Эмульсия для глушения скважин

 

Изобретение относится к составам для глушения газовых и газоконденсатных скважин с пластовым давлением ниже гидростатического. Техническим результатом является замена дорогостоящего и вредного компонента и химически осажденного мела при одновременном обеспечении сохранения естественной проницаемости пласта за счет улучшения реологических свойств эмульсии. Эмульсия для глушения скважин, включающая углеводородную жидкость - газовый конденсат, эмульгатор - конденсированную сульфит-спиртовую барду КССБ, хлористый кальций, химически осажденный мел ХОМ и воду, дополнительно содержит кальцинированную соду и карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%: газовый конденсат 28 - 35, КССБ 7 - 12, хлористый кальций 18 - 24, кальцинированная сода 1 - 3, карбамид 0,5 - 1,5, ХОМ 1 - 3, вода остальное. 3 табл.

Изобретение относится к составам для глушения газовых и газоконденсатных скважин с пластовым давлением ниже гидростатического.

Известна гидрофобная эмульсия для глушения скважин, содержащая нефтепродукт, минерализованную воду и эмульгатор, описанная в авторском свидетельстве N 234285 МПК E 21 В 43/00, опубл. 10.01.69 г.

Недостатком этой эмульсии является низкая термостойкость, низкое статическое напряжение сдвига и высокая вязкость.

Известная также эмульсия для глушения, описанная в авторском свидетельстве N 484300 СССР МПК E 21 В 43/00 опубл. 07.03.76 г., содержащая мас. об.%: Углеводородная жидкость, например газовый конденсат - 50 - 75 Водный раствор сульфит-спиртовой барды 38% конц. - 25 - 50 Резиновая крошка (по весу к объему конденсата) - 0,25 - 0,5 Недостатком этой эмульсии является довольно высокое статическое напряжение сдвига более 80 Па·с, достаточно высокими значениями пластической вязкости и фильтрации, отсутствием тексотропии и сложность приготовления в промысловых условиях.

Наиболее близкой по составу к заявляемому изобретению и взятой в качестве прототипа является эмульсия для глушения скважин, описанная в патенте N 2120027 МПК E 21 В 43/12, опубл. 10.10.98., содержащая мас. об.%: Углеводородную жидкость, например газовый конденсат - 17 - 32 Эмульгатор, например конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ) - 5 - 13 Хлористый кальций - 16 - 24 Химически осажденный мел (ХОМ) - 3 - 9 Бихромат калия - 0,4 - 1,3
Вода - Остальное
Недостатком эмульсии является наличие в составе дорогостоящего и вредного вещества бихромата калия (хромпика) и большого количества химически осажденного мела, что вызывает определенные трудности при освоении скважины в послеремонтный период.

Задачей изобретения является замена дорогостоящего и вредного компонента и химически осажденного мела при одновременном обеспечении сохранения естественной проницаемости пласта за счет улучшения реологических свойств эмульсии.

Поставленная задача решается тем, что эмульсия для глушения скважин, включающая углеводородную жидкость - газовый конденсат, эмульгатор - конденсированную сульфит-спиртовую барду КССБ, хлористый кальций, химически осажденный мел ХОМ и воду, дополнительно содержит кальцинированную соду и карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Газовый конденсат - 28-35
КССБ - 7-12
Хлористый кальций - 18 - 24
Кальцинированная сода - 1-3
Карбамид - 0,5-1,5
ХОМ - 1 - 3
Вода - Остальное
В качестве дисперсной среды в эмульсии служит раствор хлористого кальция, а дисперсионной - углеводородная фаза (газовый конденсат).

При взаимодействии высокомолекулярной фракции лигносульфонатов с ионами Na⁺ и Ca²⁺ происходит высаливание лигносульфонатов, которое является коллоидным.

Добавление в систему газоконденсата приводит к образованию гидрофильной эмульсии (дисперсная среда, водный раствор хлористого кальция), причем коллоидные комплексы образуют адсорбционный слой эмульгатора с гелеобразной структурой.

Мочевина (карбамид) образует также комплексы с активными группами лигносульфонатов, тем самым повышая их гидрофильность. Молекулы мочевины, разрушая структуру воды, образуют новые водородные связи с водой и создают прочную структуру эмульсии, включая лигносульфонаты и ионы Na⁺ и Ca²⁺. В результате вся вода находится в связанном состоянии.

В целом процесс образования эмульсии заключается в диспергировании воды, распределении ее глобул в углеводородной среде и стабилизации КССБ и карбамидом (мочевиной), которые в этом случае являются эмульгаторами. Адсорбируясь на межфазовой поверхности, они понижают поверхностное натяжение, существенно ускоряют процесс образования эмульсии и стабилизируют ее. Стабилизация глобул воды в углеводородной среде - один из центральных вопросов при решении проблем образования агрегативно устойчивой эмульсии.

Получение тексотропных свойств эмульсии, т.е. разрыв контактов, образующих структуру системы, с последующим обратным их восстановлением, обеспечивается добавлением в состав эмульсии карбамида (мочевины).

