Гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к интенсификации добычи газа и нефти. Техническим результатом изобретения является повышение проницаемости призабойной зоны продуктивного карбонатного пласта, проведение работ по интенсификации притока углеводородов в зимних условиях, а также снижение коррозии оборудования в период обработки. Гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта, содержащая углеводородную жидкость, водный раствор соляной кислоты и эмульгатор, содержит в качестве водного раствора соляной кислоты водно-солевой раствор соляной кислоты, содержащий 8-12% соляной кислоты и 10–14% хлорида кальция, в качестве эмульгатора – неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ и дополнительно – ингибитор коррозии AI-250 при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный водно-солевой раствор 67, НПАВ 1–2, AI-250 0,1–0,3, углеводородная жидкость остальное. В качестве НПАВ гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта может содержать этоксилированный изононилфенол ОП-10, оксиэтилированные изононилфенолы - неонолы АФ_9-4, АФ_9-6, АФ_9-12. В качестве углеводородной жидкости гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта может содержать дизельное топливо, газоконденсат, керосин или гексановую фракцию. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к интенсификации добычи газа и нефти.

Известна кислотная микроэмульсия (патент РФ 2023143, Е 21 В 43/27, 1994), используемая при обработке призабойной зоны добывающих скважин, состоящая из следующих ингредиентов, мас.%:

Углеводородная жидкость

(отработанный абсорбент А) 54

Неонол АФ_9-6 16

16%-ная соляная кислота 30

Недостатком указанной эмульсии является ее высокая вязкость (из-за неонола) при отрицательных температурах окружающей среды, а также коррозионная активность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта (SU 1647202, Е 21 В 43/27, 1991), состоящая из следующих ингредиентов:

Углеводородная жидкость 12-24 мас.%

(28 об.%)

Поверхностно-активное

вещество (кислоты

шерстяного жира,

обработанные

триэтаноламином) 0,8-1,5 мас.%

Соляная кислота 13-25 мас.%

Вода Остальное

(14-33%-ная соляная кислота 63-81 об.%)

Недостатком указанной известной эмульсии является высокая коррозионная активность и ускоренное разрушение подземного внутрискважинного оборудования, невозможность работы при отрицательных температурах окружающей среды вследствие высокой вязкости, а также высокая скорость реакции взаимодействия с карбонатной породой вследствие высокой концентрации соляной кислоты. В связи с большой скоростью реакции, обработке (увеличению притока углеводородов) подвергается только часть призабойной зоны, находящаяся рядом с фильтровой зоной скважины, а удаленная часть продуктивного пласта остается без изменений, т.е. в этом случае происходит обработка лишь околоствольной ограниченной зоны продуктивного пласта по вертикали, а не по горизонтали.

Техническим результатом изобретения является повышение проницаемости призабойной зоны продуктивного карбонатного пласта, проведение работ по интенсификации притока углеводородов в зимних условиях, а также снижение коррозии оборудования в период обработки.

Технический результат достигается тем, что гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта, содержащая углеводородную жидкость, водный раствор соляной кислоты и эмульгатор, содержит в качестве водного раствора соляной кислоты водно-солевой раствор соляной кислоты, содержащий 8-12% соляной кислоты и 10-14% хлорида кальция, в качестве эмульгатора - неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ и дополнительно - ингибитор коррозии AI-250 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный водно-солевой раствор 67

НПАВ 1-2

AI-250 0,1-0,3

Углеводородная жидкость Остальное

В качестве НПАВ гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта может содержать этоксилированный изононилфенол ОП-10, оксиэтилированные изононилфенолы - неонолы АФ_9-4, АФ_9-6, АФ_9-12.

В качестве углеводородной жидкости гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта может содержать дизельное топливо, газоконденсат, керосин или гексановую фракцию.

Ингибитор коррозии AI-250 представляет собой смесь четвертичных аммониевых соединений, ацетиленовых спиртов, амидов и оксиалкилированных фенолов в водно-спиртовых растворителях.

Для приготовления эмульсии последовательно смешивают входящие в нее компоненты и образующуюся смесь перемешивают в течение 30 мин.

Существенными признаками предлагаемого изобретения являются:

- концентрация соляной кислоты в гидрофобной эмульсии;

- концентрация хлорида кальция;

- тип и концентрация поверхностно-активного вещества;

- тип и концентрация ингибитора коррозии.

Положительный эффект достигается тем, что предлагаемая гидрофобная эмульсия содержит высокоэффективный ингибитор коррозии и хлористый кальций.

Введение в гидрофобную эмульсию хлорида кальция предотвращает замерзание эмульсии при приготовлении ее в зимний период времени, что делает возможным обработку скважин с целью интенсификации притока углеводородов в течение всего года.

Предлагаемая гидрофобная эмульсия отличается от известной не только использованием иного эмульгатора, но и наличием ингибитора коррозии и хлорида кальция, которые в указанных соотношениях проявляют синергический эффект и обусловливают решение поставленной цели изобретения.

В лабораторных условиях исследовали физико-химические и технологические свойства заявленной гидрофобной эмульсии. Для исследований готовили растворы с различным содержанием компонентов. В металлическом стакане емкостью 200 мл смешивали расчетные количества растворов соляной кислоты известной концентрации, хлорида кальция и воды.

Затем в смесь добавляли необходимый объем эмульгатора, ингибитора коррозии и углеводородной жидкости. Систему перемешивали при 3000 об/мин в течение 1 мин и полученную гидрофобную эмульсию изучали стандартными методами.

