Жидкость для заканчивания и ремонта скважин

 

ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ЗАКАНЧИВАНИЯ И РЕМОНТА СКВАЖИН, содержащая химически осажденный мел, карбоксиметилцеллюлозу , воду и минеральную соль, отличающаяся тем, что, с целью снижения вязкости и повышения стабильности жидкости, а также повышения эффективности последукяцёй соляно-кислотной обработки продуктивных пластов за счет более полного растворения мела в продуктивных коллекторах при меньшем расходе ки лоты , жидкость дополнительно содержит сульфонол и щелочь, а в качестве минеральной соли жидкость содержит хлорид натрия при следующем соотно§ шении компонентов, мас.%: Мёл химически (Л 29,00-31,00 осажденный 12,50-14,00 Хлорид натрия Карбоксиметилцеллюлоза 1,30-1,80 Щелочь0,06-0,10 Сульфонол 0,04-0, 10 Вода,53,00-57,00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1074887 А

3(59 09 К 7/О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOIVIY СВИД51ГЕЛЬСТВУ

1,30-1,80

0,06-0,10

0,04-0,.10

53 00-57,00

Ф \

° а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3466652/23-03 (22) 07.07.82 (46) 23.02.84. Бюл. Р 7 ,(72) M.A.Бурштейн., И.И.Маслов, Л.A.Ñêoðoäèåâñêàÿ и Н.И.Тернавский (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" (53) 622.243.144.3(088.8) (56) 1 ° Зарипов С.З. и др. Исследование и испытание .жидкостей для глушения скважин при подземных ремонтах. — "Нефтяное хозяйство", 1973, 9 6, с. 38-41.

2. Инструкция по глушению и освоению скважин с применением предварительного блокирования пласта концентрированными меловыми суспензиями (пастами). Орджоникидзе, иэд-во

СевКавниигаэ, 1974, с. 28 (прототип) (54 ) (57) ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ЗАКАНЧИВАНИЯ

И PENOHTA СКВАЖИН, содержащая химически осажденный мел, карбоксиметилцеллюлоэу, воду и минеральную соль, отличающаяся тем, что, с целью снижения вязкости и повышения стабильности жидкости, а также повышения эффективности последующей соляно-кислотной обработки продуктивных пластов- за счет более полн=го растворения мела в продуктивных коллекторах при.меньшем расходе кислоты, жидкость дополнительно содержит сульфонол и щелочь, а в качестве минеральной соли жидкость содержит хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: . Ж

Мел химически осажденный 29,00-31,00

Хлорид натрия 12,50-14,00

Карбоксиметилцеллюлоза

Щелочь

Сульфонол

Вода, 1074887

35-40

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частнос. ти к промывочным жидкостям, которые могут быть использованы н качестве жидкостей для глушения скважин при установке забойных противопесочных 5 фильтров и проведении подземного и капитального ремонта скважин.

Изнестно применение калиевых и натриевых солей ортофосфорной кислоты или их смесей для глушения сква- 1 жин. Регулируя концентрацию соленых растворов, получают водные растворы этих солей высокой плотности Р1 3.

Однако для получения насыщенных растворов солей требуется значительное количество тепла, так как при

25 С и ниже наступает обратная кристаллизация солей. Следовательно,при низких пластовых температурах применять такие жидкости глушения нельзя.

К тому же отсутствие загустителя обусловлинает высокую фильтрацию солевых растворов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является состав для глушения скважин, состоящий из мела и карбоксиметилцеллюлозы КМЦ-500, приготовляемый на пластовой воде, причем ингредиенты взяты при следующем соотношении, мас.Ь: 30

Мел химически осажденный

Карбоксиметилцеллюлоэа

КМЦ-500 1,5-2,5 35

Вода пластовая 58-63

Параметры такого состава: плот ность 1280-1300 кг/м3, вязкость по

СПВ-5 600-1000 с, - нодоотдача 10-20 см за 30 Мин 72 ). 40

Применение указанной жидкости и целях блокирования пласта при ремонтных работах имеет ряд недостатков.

Так, при сравнительно невысокой плотности жидкость является аномаль- 45 но высоковязкой, что создает определенные трудности.при закачке ее в скважину. Кроме того, эта жидкость имеет сравнительно невысокую стабиле ность и не обеспечивает полную декольматацию продуктивного пласта последующей кислотной обработкой.

Целью изобретения является снижение вязкости и повышение стабильнос, ти жидкости, а также повышение эффективности последующей соляно-кис.".: лотной обработки продуктивных пластов за счет более полного растворения мела н продуктивных коллекторах при меньшем расходе кислоты.

