Способ получения раствора для глушения скважин

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Сущность изобретения: для получения раствора для глушения скважин из минерализованной пластовой воды заданной плотности используют способ двухступенчатого выпаривания, который предусматривают выпаривание исходной воды на 1-й ступени до 75 - 85%, смешение полученного рассола со свежей исходной водой в соотношении (0,5 - 1,5) : (0,5 - 1,5), выпаривание полученного раствора до получения рассола заданной плотности, преимущественно до 1,2 г/см³.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности.

Растворы для глушения скважин предназначены для создания противодавления на продуктивный пласт для предупреждения выброса нефти и газа, газового конденсата или воды из скважин при проведении текущего, капитального ремонтов или буровых работ. Их действие основано на гравитационном вытеснении пластовых флюидов из призабойной зоны скважины [1]. Необходимость использования данных растворов вызывается также тем, что пакерные отсекатели устьевого или призабойного типа для ремонта скважины без глушения еще конструктивно несовершенны и ненадежны в работе [2].

Как правило, основными требованиями к растворам для глушения скважин [3, 4] являются величина плотности и вязкости, влияние на призабойную зону продуктивного пласта, степень коррозионного и абразивного действия на оборудование, стоимость и дефицитность.

Применяемый в настоящее время в практике глушения скважин химический способ приготовления данных растворов основан на растворении солей различных металлов в объеме исходной воды.

К недостаткам этого способа можно отнести высокую стоимость изготовления солей-утяжелителей, значительные материальные задержки на подготовку, транспортировку и хранение компонентов и готового продукта, а также зависимость промыслов от внешних поставок. Кроме того, растворы глушения, приготовленные таким способом, зачастую нарушают солевой баланс пластовых вод, что приводит к кольматации эксплуатируемых коллекторов и нарушению их фильтрационных свойств.

Так, например, для приготовления 1 т раствора глушения плотностью ρ = 1,15 г/см³ химическим способом из пластовой воды необходимо около 500 кг хлористого натрия.

Предлагаемый способ получения растворов глушения в сравнении с химическим существенно снижает вышеперечисленные недостатки.

Анализ проведенного обзора научно-технической и патентной литературы [3,5-14] показал, что среди множества способов изменения физико-химических параметров жидкостей имеет место основная направленность на снижение содержания примесей в объеме основного флюида и, как следствие, снижение плотности раствора. Более плотные растворы являются в этом случае лишь побочным продуктом, и хотя механизм процесса для их получения остается тем же, подход к решению проблемы существенно отличается.

Известны различные способы и устройства для изменения физико-химических свойств жидкостей: химический, мембранный [9], электромагнитный [10], вымораживанием [11], выпариванием [12] и т.д.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ выпаривания [12].

Однако оценка эффективности указанного способа по количественному соотношению конечных продуктов, получаемых при прямом выпаривании, показывает, что использование этого способа для получения раствора глушения плотностью до ρ = 1150-1180 кг/м³ в условиях нефтепромысла экономически и технически неприемлемо, т.к. целенаправленность способа на получение дистиллята не дает возможности получить потребное количество плотного раствора.

Кроме того, данный способ является энергоемким, с большой степенью солеосаждения на поверхности выпарных аппаратов, требует больших расходов исходной жидкости, что подтверждают проведенные лабораторные исследования, которые показали, что при прямом одноступенчатом выпаривании исходной жидкости для достижения плотности ρ = 1150-1180 кг/м³ необходимо выпарить от 90 до 97% исходной воды с ρ = 1005 кг/м³. .

Задачей заявляемого изобретения является создание менее энергоемкого и более эффективного способа получения раствора глушения, основанного на выпаривании дистиллята из исходной воды и позволяющего снизить солеотложения на поверхностях теплообмена.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что для получения раствора для глушения скважин из минерализованной пластовой воды заданной плотности используют способ двухступенчатого выпаривания, который предусматривает выпаривание исходной воды на 1-й ступени до 75-85%, смешение полученного рассола со свежей исходной водой в соотношении (0,5-1,5) - (0,5-1,5), выпаривание полученного раствора до получения рассола заданной плотности, преимущественно до 1,2 г/см³.

