м3 снижает устойчивость эмульсии при температуре 100° С на 10 %. Объясняется это слабой раз5 ветвленностью углеводородной цепи и недостаточной химико-физической связью эмульгатора с водной фазой.

В предлагаемом составе эмульгатор- кислоты шерстного жира, обработанные

0 триэтаноламином, содержит (вторичные и третичные), а также радикалы карбоновых кислот с различной длиной и разветвленно- стью углеводородной цепи.

Аминогруппа способствует снижению

5 поверхностного натяжения, а атом азота в Ней и радикалы карбоновых кислот могут образовывать комплексные соединения с составляющими водной фазы, содержащими аммиак, усилия структурный фактор и

0 повышая стабильность адсорбционного слоя на межфазной границе.

Наличие в эмульгаторе гидрокеильных групп способствует также возникновению сил электростатического притяжения между

5 эмульгатором и водной фазой, содержащей положительные катионы (Са2+: NH/i4), что также повышает стабильность эмульсий,

Были проведены лабораторные исследования известного и предлагаемого эмульсионных составов.

П р и м е р . Для приготовления (1 л) 1000 см эмульсии последовательно смешивают 150 см (15 об. % ) газового конденсата (плотностью 753 кг/м3), 3 см3 (0,3 об. %) эмульгатора-кислоты шерстного жира, об- работанного триэтаноламином, предварительно подогретого до 40-50° и 847 см3 аммонизированного раствора нитрата кальция с плотностью 1350 кг/м . Образующуюся смесь перемешивают в течение 15 мин со скоростью 1700-1900 об/мин. Образовавшаяся эмульсия имеет плотность 1255 кг/м3, устойчива при температуре 20°С в течение 72 ч., при 100°С - 2,1 ч.

Последующие эмульсионные составы пооперационно готовили аналогичным образом.

Плотность эмульсии замеряли пикнометром при температуре 20°С. Устойчивость эмульсии определяли визуально по времени начала разложения.

Предельное динамическое и статическое напряжение сдвига определяли на ротационном вискозиметре ВСН-3.

Действие в составе эмульсии газового кон- денсата, дизельного топлива равнозначное.

Полученные данные приведены в таблице.

Полученные данные показывают, что применение состава 8 нецелесообразно, так как при высокой плотности он обладает пониженной устойчивостью; применение состава 9 нецелесообразно, так как повышение концентрации углеводородной фазы в эмульсии приводит к снижению ее плотности, а устойчивость эмульсии не увеличивается; применение состава 10 нецелесообразно, так как он имеет низкую устойчивость; применение состава 11 нецелесообразно, так как получается вязкая нетекучая масса, трудно транспортируемая по трубам.

Содержание в составе эмульсии углеводородной жидкости в количестве менее 15 об. % нецелесообразно, т. к. проявляется влияние электростатических сил отталкива- ния и снижения скорости адсорбции эмульгатора в межфазном слое, что делает эмульсию менее устойчивой.

Содержание в составе эмульсии углеводородной жидкости в количестве более 20 об. % нецелесообразно, т, к. снижается плотность эмульсии и увеличивается ее стоимость без улучшения свойств эмульсии. При большой концентрации углеводородной фазы раствор эмульгатора оказывается менее концентрированным, что затрудняет адсорбцию эмульгатора из него на поверхность и снижает силы адсорбции.

При концентрации эмульгатора в эмульсии менее 0,3 об. % , получаются неустойчивые эмульсии, т. к. взятого количества эмульгатора недостаточно для того, чтобы образовать на капельках электролита сплошной защитный слой адсорбированных молекул эмульгатора. Часть поверхности остается без защитного слоя и со временем молекулы коагулируют, а в конечном итоге эмульсия разрушается.

Содержание в составе эмульсии эмульгатора в количестве более 0,5 об. % нецелесообразно, т, к. получается очень вязкая нетекучая эмульсия, практическое применение которой затруднено, к тому же увеличиваются энергетические затраты на ее перекачку по трубам.

Предлагается эмульсионный состав для обработки скважин с повышенной по сравнению с прототипом плотностью на 27-47% при сохранении технологических показателей до температуры 100°С.

Состав, имея повышенную плотность (1250-1450 кг/м3), не содержит твердой фазы, в качестве внешней среды имеет углеводородную жидкость, обладает пониженной коррозионной активностью, ввиду высоких ингибирующих свойств ингибитора.

Использование при обработке продуктивного пласта гидрофобной эмульсии с повышенной плотностью вместо глинистых растворов на водной основе или эмульсионных с твердой фазой предотвращает поглощение промывочной жидкости продуктивным пластом, кольматацию его пор твердыми частицами, исключает контакт посторонней воды с пластовой породой, сохраняя фильтрационные характеристики призабойной зоны.

Формулы изобретения Эмульсионный состав для обработки скважин, содержащий углеводородную жидкость, эмульгатор и водную фазу, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности состава при сохранении технологических показателей при температурах до 100°С, он в качестве эмульгатора содержит отход производства ланолина - кислоты шерстного жира, отработанный триэтаноламином, а в качестве водной фазы - аммонизированный раствор нитрата кальция при следующем соотношении компонентов. об.%:

Углеводородная жидкость 15-20 Отход производства ланолина - кислоты шерстного жира, .обработанный триэтаноламином 0,3-0,5 Аммонизированный раствор нитрата кальцияОстальное.

Продолжение таблицы