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

Изобретениеi ртнрсйтЬя ,нё тегазодо- бывающей отрасли промышленности, в частности к промывкёг глушению и консер вации скважин, а прЬведению перфо- рационных работ в сква кйнаХ; ;: ;;:; :;; . Делью изобретения йвляё1гсяпо18ь ше: ние плотности состава при сохранений удовлетворительныхтёхнр логичёскйх. пока- зателей при температурах др 100°С.

Поставленная цель достигается известным соста:вом, соДержацдйч углеводЬрбД- ную жидкость хлорид кальция, эмульгатор и врду, согласно изобретению o ri в качестве- , эмульгатора содержит отход производства ланолина кислоты шерстного жира, обработанного триэтаноламином при следующем соотношении компонентов, мае. %: Углеводородная жидкость 12-16 Кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином0,3-0,5 Хлорид кальция 34-36 Вода Остальное

Плотность раствора хлорида кальция ь 1380-1430 кг/м3, плотность эмульсии - 1300-1320 кг/м3. : г В. качестве углеводородной жидкхй тй используют гаэйвый кондёйсат; дизельное : тЬпливо (ГОСТ 305-82 |v : , . ; Эмульгатрр йспользуЮТ по ТУ 16-191 -, 632-01-86. ЁгЬркрнчательн,1й состав явлей: Извёстно, что вvcidcTaбё кйслйУ шёрстного жира иДён гйфйцйрбванО 78 наименований карбонбвых кислот с тремя группами разветвленное.™ с преобладанием развётвленн ых изо- и аИтеизо-кйСлЬт. Стол ь же Многообразен состав ланолина, частично присутствующего в отходе от содержащего углеводороды и спирты. Указанные компоненты обработаны техническим триэтаНбла- мйном (ТУ 6-02-916-79) в соотношении 4 : 1. Полученный реагент представляет собой однородную густую вязкую массу темно-коричневого цвета.

Хлорид кальция используют по ГОСТ 4460-77.

00

о

00

00

ел о

Применение отхода производства ланолина - кислот шерстного жира, обработанных триэтаноламином 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 систем 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 устой- чивы эмульсии, т. к. усиливается процесс седиментации частиц внутренней фазы,

В стабилизации гидрофобных эмульсий основную роль играет эмульгатор - поверхностно-активное вещество, способное снизить межфазное поверхностное натяжение на границе 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 гидрофобной неполярной частью - в сторону менее полярной среды (углеводородной жидкости).

При определенной концентрации эмульгатора капельки водной фазы оказываются сплошь покрытыми углеводородными участками молекул ПАВ, создаётся механически прочная оболочка вокруг капелек (структурно-механический барьер), которая препятствует слиянию капелек (коалесценции).

Стабилизирующая удерживающая, способность эмульгаторов различна. Этим объясняется тот факт, что некоторые эмульгаторы образуют устойчивые эмульсии только с водными растворами небольшой плотности, например, эмульгатор по прототипу. Этот эмульгатор, взятый в количестве 0,5-1,0 мае. %, способен стабилизировать гидрофобные эмульсии, содержащие вод0 ную фазу с 3,4-3,6 мае. % хлорида кальция. Повышение концентрации хлорида кальция до 4 мае. % снижает устойчивость эмульсии при температуре 100°С на 10 %. Объясняется это слабой разветвленностью углеводо5 родной цепи и недостаточной химико- физической связью эмульгатора с водной фазой.

В предлагаемом составе эмульгатор - кислоты шерстного жира, обработанные

0 триэтаноламином, содержит амины (вторичные и третичные), а также радикалы карбо- новых кислот с различной длиной и р.азветвленностью углеводородной цепи. Аминогруппа способствует снижению

5 поверхностного натяжения, а атом азота в ней может образовывать комплексные соединения с анионами водной фазы, например с хлор-ионом, усиливая структурный фактор, повышая стабильность адсорбцион0 кого слоя на межфазной границе.

Наличие в эмульгаторе гидроксильных групп (ОН ) способствует возникновению сил электростатического притяжения между эмульгатором и водной фазой, содержащей

5 положительные катиониты водорода (В j и кальция (Са24), что также повышает стабильность эмульсий, причем увеличение концентрации кальция во внутренней фазе способствует усилению сил электростатиче0 ского притяжения.

Обработка призабрйной зоны пласта эмульсионным составом с повышенной концентрацией хлорида кальция способствует сохранению фильтрационной характери5 стики пласта; так как снижает адсорбцию слабосвязанной воды на поверхности-пла- ,стовой породы, тем самым уменьшая ее на- буемость.

Проведены лабораторные исследова0 ния известного и предлагаемого эмульсионных составов.

Пример, Для приготовления 1 кг эмульсии последовательно смешивают 120 кг (12 мае. %) газового конденсата (или

5 159,4 мл при плотности 753 кг/м3), 3 г (0,3 мае. %) эмульгатора - кислоты шерстного жира, обработанной триэтаноламином, предварительно подогретого до 30-40°С и 877 г раствора хлорида кальция с плотностью 1380 кг/м3 (340 г, 34 мае. %) хлорида

кальция и 537 г (53,7 мае. %) воды . Образующуюся смесь перемешивают в течение 15 мин со скоростью 1700-1900 об/мин. Образовавшаяся эмульсия имеет плотность 1300 кг/м3, устойчива при температуре 20°С в течение 70 ч,, при 100°С- 2,2 ч. Последующие составы пооперационно готовят аналогичным образом.