Плотность определяли ареометрическим методом. Для исследования структурно-механических свойств гидрофобных эмульсий использовали термостатируемый реовискозиметр Гепплера, в котором при низких температурах в качестве хладагента использовали Тосол марки А-60, температура замерзания которого -60°С. Хладагент в количестве 5 л заливали в систему “Ультратермостат U2^c - термостат реовискозиметра” и охлаждали при помощи дозированной подачи жидкого азота. Температуру в термостате реовискозиметра контролировали при помощи низкотемпературного термометра с нижним пределом измерений 80°C с точностью до 0,5°С.

Результаты исследований представлены на чертеже. Приведена зависимость вязкости эмульсий, приготовленных с использованием указанного водно-солевого раствора, содержащего эмульгатор, дизтопливо (ГОСТ 305-73). А именно, мас.%:

- кривая 1 - указанный водно-солевой раствор 67 (НСl 10, CaCl₂ 25), ОП-10 1,5, дизтопливо 31,5;

- кривая 2 - указанный водно-солевой раствор 67 (НСl 10, СаСl₂ 18), ОП-10 1,5, дизтопливо 31,5;

- кривая 3 - указанный водно-солевой раствор 67 (НСl 10, СаСl₂ 12), ОП-10 1,5, дизтопливо 31,5;

- кривая 4 - указанный водно-солевой раствор 67 (НСl 10, CaCl₂ 6), ОП-10 1,5, дизтопливо 31,5;

- кривая 5 - указанный водно-солевой раствор 67 (НСl 10, СаСl₂ 12), ОП-10 1,5, AI-250 0,2, дизтопливо 31,3.

При увеличении массовой доли водно-солевого раствора кислоты выше 67% температура замерзания эмульсии повышается. Таким образом, предложенное соотношение ингредиентов является оптимальным.

Опытным путем, в производственных условиях доказано, что агрегаты, применяемые для проведения кислотных обработок скважин и цементировочных работ, устойчиво работают под давлением с жидкостями, имеющими вязкость до 50 сП, при повышении вязкости жидкости перекачивание ее в скважину практически невозможно. В связи с этим нами в опытах был установлен предел применимости испытываемых эмульсий по вязкости на уровне 50 сП.

Как видно на чертеже, эмульсия, содержащая 25% CaCl₂ (зависимость 1), имеет весьма высокую вязкость - 36 сП уже при 0°С, которая быстро возрастает до 50 сП с понижением температуры эмульсии до -7°С. Очевидно, что столь вязкую эмульсию тампонажный агрегат в морозный день закачать в скважину не сможет.

Эмульсия с содержанием CaCl₂ 18% (зависимость 2) при температурах ниже -30°С повышает свою вязкость свыше 50 сП и прокачать ее агрегатом в скважину практически невозможно.

Эмульсия с содержанием 12% СаСl₂ (зависимость 3) является работоспособной до температуры -38°С. Как видно на чертеже, вязкость полученной эмульсии позволяет закачивать её в скважину агрегатом при понижении температуры до -38°С.

Зависимость 4 отражает изменение вязкости эмульсии, содержащей 6% CaCl₂ от температуры. Как видно на чертеже, такая эмульсия обладает вполне приемлемой вязкостью до температуры -30°С, после чего ее вязкость резко возрастает и она становится непригодной для использования.

Эмульсия (зависимость 5), содержащая, мас.%: водно-соляной раствор 67 (НСl 10, CaCl₂ 12), ОП-10 1,5, AI-250 0,2, дизтопливо 31,3, является работоспособной при максимальном понижении температуры до -43°С.

Исследование растворяющей способности предлагаемых гидрофобных эмульсий по отношению к карбонатной породе определялось гравиметрическим методом. Предварительно взвешивали навеску карбонатной породы на аналитических весах. Навеску переносили в термостатируемую стеклянную колонку, фиксировали сверху и снизу адаптерами и пропускали через породу гидрофобную эмульсию при помощи перистальтического насоса. Объемный расход гидрофобной эмульсии и время обработки породы устанавливали в интервалах варьирования этих переменных, установленных в предварительных опытах. Затем породу тщательно промывали водой, высушивали и взвешивали. По разнице в весе определяли количество растворенной карбонатной породы. Как показали исследования, растворяющая способность предлагаемой гидрофобной эмульсии на уровне активности эмульсии прототипа.

Коррозионная активность определялась стандартным методом, согласно которому стальные пластины выдерживались в исследуемых эмульсиях при 70°С в течение 8 ч. Как показали результаты исследований, предлагаемая гидрофобная эмульсия обладает коррозионной активностью в 2 раза ниже, чем наиболее близкий аналог.

Формула изобретения

1. Гидрофобная эмульсия для обработки карбонатного пласта, содержащая углеводородную жидкость, водный раствор соляной кислоты и эмульгатор, отличающаяся тем, что она содержит в качестве водного раствора соляной кислоты водно-солевой раствор соляной кислоты, содержащий 8-12% соляной кислоты и 10 – 14% хлорида кальция, в качестве эмульгатора - неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ) и дополнительно - ингибитор коррозии AI-250 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный водно-солевой раствор 67

НПАВ 1 – 2

AI-250 0,1 – 0,3

Углеводородная жидкость Остальное

2. Эмульсия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве НПАВ она содержит этоксилированный изонилфенол ОП-10, оксиэтилированные изонилфенолы – неонолы АФ_9-4, АФ_9-6, АФ_9-12.

3. Эмульсия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве углеводородной жидкости она содержит дизельное топливо, газоконденсат, керосин или гексановую фракцию.

РИСУНКИРисунок 1