Облегченный солевой раствор для растепления газовых скважин
Владельцы патента RU 2319725:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к растеплению ствола в процессе эксплуатации или ремонта газовых и газоконденсатных скважин, связанного с наличием гидратно-ледяных пробок в стволе скважин, особенно в условиях аномально низких пластовых давлений АНПД. Технический результат - повышение надежности растепления ствола скважины и эффективности удаления разрушенной гидратно-ледяной пробки, особенно в условиях АНПД. Облегченный солевой раствор для растепления газовых скважин содержит, мас.%.: хлоркалий-электролит 8-10, неионогенное поверхностно-активное вещество 0,2-0,5, вода - остальное. 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к растеплению ствола в процессе эксплуатации или ремонта газовых и газоконденсатных скважин, связанного с наличием гидратно-ледяных пробок в стволе скважин, особенно в условиях аномально низких пластовых давлений (АНПД).
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является солевой раствор для растепления газовых скважин, включающий водный раствор хлоркалия-электролита (KaCl-электролит) [RU 2254447 С1, МПК7 Е21В 37/06, опубл. 20.06.2005].
Недостатком является низкая эффективность удаления гидратно-ледяной пробки из-за высокой плотности раствора, связанного с наличием в растворе большого количества твердой фазы хлорида калия, хлорида магния, хлорида натрия, хлорида кальция.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в создании условий для растепления и выноса на дневную поверхность разрушенной гидратно-ледяной пробки.
Достигаемый технический результат, который получается в результате осуществления изобретения, заключается в повышении надежности растепления ствола скважины и эффективности удаления разрушенной гидратно-ледяной пробки, особенно в условиях аномально низких пластовых давлений.
Поставленная задача и технический результат достигается тем, что облегченный солевой раствор для растепления газовых скважин, включающий водный раствор хлоркалия-электролита, дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ при следующем соотношении компонентов, мас.%.: хлоркалий-электролит 8-10, НПАВ 0,2-0,5, вода - остальное.
Сравнительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый солевой раствор для растепления газовых и газоконденсатных скважин отличается от известного тем, что он дополнительно содержит облегчающую добавку, в качестве которой используется неионогенное поверхностно-активное вещество.
Хлоркалий-электролит выпускается по ТУ 1714-453-05785388-99 и представляет собой гранулы серого цвета с размером частиц от 3 до 5 мм. Хлоркалий-электролит является побочным продуктом при производстве магния электролизом из карналита, используется в качестве флюсов в металлургическом производстве, а также в сельском хозяйстве для внесения в почву при выращивании сельскохозяйственных культур. Состав товарного продукта хлоркалия-электролита, мас.%: хлорида калия (KCl) не менее 68 (в пересчете на оксид калия К2О не менее 43); хлорида магния (MgClz) не менее 4-9 (в пересчете на оксид магния MgO не менее 1,7-3,8); хлорида натрия (NaCl) не менее 12-24 (в пересчете на оксид натрия Na2O не менее 6-13); хлорида кальция (CaCl2) не менее 0,7-1,4 (в пересчете на оксид кальция СаО не менее 0,4-0,7); воды не более 4. Он не смерзается, токсичных соединений в воздушной среде не образует, не горюч, пожаровзрывобезопасен, гигроскопичен. По степени воздействия на организм относится к 3 классу опасности. Сертификат об использовании данного продукта в нефтяной и газовой промышленности: 153.39 RU. 245860.00.560.10.03 от 08.10.2003 г.
Известно, что неионогенные ПАВ растворяются как в углеводородной среде, так и в водной среде. В качестве неионогенного ПАВ (НПАВ) можно использовать, например, ОП-10, широко применяемый при тушении пожаров, представляющий собой оксиэтилированный алкилфенол (ГОСТ 8433-81), диссольван и др. Диссольван представляет собой светлую, прозрачную жидкость с плотностью 950 кг/м3 с массовой долей активного вещества 65%, растворим в воде. В товарном виде легко смешивается с нефтью при его расходе 0,03-0,20 кг/т. Водные растворы 0,5-3,0%-ной концентрации не реагируют с солями, слабыми щелочами и кислотами. Расход диссольвана как эмульгатора в растворах на водной основе составляет 0,1-0,5%. Реагент относится к неионогенным поверхностно-активным веществам, пожароопасен, выпускается в Германии [Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам. - Оренбург: Летопись, 2005, - С.272].
В предлагаемом изобретении состав ингредиентов позволяет получить облегченный солевой раствор с удовлетворительными технологическими параметрами для проведения работ по растеплению и выносу разрушенной гидратно-ледяной пробки из ствола газовых и газоконденсатных скважин.