Поставленная цель достигается тем, что жидкость для заканчивания и ремонта скважин, содержащая химически осажденный мел, карбоксиметил. целлюлозу, воду и минеральную соль, дополнительно аодержит сульфонол и щелочь, а в качестве минеральной со ли жидкость содержит хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Мел химически осажденный 29,00-31,00

Хлорид натрия 12,50-14,00

Карбоксиметил- целлюлоза 1,30-1,80

Щелочь 0,06-0,10 .Сульфонол 0,04-0,10

Вода 53,00-57,00

В составе предпочтительнее использовать карбоксиметилцеллюлозу марки

KNU, †6. Хлорид натрия и едкий натр повышают поверхностную активность сульфонола, который вместе с КМЦ способствуют упрочнению структуры и формирует на поверхности меловых частиц более прочные адсорбционные оболочки, а также способствует более эффективному декольматажу рабочей поверхности забойных противопесочных пористых фильтров для их последующей эксплуатации.

B предлагаемой жидкости, в отличие от известной, за счет совместного действия сульфонола, хлористого натрия и гидроокиси натрия отмечается увеличение стабильности системы. В табл.1 приведены составы и, основные параметры жидкости глушения.

Измерение стабильности (С„ кг/м приводят прибором ЦС-2 ° Показатель стабильности оценивают разностью плотностей нижнего и верхнего объемов раствора после его отстоя в течение суток.

Если н известном составе уменьшение вязкости состава достигается путем уменьшения содержания КМЦ и мела, и при этом снижается плотность и нарушается стабильность системы, т.е. ее технологичность, то н предлагаемом составе уменьшение вязкости также достигается уменьшением содержания КМЦ и мела, однако при этом повышается стабильность и плотность системы, т.е. повышается ее технологичность. При этом величины вязкости . и плотности жидкости находятся н пределах, допустимых для осуществления операции спуска и установки противопесочных забойных фильтрон.

Молекулы КМЦ, адсорбируясь на меловых частицах, оказывают стабилизирующее действие. Но унеличение содер-жания КМЦ для повышения стабильности системы может привести к сильному увеличению вязкости за счет связывания воды макромолекулами КМЦ и их адсорбции на меловых частицах.

Для повышения стабильности предлагаемого состава при невысоком содержании КМЦ в него введено также другое анионное поверхностно-активное веI ще ство (IIAB) — сульфонол. Сульфонол, 1074887 не увеличивая вязкости системы, так:.же образует на поверхности меловых частиц адсорбционные защитные слои.

Чтобы частицы мела при столкновении не слипались и не оседали, необходимы прочные адсорбционные защитные оболочки на их и -ерхности. Разрыву оболочек противодействует их механическая прочность, зависящая от концентрации и природы адсорбента (ПАВ), При наличии прочных адсорбционных 10 слоев ПАВ (сульфонола) время слипа-. ния (агрегации) частиц увеличивается и, следовательно, стабильность системы повышается. Причем замечено, что, меняя содержание хлорида натрия 5 в составе при приготовлении жидкости глушения, стабилизирующее действие сульфона возрастает с ростом концентрации хлорида натрия, т.е. адсорбция КМЦ и сульфонола на частицах мела увеличивается. Это происходит вследствие того, что частицы мела всегда окружены диффузным слоем растворителя (воды) с повышенной по отношению к объему концентрацией 25 электролита (NaC1), т.е. происходит взаимодействие между стабилизатором и электролитом. Такое действие солей вызывается, главным образом, противоионами — ионами электролитов, которые имеют заряд, противоположный по знаку заряда поверхностно-активного иона. Влияние противоионов ча поверхностную активность ПАВ можно объяснить взаимодействием на электрические свойства адсорбционного слоя, образованного поверхностно-активным. электролитом. увеличение концентрации NaC1 (увеличение концентрации противоионов) ведет к подавлению диссоциации IIAB 40 как в объеме, так и в поверхностном . слое. Это уменьшает силу электростатического отталкивания между ионами в адсорбционном слое, вследствие чего повышается плотность и упаковки на поверхности раздела.

Таким образом, хлорид натрия. повышает поверхностную активность ионизиронанных ПА — КМЦ и сульфонола.