Кальцинированная сода в процессе гидролиза
Na₂CO₃ ⇆ 2Na⁺ + CO₃^2-
CO₃^2- + H₂O ⇆ HCO₃ + OH
повышает щелочную реакцию среды, что приводит к активизации процесса деполимеризации лигносульфонатов. Одновременно, в процессе образования эмульсии, происходит образование карбоната кальция
Na₂CO₃ + CaCl₂ ---> CaCo₃ ↓ + 2NaCl,
твердые частицы которого, вместе с химически осажденным мелом, который вводят в качестве наполнителя, способствуют стабилизации и повышению блокирующей способности эмульсии и разрушению ее в процессе кислотной (спиртокислотной) обработки при освоении скважины в послеремонтный период.

Наличие в составе эмульсии карбамида (мочевины) 0,5-1,5 мас.%, кальцинированной соды 1-3 мас. %, химически осажденного мела 1-3 мас.%, сочетание газового конденсата 28-35 об.%, КССБ 7,0-12 мас.% и хлористого кальция 18-24 мас. % является отличительным признаком заявляемого изобретения, что соответствует критерию "Изобретательский уровень" и является неочевидным для среднего специалиста в данной области знаний.

Вышеперечисленные признаки позволяют считать заявляемый состав для глушения скважин новым, не описанным в научно-технической и патентной литературе.

Изобретение является промышленно применимым, что подтверждается прилагаемым актом лабораторных испытаний. Эмульсия для глушения скважин готовилась с использованием следующих реагентов:
КССБ - ТУ 39-094-75
Хлористый кальций - ТУ 6-09-4711-81
Газовый конденсат Вуктыльского месторождения
Карбамид (мочевина) - ГОСТ 66-91-77
Кальцинированная сода - ГОСТ 83-79
Мел химически осажденный - ГОСТ 8253-79
Вода - Пресная
Физико-химические характеристики приведены в табл. 1.

Эффективность эмульсии оценивали по реологическим параметрам и блокирующей способности. Для получения надежных показателей блокирующей способности эмульсии и восстановления проницаемости использовалась установка УИПК-1М по известной методике (см. акт лаб. исп.).

Порядок приготовления эмульсии: растворяется заданное количество кальцинированной соды, добавляется при перемешивании КССБ, мочевина и ХОМ, затем добавляется газовый конденсат и все перемешивается до однородной консистенции, а к ней добавляется раствор хлористого кальция и все вновь перемешивается.

В качестве перемешивающего устройства использовалась смесительная установка типа "Воронеж". Вязкость эмульсии и статическое напряжение сдвига определялись с помощью вискозиметра ВСН-3.

Расчеты в примерах даны на 100 мл эмульсии.

Пример 1.

В стакане электромиксера в 30 мл воды растворяется 8 г КССБ, добавляется при перемешивании 35 мл конденсата и содержимое перемешивается до получения однородной смеси, к ней добавляется 20 г хлористого кальция, растворенного в 25 мл воды, и все вновь перемешивается (табл. 2, опыт 1).

Пример 2.

В стакане электромиксера в 30 мл воды растворяется 2 г кальцинированной соды, 10 г КССБ и 0,5 г мочевины, добавляется 30 мл конденсата и содержимое перемешивается до получения однородной смеси, к ней добавляется 18 г хлористого кальция, растворенного в 26 мл воды, и все вновь перемешивается (табл. 2, опыт 12).

Пример 3.

В стакане электромиксера в 29 мл воды растворяется 2 г кальцинированной соды, 9 г КССБ, 1 г мочевины, 2 г ХОМ, добавляется 33 мл конденсата и все перемешивается до получения однородной смеси, к ней добавляется 19 г хлористого кальция, растворенного в 24 мл воды, и все вновь перемешивается (табл. 2, опыт 9).

Результаты лабораторных исследований показали, что заявленный состав, по сравнению с прототипом и известными эмульсиями (табл. 2, 3), обладает лучшими реологическими показателями, что способствует повышению эффективности и качества глушения при одновременном сохранении естественной проницаемости пласта, что особенно актуально для газо- и газоконденсатных месторождений с аномально низким пластовым давлением.

Применение заявляемого состава для глушения скважин позволяет повысить качество проводимых ремонтных работ и уменьшить время освоения скважин после проведения ремонтно-восстановительных работ и время выхода скважин на режим после освоения при использовании недефицитных реагентов, входящих в состав эмульсии.

Формула изобретения

Эмульсия для глушения скважин, включающая углеводородную жидкость - газовый конденсат, эмульгатор - конденсированную сульфит-спиртовую барду КССБ, хлористый кальций, химически осажденный мел ХОМ и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальцинированную соду и карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Газовый конденсат - 28 - 35
КССБ - 7 - 12
Хлористый кальций - 18 - 24
Кальцинированная сода - 1 - 3
Карбамид - 0,5 - 1,5
XOM - 1 - 3
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3