Горюче-окислительный состав для термохимической обработки призабойной зоны пласта

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к горюче-окислительным составам (ГОС), предназначенным для термохимической обработки призабойной зоны пласта, которые могут быть использованы для активации или возобновления нефтяных скважин, продуктивность которых снижена из-за парафиногидратных и асфальтосмолистых отложений, кольматирующих фильтрационные каналы и нарушающих связь скважины с флюидонесущим пластом. Техническим результатом является повышение пожаро- и взрывобезопасности при перевозках и работе с ГОС в любых погодных условиях. Горюче-окислительный состав для термохимической обработки призабойной зоны пласта содержит, мас.%: селитру 2,0-25,0 и комплексное соединение азотной кислоты с органическим соединением - остальное, в качестве органического соединения - алканоламин из ряда: этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, связанный с азотной кислотой в эквимолярном соотношении. Причем он содержит селитру аммиачную, калиевую, натриевую или кальциевую, предпочтительно аммиачную, а также этаноламин, возможно дополнительно целевые добавки из ряда: перманганат калия, изопропилметакарборан, уксусная кислота, в количестве не более 3% от массы исходных компонентов. 4 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к горюче-окислительным составам (ГОС), предназначенным для термохимической обработки призабойной зоны пласта, и которые могут быть использованы для активации или возобновления нефтяных скважин, продуктивность которых снижена из-за парафиногидратных и асфальтосмолистых отложений, кольматирующих фильтрационные каналы и нарушающих связь скважины с флюидонесущим пластом.

Известен горюче-окислительный состав для термохимической обработки призабойной зоны пласта, содержащий исходные компоненты при следующем соотношении в мас. %: нитрат аммония (аммиачная селитра) 48,2-60,4; глицерин 8,0-12,0 и вода остальное (RU 2100583 С1, Е 21 В 43/25, 1997).

Известен горюче-окислительный состав для обработки продуктивного пласта, содержащий исходные компоненты при следующем соотношении, мас.%: комплексное соединение диамида щавелевой кислоты с азотной кислотой 18,0-36,0; уксусный эфир салициловой кислоты 4,0-5,0; перманганат калия 0,01-0,05; изопропилкарборан 5,0-15,0; аммиачная селитра 21,5-63,9 и вода 9,0-18,0 (RU 2153065 C1, Е 21 В 43/24, 1999).

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является горюче-окислительный состав для термохимической обработки призабойной зоны пласта, содержащий исходные компоненты при следующем соотношении, мас. %: комплексное соединение азотной кислоты с органическим соединением - мочевиной, включающий мочевину в количестве 18,0-30,0 и азотную кислоту в количестве 4,0-6,0; уксусная кислота 4,5-5,5; перманганат калия 0,01-0,02; изопропилметакарборан 0,3-3,0; аммиачная селитра 38-60 и вода 13-18 (RU 2126084 C1, E 21 В 43/24, 1999).

Все известные аналоги, в том числе и выбранный в качестве прототипа, повышают эффективность обработки призабойной зоны пласта, но обладают одним существенным недостатком, а именно содержат высокое количество аммиачной селитры, что относит эти составы к серии пожаро- взрывоопасных как при хранении, так и при работе на скважинах.

Технической задачей изобретения является разработка нового горюче-окислительного состава для термохимической обработки пласта, обладающего высокой пожаро- взрывобезопасностью при перевозках и работе с ним в любых погодных условиях.

Техническая задача достигается тем, что горюче-окислительный состав для термохимической обработки призабойной зоны пласта содержит исходные компоненты при следующем соотношении, мас.%: Селитра - 2,0-25,0 Комплексное соединение алканоламина с азотной кислотой - до 100 при этом в качестве алканоламина в комплексе ГОС содержит по крайней мере один из ряда: этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, преимущественно этаноламин, связанный с азотной кислотой в эквимолярном соотношении, а в качестве селитры ГОС содержит аммиачную, калиевую, натриевую, кальциевую, преимущественно аммиачную селитру. Дополнительно ГОС может содержать не более 3,0% от массы основных компонентов целевых добавок, таких как перманганат калия, изопропилметакарборан, уксусная кислота.

Указанный ряд алканоламинов используют в стадии поставки любых марок отечественного и зарубежного производства. Допускается также использование этаноламинов в виде водных растворов концентрации не менее 80% по основному веществу. Азотную кислоту используют преимущественно техническую концентрации 49-60%.

