Гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для интенсификации добычи нефти и газа, Цель - повышение растворяющей способности и устойчивости при 100-120°С Эмульсия содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: углеводородная жидкость 12-24; соляная кислота 13-25; в качестве эмульгатора - отход производства ланолина, обработанный техническим триэтаноламином, 0,8-1,5; вода остальное В качестве углеводородной жидкости используют дизельное топливо, газовый конденсат, топочный мазут. Для приготовления состава последовательно смешивают входящие в него компоненты, а отработанный триэтаноламин подогревают до 30-40°С. Образующуюся смесь затем перемешивают в течение 15 мин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 43/27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Вода

0,8 — 1,5

Остальное

Углеводородная жидкость

Соляная кислота

12 — 24

13 — 25

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 4688991/03 (22) 19.05.89 (46) 07.05.91. Бюл, № 17 (71) Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов и Всесоюзный научно-исследовательский институт заготовок и первичной обработки шерсти (72) Д. Ф. Матвеев, А, 3. Саушин, Ю, Н. Цибизов, Ю. M. Басарыгин, Н. Ф. Больбат, Е. Н. Рылов, В. М. Лачимов и В. И. Соколов (53) 622.245(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 861561, кл. Е 21 В 43/27, 1976. (54) ГИДРОФОБНАЯ ЭМУЛЬСИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КАРБОНАТНОГО ПЛАСТА (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназнаИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частно-. сти к интенсификации добычи нефти и газа.

Целью изобретения является повышение растворяющей способности состава и устойчивости при 100 — 120 С.

Эмульсия содержит углеводородную жидкость, соляную кислоту, эмульгэтор и воду. В качестве эмульгатора состав содержит отход производства ланолинэ (кислота шерстного жира), обработанные триэтаноламином при следующем соотношении компонентов, мэс.%:

„„ 4,„, 1647202 А1 чено для интенсификации добычи нефти и газа, Цель — повышение растворяющей способности и устойчивости при 100 — 120 С.

Эмульсия содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: углеводородная жидкость 12-24; соляная кислота

13-25; в качестве эмульгатора — отход производства лэнолина, обработанный техническим триэтаноламином, 0,8-1,5; вода остальное. В качестве углеводородной жидкости используют дизельное топливо, газовый конденсат, топочный мазут. Для приготовления состава последовательно смешивают входящие в него. компоненты, а отработанный триэтаноламин подогревают до 30-40 С. Образующуюся смесь затем перемешивают в течение 15 мин.

В качестве углеводородной жидкости используют дизельное топливо, газовый конденсат, топочный мазут.

В составе кислот шерстного жира идентифицировано 78 наименований карбоновых кислот с тремя группами разветвленности с преобладанием разветвленных изо- и анте.изо-кислот. Столь же многообразен состав ланолина, частично присутствующего в отходе и содержащего углеводороды и спирты, Указанные компоненты обработаны техническим триэтаноламином в соотношении 4:1. Полученный реагент представляет

1647202 собой однородную густую вязкую массу темно-коричневого цвета.

Гидрофобные эмульсии представляют" собой полидисперсиые системы, внешней (Дисперсионной) среДОЙ кОтОрых ЯвлЯегся 5 углеВОдородная жидкОсть, а внутренней (дисперсной) фазой — вода или водные растворы солей, кислот, щелочей.

Для получения гидрофобиой эмульсиииеобходимо поверхностно-активное веще- 10 ство (эмульгатор), способное снизить межфазное поверхностное натяжение на границе углеводородная жидкость — водная фаза так, чтобы при интенсивном перемещении частицы водной фазы стремились об- 15 разовать капельки в углеводородной среде.

При этом эмульгатор несет наибольшую отB8TcTB8HHGcTb за тип„устойчивссть и структурно-механические показатели эмульсии, В адсорбциоиных слоях молекулы ПАВ ори- 20 еитируются полярными группами в сторону полярной среды (воды, кислоты), а гидрофобной иеполяриой частью в сторону менее полярной фазы (углеводородной жидкости).

