Эмульсионный состав для обработки скважин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (41) (я)ю С 09 К 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К.АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к нефтегазодо- этаноламином - 0,3 — 0,5 бывающей отрасли промышленностИ,- в - Аммонизированный частности к промывке, глушению и xovcep- раствор нитрата кайьция Остальное вации скважин, а также проведению.йерфо-..:.:, Плотность эмульсии рационных работ в скважинах.., .:..: 1250 — 1450 кг/м, Целью изобретейия является повыШе- B качестве углеводородной жидкости . ние плотности состава при сохранении йспользуют газовый конденсат, дизельное технологических показателей при темпера- .. топливо (ГОСТ 305-82)., турахдо1000С;, „...........:. .. °:" :Аммонизированный раствор нитрата

Поставленная цель достигается извест- . кальция используется по тУ-113-03-22-01-. ным эмульсионным соСтавом, содержащим 87. Это светлая жидкость с небольшим коли- . углеводородную жидкость, амульгатор и чеСтвом нерастворимых примесей (до 2 %). . водную фазу, .согласно изобретению он в Вьпускаетоя в Виде двух типов: 1 тип — для качестве эмульгатора содержит отход про- весейне-летнего сезона, имеет темпераизводстваланолина-кислоты шерстного жи- туру насыщения (+ 15 C), плотность 1400ра, обработанные триэтаноламином; а в 1600 кг/мз; II тип — для осенне-зимнего качествеводной фазы — аммонизированный сезона, имеет температуру насьпцения (-20, раствор нитрата кальция при следующем С), плотность 1350 — 15000 кгlм . рН раствосоотйошейии компонентов, об,.%: ров, разбавленных в соотношении 1: 13-7Углеводородная жидкость 15-20 10, В состав аммонизированного раствора

Отход производства лано- нитрата кальция входят мас. %: азотнокислинв — кйслоты шерстного лый кальция — I тип — 45-53;П тип — 35-45; жира, обработанные три- азотнокислый аммоний — I тип — 3-8; П тип—. 1 (21) 4892547/03 (22) 19.12,90 (46) 15.04.93. Бюл. йв 14 (71) Северо-Кавказский - научно-исследовательский.институт прйродных газов (72) Д,Ф,Матвеев, А.Ç.Саушин, ЮМБасарыгин, Е,H.Ðûëîâ, А.П,Артамохин, В.Г.Перфильев, B.À.Àë÷èíoe и Ю.Н.Цибизов (56) Авторское свидетельство СССР йв 985019, кл. С 09 К 7/06, 1981. (54) ЭМУЛЬСИОНН ЫЙ СОСТАВ ДЛФОБРАБОТКИ СКВАЖИН

2 (57); при промывке, глушении и консервации скважин, а также при проведении перфорационных работ в скважинах. Состав позволяет повысить плотность состава при сохрайении технологи- ческих показателей до 100 С. Последовательно смешивают 170 мл (17 об, %) газового конденсата, 4 мл (0,4 об. %) подогретого до 40 — 50 С.эмульгатора и 826 мл (82,6 об, %) аммонизированного раствора нитрата кальция с плотностью 1600 кг/м, перемеШивают 15 мин. Образуется эмульсия с плотностью I448 кг/м, устойчивая при

20 С вЂ” 124 ч, при 100 С вЂ” 3,0 ч. 1 табл, 1808858

2-7; избыточный аммиак — и П тип не более

2, Эмульгатор используют по TY 10-191032-01 — 86. Его окончательный состав не выявлен. Известно, что в составе кислот шерстного жира. идентифицировано 78 наименований карбоновых кислот с тремя группами разветвленности с преобладанием разветвленных иэо- и анте-иэо-кислот.

Столь же многообразен состав ланолина, частично присутствующего в отходе и содержащего углеводороды и сйирты. Указанные компоненты обработаны техническим триэтаноламином (ТУ 6-02 — 916 — 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, обработайных триэтаноламином, 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 и рй 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 раствори 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 дисперсйых 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 основою роль играет эмульгатор — поверхностно-активное вещество, способное снизить межфазное поверхностное натяжение на границе углеводородная жидкость — водная фаза таким образом..чтобы при интен4 сивном перемешивании частицы водной фазы стремились образовать капельки в угпеводородной среде. При этом эмульгатор несет наибольшую ответственность эа тип, устойчивость и структурно-механические показатели эмульсии.

B адсорбционных слоях молекулы ПАВ ориентируются полярными группами в сторону полярной среды (водной фазы), а гид10 рофобной неполярной частью — в сторону менее полярной среды (углеводородной жидкости), При определенной концентрации эмульгатора капельки водной фазы оказывается сплошь покрытыми углеводородными участками молекул ПАВ, создается механически прочная оболочка вокруг капелек (структурно-механический барьер), которая препятствует слиянию капелек

20 (коалесценции).