Примером могут служит лабораторные исследования, в процессе которых было оптимизировано соотношение исходной пластовой воды с промежуточным рассолом, получаемым на первой степени выпаривания. Для получения раствора глушения плотностью 1150 кг/м³ методом двухступенчатого выпаривания из минерализованной пластовой воды плотностью 1005 кг/м³ необходимо на первой стадии процесса выпарить 82% воды, добавить к полученному рассолу исходную пластовую воду в соотношении 1:1, выпарить 70% раствора, полученного на стадии смешения.

Отличительной особенностью заявляемого способа является выпаривание в две ступени, что снижает объемы исходной минерализованной пластовой воды по сравнению с одноступенчатым методом и в конечном итоге приводит к снижению энергозатрат почти вдвое.

Лабораторные исследования и расчеты показали, что удельные энерготехнологические показатели на единицу производимого раствора для глушения скважин составляют расход исходной минерализованной пластовой воды - 11 - 12 м³/м³; расход газового топлива (при теплоте сгорания 8950 ккал/м²) - 680 м³/м³; расход электроэнергии - до 50 кВт·ч/м³; количество дистиллята (параллельная продукции установки), получаемого наряду с раствором глушения, до 11 м³/м³.

Преимуществом данного способа является резкое снижение солеотложения на поверхностях теплообмена. Результаты опытов и расчетов показали, что при выпаривании в одну ступень в осадок выпадает 42,5% солей от исходного их содержания, что однозначно приводит к солеотложению. При двухступенчатом методе на первой ступени выпадает в осадок 1,4% солей, на второй - 3%.

Способ двухступенчатого выпаривания реализован в РосНИПИтемрнефти в техническом проекте на установку производительностью до 50 м³/сут по приготовлению раствора глушения скважин заданной плотности. Эта установка отвечает требованиям экологической безопасности, так как в качестве источника тепла использует факельный газ.

Применение способа двухступенчатого выпаривания позволит более экономично и организовано при улучшенной культуре производства и с лучшим соблюдением экологической безопасности централизованно по мере необходимости производить и обеспечивать трубопроводную или любую другую раздачу утяжеленного раствора для глушения скважин по участкам или месторождению в целом. При этом обеспечиваются значительное сокращение количества потребляемых химреагентов и уменьшение затрат на их приобретение и доставку транспортом, особенно для удаленных районов.

Кроме того, при оценке эффективности данного способа необходимо учитывать параллельный продукт-дистиллят, разумное использование которого, например, для обессоливания нефти или для других промысловых целей позволит снизить затраты на получение основного продукта - раствора глушения скважин.

Источники, принятые во внимание при экспертизе.

1. Логанов Ю. Д. , Соболевский В.В. Открытые фонтаны и борьба с ними. Справочник. М.:Недра, 1991 г.

2. Тукаев Ш.В. Насущные вопросы капитального ремонта скважин Башкирии. Нефтяник, 1972 г, N 3.

3. Исследование и испытание жидкостей для глушения скважин при подземных ремонтах. Нефтяное хозяйство, 1973 г, N 6, с.38-41.

4. Зарипов С.З. и др. Применение жидкостей для задавливания скважин при их ремонте. Обзорная информация, М., ВНИИОЭНГ, сер. "Нефтепромысловое дело", 1981 г.

5. Авт. св. N 1429709, кл. C 02 F 1/48, 1988.

6. Авт. св. N 1520012, кл. C 02 F 1/04, 1989.

7. Авт. св. N 1475889, кл. C 02 F 1/04, 1989.

8. Авт. св. N 1574543, кл. C 02 F 1/44, 1994.

9. Авт. св. N 1685493, кл. B 01 D 61/08, 1991.

10. Авт. св. N 1673529, кл. C 02 F 1/44, 1991.

11. Авт. св. N 1673153, кл. B 01 D 9/04, 1991.

12. Авт. св. N 1680634, кл. C 02 F 1/44, 1991.

13. Авт. св. N 1724586, кл. C 02 F 1/04, 1992.

14. Авт. св. N 1757725, кл. B 01 D 61/44, 1992.

Формула изобретения

Способ получения раствора глушения скважин из минерализованной пластовой воды методом выпаривания, отличающийся тем, что выпаривание производят в две ступени, причем на первой стадии выпаривают 75 - 85% исходной воды, к полученному рассолу добавляют исходную воду в соотношении (0,5 - 1,5) : (0,5 - 1,5), а затем выпаривают раствор смешения до получения рассола заданной плотности, преимущественно 1,2 г/см³.