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

Действие в составе эмульсии газового конденсата, дизельного топлива равнозначное.

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

Полученные данные сведены в таблицу.

Исходя из данных таблицы видно, что применение состава 9 нецелесообразно, таю как при высокой плотности он обладает пониженной устойчивостью; применение состава 10 нецелесообразно, так как повышение концентрации углеводородной фазы в эмульсии приводит к снижению плотности, а устойчивость не увеличивается: применение состава 11 нецелесообразно, так как он имеет низкую устойчивость; применение состава 12 нецелесообразно, так как получается вязкая нетекучая масса, трудно транспортируемая по трубам; применение состава 13 нецелесообразно ввиду пониженной плотности; применение состава 14 нецелесообразно, так как увеличение концентрации хлорида кальция до 37 мае. % не повышает плотности эмульсий и не улучшает ее технологические показатели.

Содержание в составе эмульсии углеводородной жидкости в количестве менее 12% нецелесообразно, т. к. проявляется влияние электростатических сил отталкивания и снижается скорость адсорбции эмульгатора в межфазном слое, что делает эмульсии менее устойчивыми.

Содержание в составе эмульсий углеводородной жидкости в количестве более 16 мае. % нецелесообразно, т. к. снижается плотность эмульсии и увеличивается ее стойкость без улучшения свойств эмульсии. При большой концентрации углеводородной фазы раствор эмульгатора оказывается менее концентрированным, что затрудняет адсорбцию эмульгатора из него на межфазную поверхность и снижает силы адсорбции.

При концентрации эмульгаторов в эмульсии менее 0,3 мае. % получаются неустойчивые эмульсии, т. к. взятого количества эмульгатора недостаточно для того, чтобы образовать на капельках электролита сплошной защитный слой из адсорбированных молекул эмульгатора. Часть поверхно- 5 сти 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 мае. % неце0 лесообразно, т. к. резко повышается условная вязкость, эмульсия нетекуча. Практическое применение таких эмульсий затруднено, увеличиваются энергетические расходы на перекачку ее по трубам. К тому

5 же увеличение концентрации эмульгатора выше 0,5 мае. % не приводит к значительному увеличению плотности и является экономически нецелесообразным. Содержание в составе эмульсии хлори0 да кальция в количестве менее 34, мае. % нецелесообразно, т. к. плотность эмульсии снижается (менее 1300 кг/м3).

Содержание в составе эмульсии хлорида кальция в количестве более 36 мае. %

5 нецелесообразно, т. к. не приводит к повышению плотности и улучшению технологических показателей,

Предлагается эмульсионный состав для .обработки скважин с повышенной по срав0 нению с прототипом плотностью на 32-35% при сохранении технологических показателей до температуры 100°С.

Состав, имея повышенную плотность (более 1300 кг/м ), не содержит твердой фа5 зы, в качестве внешней среды имеет углеводородную жидкость, обладает пониженной коррозионной активностью ввиду высоких ингибирующих свойств эмульгатора.

Использование при обработке продук0 тивного пласта гидрофобных эмульсий с повышенной плотностью вместо глинистых растворов на водной основе или эмульсионных с твердой фазой предотвращает поглощение промывочной жидкости про5 дуктивным пластом, кольматацию его пор твердыми частицами, исключает контакт посторонней воды с пластовой, сохраняя фильтрационные характеристики призабой- ной зоны.

0 Увеличение концентрации хлорида кальция способствует ослаблению адсорбции слабо связанной воды на поверхности пластовой породы, снижению набухаемости породы и сохранению фильтрационной ха5 рактеристики призабойной зоны,

Формула из обретен и я Эмульсионный состав для обработки скважин, содержащий углеводородную жидкость, хлорид кальция, эмульгатор и воду, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью

повышения плотности состава при сохранении удовлетворительных технологических показателей при температурах до 100°С, он в качестве эмульгатора содержит отход производства ланолина - кислоты шерстного жира, обработанный триэтаноламином, при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Углеводородная жидкость 12-16 Отход производства ланолина - кислоты шерстного жира, обработанный триэтаноламином0,3-0,5 Хлорид кальция 34-36 Вода Остальное.

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы

ИспблЙование: состав используют для. промывки, глушения консервации,ск&а- , жин,а takike для НровёДёЧЙя пёрфо аЦйон- ных работ в скважинах, Достав позёбляет повысить г1лотйо :Тьй(гҐааДп ний удовл таорнлтёлШйх /t x ofldhis CKtix показатёл ей до температуры 1рО° С. После- дббательно смгещивают 120 г (t2 мае. %) газового конденсата, 3 г (0,3 мае. %) Мупьга- тора - кислбты шербтного жира, содержащиеся BV pfxpfle производства ланолина обработаннрй трйэтаноламйнрм и 877 г раствора хлорида, содержацего 340 г (34 мас.%)хлорида кальция и537г 3,7мас.%} воды. Перемешивают 1.5 мин. Образуется эмульсия с плотностью1300 кг/м3. 1 табл.