При ВВедении щелочи В состаВ жидкости глушения стабильность системы значительно выше, чем без нее. Это особенно заметно в высокоминерализованной среде, какой является.предлагаемый состав. Это можно объяснить лучшим растворением сульфонола, а также и КМЦ. Т.е., чем выше раство.римость ПАВ, тем лучше формируются адсорбционные слои и тем выше ста».;: бильность жидкости. Следовательно, для сохранения адсорбционного слоя 60

ПАВ на поверхности частиц мела необходимо присутствие щелочных электро,лйтов. В данном случае эту роль выполняет едкий натр (или едкое кали), который резко повышает активность . 65 сульфонола, способствуя его растворению в высокоминерализованной среде. Кроме того, едкий натр оказывает также и пеногасящее действие при приготовлении состава, которое происходит, вероятно, за счет изменения степени гидратированности адсорбционных слоев сульфонола на понерхности твердых частиц.

Таким образом, сульфонол при совместном действии с электролитами таких щелочных металлов, как Na u

К (NaC1, ИаОН, КОП) способствует упрочнению структуры предлагаемого состава, не увеличивая его вязкости, что выражается в высокой стабильности системы.

В табл.2 приведены составы и свойства предлагаемЬй и известной жидкостей для глушения скважин °

Методика приготовления жидкости глушения сводится к следующему. При перемешивании в воду добавляют порошкообразный сульфонол и для создания щелочной среды (рН 9,5-10,0) вводится щелочь — едкий натр или едкое кали. Затем к водно-щелочному раствору сульфонола при перемешивании до банляют порошкообразную карбоксиметилцеллюлозу (KMII-600) и хлористый натрий. Смесь перемешивают и оставляют на сутки для набухания карбоксиметилцеллюлозы. Для ускорения набухания растнор можно подогреть до

70 С. По готовности раствора в него добавляют порошкообразный мел,Жидкость тщательно вновь перемешивают и проводят замеры параметров жидкос. ти: плотность — весовым методом; условную вязкость — по прибору ВП-5; водоотдачу — по прибору ВМ-6.

Из табл.2 видно, что оптимальными являются составы 2-4.

В примере 1 состав обладает большой водоотдачей и низким значением рН, в примере 5 — высокой вязкостью и рН больше 11

Пример. Меловой раствор на

I промысле готовят в агрегате Ца-320, добавляя в воду порошкообразный сульфонол и щелочь. При перемешивании добавляют поваренную соль и

КМЦ-600. Все перемешивают и оставляют на сутки. Для ускорения приготовления

KMU-600 смесь, можно подогреть и раствор будет готов через 1,5-2 ч. Затем при перемешивании через цементироноч ную воронку добавляют порошок мела и все тщательно перемешивают до образо-. вания однородной жидкости, замеряют параметры. Для приготовления жидкости глушения в объеме 1 м требуется воды технической 715-753 л, мела 406-.

440 кг, поваренной соли 175- 199 кг, КМЦ-600 18-26 кг, щелочи 1,0-1,4 кг и сульфонола 0,6-1,4 кг.

Приготовленную жидкость глушения закачивают.н скважину до появления

1074687

55 на устье "неперебитого" раствора. В эаданленную скважину опускают протинопесочный фильгр той или иной конст

>укции. При необходимости раствор доливают в скважину в процессе спуска и установки противопесочного филь 5 тра н скважине. После этого, прямой циркуляцией переходят на ноду, промывают фильтр и затем, вслед промывки, закачивается соляная кислота.

Для растворения указанного количества мела, входящего в состав 1 м меловой жидкости, необходимо использовать 103-ной соляной кислоты 3,03,2 м>, 12t-ной 2,5-2,7 м, 153-ной

2, 0-2, 1 м, 20%-ной 1, 5-1, 6 м . 15

Для определения снижения проницаемости фильтров после обработки их предлагаемым меловым составом и

Известным и последующей соляно-кислотной обработкой проводят исследования по следующей методике. Образцы фильтров предварительно исследуют на проницаемость по воздуху до обработки их меловым составом. 3атем помещают нх в воронку Шотта, Которую вставляют в колбу Бунзена, соединенную с вакуум-насосом.

При разрежении проводят< фильтрацию меловой жидкости через образец фильтра до тех пор, пока фильтрация не становится минимальной иэ-за кольматации фильтра меловыми частицами.

Затем определяют проницаемость закольматированных фильтров и обрабатывают их 10%-ным раствором соляной кислоты до прекращения реакции кис35 лоты с мелом (через 10 мин), При этом образуется хорошо растворимая соль хлорида кальция, которая выйывается в фильтрат:

I 40

СаСО +2НС1=СаС1 +Н20+СО2.

Далее определяют проницаемость фильтров после кислотной обработки, Сравнительные данные по проницаемос ти образцов фильтров приведены в 45 табл.З.