При определенной концентрации 25 эмульгатора капельки ВОднОЙ фазы Оказываются сплошь покрытыми углеводородными участками молекул ПАВ, создается механически прочная оболочка вокруг капелек (структурно-механический барьер), ко- ЗО торая препятствует слиянию капелек (коалесценции). Наличие в составе эмульгатора аминов (вторичных и третичиых), а также радикалов карбоновых кислот с различной длиной и разветвленностью угле- 35 водородной цепи повышает способность змульгировать и стабилизировать кислотные гидрофобные эмульсии. Аминогруппа тризтаноламииа придает необходимую щелочность для адсорбции его на капель- 40 ках кислоты, способствует снижению поверхностного натяжения и повышению устойчивости эмульсии за счет сил электростатического характера.

Возможно, что иои хлора (СГ) в кислой 45 среде образует кмоплексиое соединение с атомом азота аминогруппы, повышая стабильность адсорбционного слоя на межфазной границе.

Наличие гидроксильных групп (ОН) в 50 эмульгаторе и ионов водорода (Н j в жидкой среде также способствует возникновению сил электростатического притяжения. При

- этом ионы и молекулы ПАВ более прочно удерживаются В межфазном слое, 55

Повышение растворяющей способности Обусловлено тем, что капельки кислоты, окруженные оболочкой из ПАВ и углеводородной жидкости, оказываются блокированными и не проявляют такой активности при контакте эмульсии с карбонатной породой, как чистая соляная кислота. Кроме того, устойчивый барьер из эмульгатора обусловлен разветвленной структурой углеводородной цепи, наличием амино- и гидроксильныгрупп. Это дает возможность регулировать время и глубину закачки эмульсии, По мере продвижения эмульсии в порах и трещинах пласта нарушается целостность защитной пленки вокруг капелек кислоты, так как часть углеводородной фазы отфильтровывается в пласт, ПАВ адсорбируется на поверхности пор породы и капельки кислоты, освобождаясь, вступают в реакцию с породой.

Чем больше взято соляной кислоты, тем выше растворяющая способность состава. Работоспособный состав гидрофобной эмульсии содержит соляную кислоту в 2 раза выше, чем в известном составе. Соответственно удельная эффективность состава также увеличивается в 2 раза и составляет

0,171-О,ЗЗ7.

Пример 1, Приготовления 1 кг эмульсии последовательно смешивают

144 мл или 120 r (12 мас. ) дизельного топлива (плотность 835 кг/м ), 8 г (0,8 мас. ) эмульгатора — кислоты шерстного жира, обработанные тризтаноламином, предвари- тельно подогретого до 30 — 40 С, и 811 мл раствора соляной сиклоты 14,9 -ной концентрации (плотностью 1075 «r/M ) или з

13 мас.% (в этом растворе содержится 130 г

HCI и 742 г воды или 74,2 мас. воды в пересчете на состав эмульсии). Образующуюся смесь перемешивают в течение 15 мин, Условная вязкость эмульсии 281 с. Устойчивость эмульсии в течение 2 ч при 20, 60, 80, 100 С вЂ” 100, при 120 C — 90 . В

100 r полученной эмульсии вводят образец керна, имеющего следующий состав, мас .

Известняки и доломиты 80

Песок 15

Портландцемент 5 массой 50,4 г. Обработку керна проводят в течение 24 ч. Обработанный керн высушивают до постоянной массы и взвешивают. Масса керна 33,9 г масса растворенного вещества 16,5 г. Удельная эффективность состава 0,165.

Пример 2. Готовят 1 кг эмульсии следующего состава, мас. :

Дизельное топливо 24 (287 мл или 240 r) (плотность 835 кгlмз)

Эмульгатор 1,5 (15 г)

Соляная кислота 25 (638,3 мл раствора

СОЛЯ НОЙ l(ÈÑËOÒÛ

33,5 — иой концентрации с плотностью 647202

1167 кг/м, в котором содержится 250 г НС! и 495 г воды)

Вода 49,5

Проводят все операции так, как указано в примере 1.