Используемые этаноламины являются доступными и дешевыми реактивами, обладают исходной низкой токсичностью, совместимы между собой, поэтому могут быть взаимозаменяемы и использоваться как индивидуально, так и в смеси друг с другом в любом соотношении.

Получают ГОС непосредственно на поверхности скважины или предварительно и затем доставляют на место использования в емкостях, приспособленных для перевозки. Смешивание проводят в следующей последовательности: в аппарат, снабженный охлаждением и мешалкой, заливают рассчитанное количество одного из этаноламинов, медленно добавляют эквимолярное, относительно аминогруппы, количество азотной кислоты и при постоянном охлаждении осуществляют перемешивание компонентов, затем добавляют рассчитанное количество селитры, преимущественно аммиачной, снова перемешивают и разливают в товарные емкости для доставки на место использования. При смешивании алканоламина с азотной кислотой происходит их экзотермическое взаимодействие с образованием комплексного соединения, при этом азотная кислота утрачивает свои коррозионно-активные свойства и не взаимодействует при дальнейшем использовании ГОС с материалом оборудования. Химизм взаимодействия алканоламинов с азотной кислотой может быть представлен в виде реакций: Полученный состав представляет собой подвижную жидкость с рН 5,0-6,0 с понижением температуры затвердевания от 0^oС до минус 20^oС по сравнению с другими известными ГОС, что является положительным фактором ГОС, так как позволяет проводить закачку состава в скважины в холодное зимнее время года.

В таблице представлены горюче-окислительные составы с указанием их характеристик.

Предлагаемые ГОС способны работать в широком диапазоне стартовых температур и давлений при любых погодных условиях. С экономической точки зрения применение предлагаемых ГОС выгодно для обработки скважин любой глубины и сложности. Для повышения коэффициента отдачи уже работающих скважин используют ГОС с использованием триэтаноламина, как обладающего наименьшей энергоемкостью. Для реанимирования заброшенных и сложных скважин рекомендуется использовать этаноламин, т.к. в этом случае ГОС имеет высокую энергетику.

Отличительной особенностью предлагаемых ГОС является интенсивное газовыделение при обработке скважин, состав выделяющихся газов при обработке, повышенная технологическая надежность, удобство и безопасность работы с ГОС.

Важной характеристикой ГОС является низкая коррозионная активность составляющих компонентов, они практически не обладают запахом, не дают выраженных опасных испарений в жаркое время года, не разъедают кожу рук при кратковременном контакте. При попадании на землю и на оборудование ГОС легко смывается водой, так как обладает неограниченной растворимостью в воде. Для почвенного слоя разбавленные растворы ГОС являются полезными удобрениями и не загрязняют окружающую среду.

Предлагаемый ГОС не воспламеняется в обычных условиях, а также при перевозках в емкостях на места использования.

Расчетная температура горения ГОС составляет 1000-1200^oС.

Инициирование ГОС в забое скважин может осуществляться любыми известными средствами. При сгорании ГОС основными выделяющимися газами являются водород, моноокись углерода и азот, т.е. смесь газов, близкая по составу к синтез-газу. В некоторых случаях для улучшения энергобаланса при обработке сложных скважин в состав ГОС вводят не более 3 мас.% технологических добавок из ряда: уксусная кислота, глицерин, перманганат калия, изопропилметакарборан и др.

Таким образом, предлагаемый горюче-окислительный состав является технологически безопасным, не теряет своих характеристик при перевозке и в совокупности с известными инициаторами горения позволяет осуществлять контролируемую термохимическую обработку нефтегазовых пластов при любых погодных условиях и с высокой эффективностью.

Формула изобретения

1. Горюче-окислительный состав для термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающий селитру и комплексное соединение азотной кислоты с органическим соединением, отличающийся тем, что в качестве органического соединения он содержит алканоламин, выбранный из ряда: этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, связанный с азотной кислотой в эквимолярном соотношении, при следующем соотношении компонентов, маc. %: Селитра - 2,0-25,0
Указанное комплексное соединение - Остальное
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он содержит этаноламин.

3. Состав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он содержит селитру аммиачную, калиевую, натриевую или кальциевую.

4. Состав по п. 3, отличающийся тем, что он содержит селитру аммиачную.

5. Состав по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит целевые добавки, выбранные из ряда: перманганат калия, изопропилметакарборан, уксусная кислота, в количестве не более 3% от массы исходных компонентов.

РИСУНКИ

Рисунок 1