При использовании предлагаемого состава повышается эффективность соляно-кислотной обработки для последующего декольматажа забойных аротивопесочных фильтров. При этом происходит более полное растворение мела в извилистых каналах фильтра ,при меньшем расходе кислоты во время его обработки. Это происходит вследствие того, что находящийся в составе жидкости сульфонол, образуя адсорбционные слои на частицах мела

) тормозит ре акцию кислоты с мелом и тем самым дает воэможность более глубокому проникновению ее вглубь фильтра, даже в самые маленькие лоры и каналы. Совместное присутствие в составе жидкости глушения NaC1 и

Na0H, формируя более прочные адсорбционные защитные оболочки из ПАВ на частицах мела, способстнуют повышению эффективности кислотной обработки. В случае применения известной жидкости глушения соляная кислота моментально взаимодействует с мелом и образуются каналы прорывов кислоты. Она не успевает зайти в более узкие каналы и проницаемость фильтра полностью может не восстановиться.

Или же необходимо увеличить объем соляной кислоты для повышения проницаемости.

Данные, приведенные в табл.З показывают, что за одинаковый промежуток времени обработки 10%-ным раствором НС1 закольматированных фильтров наиболее полная,их очистка наблюдается н образцах, обработанных предлагаемым составом.

Применение предлагаемого мелового состава позволит получать стабильные жидкости, эффективно= проводить отключение скважины и установку забойных противопесочных фильтров, а также увеличить производительность скважины.

Полученные значения проницаемости фильтров свидетельствуют о том, что предлагаемый состав меловой жидкости практически не снижает их проницаемости после соляно-кислотной обработки. Следовательно, такие меловые жидкости можно применять при установке забойных противопесочных фильтров для их эффективной работы в нефтяных и газовых скнажинах.

Их можно также использовать как жидкости глушения при проведении различных ремонтных работ в этих скважинах., Предлагаемую жидкость для глушения скважин реКомендуется применять на месторождениях с терригенньвя коллекторами с карбонатностью не выше 153 и г роницаемостью пласта не выше 2000 мД.

1074887

Таблица 1

Состав, мас.Ъ

Жидкость

Водо— отдача, см /

30 мин

Плот- Вязность, кость, кг/мЗ с

NaOH Сульфонол

Мел NaC1

Предлагаемая

57,1 29,0 12,5 1, 30 0,06 0,04 1400 300 10

55,0 30,0 13,3 1,57 0,07 0,07 1410, 330 . 8

53 0 31 0 14,0 1,80 0 10 0 10 1420 410 9

Известная 1280 620 10

1290 800 16

1300 980 19

4 58,0 35,0 — . 1,5

5 61 0 37 0 — 2,0

6 630 40,0 — 2у 5

19 +Ввит низкого содержания хлоридов натрия в властовой воде его количество не учитывается.

Таблиц а 2

Состав жидкостей глушения, мас.Ф

Пример

Плот- Вязность, кость, „г/„З рН

Водоотдача см /

30 мин

Вода Мел Хлорис КИЦ-600 Щелочь Сультый фонол натрий

1,00 NaOH 0,05 0,03 1385 220

1, 30 NaOH 0,06 0,.04 1400 300

55,0 30,0 13,3 + 1,57 ИаОН 0,07 0,06 1410 340

10,0

8,0

9,0 10,5

1,80 КОН 0,10 0,10 1420 400

2,00 КОН 0,15 0,15 1430 600

11,5

11,0

1280- 600- 10-20 7,01300 1000 7,5

КИЦ500

1,5-2,5

58, 42 28, 5 12,0

57,0 29, 0 12,5

53,0 31,0 14,0

51,7 31,5 14,5

6 (известный) 58-63 35-40

Стабильность, кг/м

14,0 8,0

10,0 9,5

1074887

Таблица 3

Проницаемость

Образец фильтра

Режим обработки

Исходная, Д

Восстановленная, %

Предлагаемый

1400 кг/м3

ТЗООс

3010

2960

520

98,3

Р =1420 кг/м

Т=330 с

2800

450

2950

94,9 р =1420 кг/M3, Т=410 с

98,7

2980

3020

330

Известный у =1280. кг/м, 76,9

22 30

505

2900

Т 620 с р =1290 кг/м>, 77,2

2300

Т=800 с

600

2980 в =1300 кг/мэ, 84,1

2550

3030

T=980 с

Составитель В.Ягодин

Редактор Н.Рогулич Техред Т.фанта Корректор И-Эрдейи

Заказ 455/24 Тираж 634 Подцисное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

r фц иал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

После обраб. меловым составом, Д

После обраб.

10%-ным

НС1, Д