УслоВная ВЯзкость эмульсии 262 с. 1 стойчивость эмульсии в течение 2 ч при 20, 60, 80, 100 С вЂ” 100%, при 120"С вЂ” 96%. Масса керна до обработки 50,2 г, масса керна после обработки 16,7 г, масса растворенно о ве цества 33,5 г. Удельная эффективность состава 0,335.

П р и ",1 е р 3, Готовят 1 кг эмульсии следу.ощего состава, мас.%: ззоконде:-:-. .а гт 12 (156,4 мл и 1."0 г с

-,ë:;отностью 767 кг/м )

Эмульtьтор: „ (2 )

СОДЯнаЯ кисл . =; 2.— 4 (5.,4 ь ааст -3ооа соляной кислоты

28,8% —:.OA концен«рации с плотностьх .3 .

1 146 <г/v>, В котором содержится 250 г H Ci и 618 воды)

Вода 61,8

Проводят все операции так, как указано в примере 1, Усл< вная вяз.<зст:. Зь::ульси,":., 80 с. 2 "тсйчивоста эмульсии " f - ение 2 ". при 20, 60, 80. 100 C — 100%, . ри

С, — 89 . Масса керна лo Оооаао«ки

50,4 г, масса керна после обработки 16,7 г, масса растворенного вещества 33,7 r.

Удельная эффективность состава 0,337.

Пример 4. Готовят 1 кг эмульсии следующего -.остава, мас.%:

Газоконденсат 20 (260,8 мл или 200 с плотностью 767 кг/м 1

Эмульгатор 1,1. (11 r)

Соляная кислота 14 (725,9 мл раствора соляной кислоты

17,7 -ной концентрации с плотностью

1087 кгlм, в котором

3 содержится 140 r HCi и 649 г воды)

Вода 64,9

Проводят все операции так, как указано з примере 1. Условная вязкость эмульсии

227 с. Устойчивость эмульсии в течение 2 ч при 20, 60, 80, 100"С вЂ” 100%, при 120 С—

90 oL

Масса керна до обработки 49,8 г, масса керна после обработки 31,2 г, масса растворенного вещества 18,6 r. Удельная эффективность 0,186.

Пример 5 Готовят 1 кг эмульсии следующего состава, мас. :

Дизельное топливо 11 (131,7 мл или 110 г с плотностью 835 кг/мз) 3:1

Вода

Э мул ьгатор 1,2 (12 г)

Соляная кислота 26 (765,4 мл раствора соляной кислоты

29,6%-ной ко ;:ценГ

«рации с плотностью

1147 кг/м, в котором содержится 260 г HCt и 618 г воды)

Вода 61,8

10. Проводят все операции так, как указано в примере 1, Условная вязкость эмульсии

275 с. Устойчивость эмульсии в течение 2 ч при 20" С 98%, при 60 С 70%, при 80" С 63%, -pi«1ОО С 40% и при 120 С наблюдается

15 разложение эмульсии.

Масса керна до обработки 51," г, масса

::арна после Обработки 19 r, масса растворенного вещества 32,2 г. Удел ная эффективность 0,322.

20 Не рекомендуется применение состава при температуре выше 80 С, о

Пример 6. Готовят 1 кг эмульси. следующего состава, мас.%:

Дизельное топливо 25 {299,9 мл или 250 r

25 с плотностью 835 кгl м3)

Эмульгатор 1,2 (12 г)

Соляная кислота 12 (682 мл раствора соляной кислоты

16,2%-ной кон центTPBL!! С ПЛОТНОСТЬЮ

1082 кг/и, в котором содержится 120 г idCi

v, 618 г воды)

Вода 61,8

35 Проводят все операции так,:<ак указано в примере 1. Условная вязкость:20 с. Устойчивость эмульсии в течение 2 ч flpi

100;4. при 60ОC О8% ape 80 C 93 о

100 С 90%, при 120 С 50%.

40 Масса керна до обработки 52 г, масса керна после обрабоп<и 36,2 г, масса растворенного вещества 15,8 г. Удельная эффективность 0,158.