Стабилизирующая, удерживающая способность эмульгаторов различна. Этим обьясняется 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 об,, способен стабилизировать гидрофобные эмульсии, содержащие. вод30 ную фазу с плотностью 1032 кг/м (4 %-ный раствор хлорида кальцйя). Повышение плотности водной фазы до 1048 кг/м снижает устойчивость эмульсии при температуре

100 С на 10 Объясняется это слабой раз3Б ветвленностью углеводородной цепи и недостаточной химико-физической связью .эмульгатора с водной фазой.

В предлагаемоМ составе эмульгаторкислоты шерстного жира, обработанные

40 триэтанолвмином, содержит (вторичные и третичные), а также радикалы карбоновых кислот с различной длиной и разветвленностью углеводородной цепи.

Аминогруппа способствует снижению

45 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

50 повышая стабильность адсорбционного слоя на межфазной границе.

Наличие в эмульгаторе гидроксильных групп способствует также возникновению сил электростатического притяжения между ->5 эмульгатором и водной фазой. содержащей положительные катионы (Ca; ИН4+), что также повышает стабильность эмульсий, Были проведены лабораторные исследования известного и предлагаемого эмульсионных составов.

1808858

50 об о

Аммонизированный раствор нитрата кальция

Остальное, Пример . Для приготовления (1. л)

1000 сМ эмульсии последовательно смеши3 вают 150 см (15 об. ) газового конденсата (плотностью 753 кг/м ), 3 см (0,3 об. ) эмульгатора — кислоты шерстного жира, обработанного триэтаноламином, предварительно подогретого до 40-50 и 847 см аммонизированного раствооа 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/м, устойчива при температуре

20 С в течение 72 ч., при 100 С вЂ” 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 BCH-3, Действие в составе эмульсии газового конденсата, 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 отталкивания и снижения скорости адсорбции эмуль. гатора 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 змульгатора оказывается менее концентрированным. что затрудняет адсорбцию эмульгатора из него на поверхность и снижает силы адсорбции.

При концентоации эмульгатора в эмульсии менее 0,3 об, ; получаются неустойчи5

35 вые 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 кгlм ), 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 породои, сохраняя фильтрационные характеристики призабойной зоны.

Формулы изобретения

Эмульсионный состав для обработки скважин, содержащий углеводородную жидкость, эмульгатор и водную фазу, о т л ич а ю шийся 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, Углеводородная жидкость 15 — 20

Отход производства ланолина — кислоты шерстного жира, обрабо танный триэтаноламином 0,3-0,5

1808858

Плотность кг/см

Состав, об.

Компонент

979

0,7

82,3

0,6

991

82,4

1,0 . 1229

82

0,3

1255

84,7

1360

0,5

79,5

0,4 1448

82,6

0,4 1252

81,6

Газовый конденсат (р = 753 кг/м )

Эмульгатор — натриевые соли диэфиров сульфоянтарной кислоты и алкилоламидов насыщенных кислот

С17 С20

Раствор хлорида кальция (р == 1032 кг/м )

Газовый конденсат

Эмульгатор — натриевые соли диэфиров сульфоянтарной кислоты и алкилоламидов насыщенных кислот

С 17 С20

Раствор хлоуида кальция (р = = 1048 кгlм )

Газовый конденсат

Эмульгатор — натриевые соли диэфиров сульфоянтарной кислоты и алкилоламидов насыщенных кислот

С17 С20

Аммонизированный раствор нитрата кальция (р= 1350 кгlм )

Газовый конденсат

Эмульгатор — кислоты шерстного

>кира, обработанные триэтаноламином

Аммонизированный раствор нитрата кальция (p= 1350 кг/м ) Дизельное топливо (р = 830 кг/м /

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Аммонизированный раствор нитрата кальция (р= 1500 кгlмз)

Газовый конденсат

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Аммонизированный раствор нитрата кальция (p= 1600 кг/м )

Дизельное топливо

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Аммонизированный раствор нитрата кальция = 1350 кгlм з

1808858

Продолжение таблицы

Компонент

Седиментационная устойчивость, ч

Предел ьн. динамич. напряжен. сдвига, дПа при

20ОС

Плотность кг/см

Состав, об.% при

100 С при

20ОС

481,0

42,1

2,0

0,4

1303

85,6

0,4

70,5

3,0

672

1350 120

78,6

1240

30,5

0,25 371

0,2

82,8

1364

0,6

3,2

82;4

Редактор

Заказ 1257 Тираж . 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

Газовый конденсат

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Аммонизированный раствор нитрата кальция (p = 1400 кгlм )

Дизельное топливо

Эмул ьгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Аммонизированный раствор нитрата кальция (o= 1500 кг/м )

Газовый конденсат

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Аммонизированный раствор нитрата кальция (o= 1350 кг/м )

Газовый конденсат

Эмульгатор — кислоты шерстного жира, обработанные триэтаноламином

Аммонизированный раствор нитрата кальция - 1500 кг/м з.

Составитель Д Матвеев

Техред М.Моргентал Корректор И. Шулла

Предельн, статическое напряжение сдвига (10 мин.), дПа, при

20 С