РастВорЯющаЯ способность состава ни

45 же, чем по прототипу. Не рекомендуется применения состава при температуре выше

100о

Пример 7. готовят 1 кг эмульсии следующего саста ва, ма с. "%:

50 Газоконденсат 20 (260,8 мл или 200 г с плотностью 767 кг/м3)

Эмульгатор 1,6 (16 г)

Соляная кислота 14 (721,3 мл раствора

СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

55 17,7%-ной конценТРдЦИИ ПЛОТНОСТЬЮ

1087 кгlм в котором

3 содержится 140 г H CI и 644 г воды)

64 4

1647202

0.8 — 1.5

Остальное

Составитель И. Лопакова

Редактор М. Стрельникова Техред M.Ìoðråíòàë Корректор А. Осауленко

Заказ 1645 Тираж 378 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Проводят все операции так, как указано в примере 1. Условная вязкость — "не течет".

Устойчивость эмульсии в течение 2 ч при 20, 60, 800С 100, при 100 С 95, при 1200С

89 .

Масса керна до обработки 51,8 г, масса керна после обработки 33,5 r, масса растворенного вещества 18,3 r. Удельная эффективность 0,183, Применение состава не рекомендуется, так как затруднена транспортировка его по трубам.

Пример 8. Готовят .1 кг эмульсии следующего состава; мас. $:

Дизельное топливо 20 (239,5 мл или 200 r с плотностью 835 кг/мз)

Эмульгатор 0,7(7 г)

Соляная кислота 14 (728,9 мл раствора соляной кислоты

17,6 -ной концентрации с плотностью

1088 кгlм, в котором содержится 140 г НС! и 653 г воды)

Вода 65,3

Проводят все операции так, как указано в примере 1. Условная вязкость 93 с. Устойчивость эмульсии при 20 С 40 . Применение эмульсии нецелесообразно, так как при

20 С эмульсия устойчива в течение 50 мин.

Содержание в составе эмульсии углеводородной жидкости в количестве менее

12 мас. и соляной кислоты е количестве более 26 мас, нецелесообразно, поскольку при температуре выше 80 С эмульсия разлагается из-за увеличения сил электростатического отталкивания и снижения скорости адсорбции эмульгатора в межфазном слое.

Содержание в составе эмульсии углеводородной жидкости в количестве более

24 мас. и соляной кислоты в количестве менее 13 мас. нецелесообразно, так как удельная эффективность состава очень низкая, и при температуре выше 100 С эмульсия разлагается. При большом содержании углеводородной фазы раствор эмульгатора оказывается менее концентрированным. что затрудняет адсорбцию эмульгатора из него на межфазную поверхность. При повышении температуры прочность структуры мажфазного слоя ослабевает, а в разбавлен-.

5 ных растворах эмульгатора силы адсорбции снижается значительнее.

Содержание в составе эмульсии эмульгатора в количестве менее 0,8 мас.7; нецелесообразно, поскольку получают

10 неустойчивую эмульсию. Взятого количества эмульгатора недостаточно для того, чтобы образовать на капельках кислоты сплошной защитный слой из адсорбированных молекул эмульгатора. Часть поверхно15 сти остается без защитного слоя и в течение времени молекулы коагулируют, в конечном итоге эмульсия разрушается.

Содержание в составе эмульсии эмульгатора в количестве более 1,5 мас. нецеле20 сообразно, так как резко повышается условная вязкость. Практическое применение эмульсии с такой вязкостью затруднено, увеличиваются энергетические расходы при перекачке ее по трубам. Концентрация

25 эмульгатора выше 1,5 приводит к умень- . шению диффузии его из раствора в адсорбционный слой. Это не влечет за собой улучшения свойств эмульсии и является экономически нецелесообразным.

30 Формула изобретения

Гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта, содержащая углеводородную жидкость, соляную кислоту, эмульгатор и воду, о т л.и ч а ю щ а я с я тем, 35 что, с целью повышения растворяющей способности и устойчивости при 100 — 120 С, она в качестве эмульгатора содержит отход производства ланолина, обработанный техническим триэтаноламином, при следую40 щем соотношении компонентов, мас. :

Углеводородная жидкость 12 — 24

Соляная кислота 13-25

Отход производства

45 . ланолина, обработанный техническим триэтаноламином

Вода