Введение в раствор дополнительного компонента - неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ) позволяет получить более мощное выталкивающее усилие, обеспечивающее вынос не только частей разрушающей гидратно-ледяной пробки, но и облегчает проведение циркуляции раствора в стволе скважины при наличии в нем значительного количества твердой фазы хлорида калия, хлорида магния, хлорида натрия, хлорида кальция.
Таким образом, заявляемый состав придает солевому раствору новые качества, что позволяет сделать вывод об изобретательском уровне.
Результаты лабораторных исследований сведены в таблицу.
Анализ технологических параметров исследуемых растворов показал, что наиболее приемлемыми составами для условий растепления являются составы 3-6 с условной вязкостью 15,5-15,7 с, мгновенной фильтрацией, кислотностью 7,8-7,9 и температурой замерзания 10-11°С.
При уменьшении количества НПАВ менее 0,2 мас.% условная вязкость, температура замерзания и плотность остаются практически на уровне значений прототипа, а при увеличении более 0,5 мас.% они уменьшаются.
Приготовление облегченного солевого раствора в лабораторных условиях осуществляют следующим образом. Сначала готовят 10%-ный водный раствор хлоркалия-электролита: засыпают в подогретую до температуры плюс 20°С воду расчетное количество сухого хлоркалия-электролита и перемешивают смесь на лабораторной мешалке до полного растворения соли. Далее в водно-солевой раствор добавляют расчетное количество сухого НПАВ и полученную смесь перемешивают на лабораторной мешалке и полного растворения НПАВ.
Технологические параметры раствора замеряют на стандартных приборах, в том числе на ротационном вискозиметре «ОПТЕ-800».
Приготовление водного раствора хлоркалия-электролита с концентрацией менее 8% нецелесообразно, так как понижение температуры замерзания жидкости при этом происходит незначительно, кроме того, при малом содержании соли слабо проявляются кольматирующие свойства, а при концентрации хлоркалия-электролита более 10% увеличивается плотность раствора.
Приготовление облегченного солевого раствора на скважине заключается в следующем:
- в чанок насосной установки, например ЦА-320, необходимо залить расчетное количество воды, при необходимости подогретой до плюс 30-40°С;
- в чанок с водой необходимо засыпать расчетное количество сухого хлоркалия-электролита (поставляется на скважины в готовом сухом виде), после этого смесь следует перемешать до полного растворения соли;
- в чанок с водно-солевым раствором необходимо засыпать расчетное количество НПАВ, после этого смесь следует перемешать до полного растворения полимера;
- нагревают приготовленный раствор до температуры плюс 60°С с помощью передвижной пароподогревательной установки, например ППУ-ЗМ.
Перемешивание следует проводить с помощью гидропистолета и насосной установкой, например ЦА-320, круговой циркуляцией («на себя») в течение 30 минут до получения раствора, требуемого состава и свойств, достаточных для выноса на поверхность разрушенной гидратно-ледяной пробки и твердых частиц самого раствора.
В скважину, в которой имеется гидратно-ледяная пробка, закачивают горячий (до плюс 60°С) облегченный солевой раствор на основе хлоркалия-электролита и НПАВ. Промывают им ствол скважины созданием циркуляции в кольцевом пространстве между промывочными и лифтовыми трубами, разрушая гидратно-ледяную пробку и вымывая разрушенные части пробки на поверхность.
Облегченный солевой раствор на основе хлоркалия-электролита с НПАВ более эффективно разрушает гидратно-ледяную пробку, нежели аналогичные растворы, например раствор хлористого кальция. Он не создает высоковязкую суспензию, дополнительно перекрывающую ствол скважины. Обеспечивает вынос разрушенных частиц гидратно-ледяной пробки на дневную поверхность и облегчает циркуляцию раствора за счет создания более мощного выталкивающего усилия, выносящего твердые частицы солевого раствора на дневную поверхность.
После разрушения гидратно-ледяной пробки и растепления ствола скважины скважину осваивают и пускают в эксплуатацию.
Предлагаемый облегченный солевой раствор для растепления скважин достаточно простой в приготовлении на скважине, технологичен. Предлагаемые материалы являются доступными, выпускаются отечественной промышленностью в достаточном количестве.
| Таблица | ||||||
| Состав и технологические параметры солевого раствора | ||||||
| Состав раствора | % мас. | Плотность, кг/м3 | Условная вязкость, с | Фильтрация, см3 / 30 мин. | рН | Температура замерзания, °С |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Раствор №1 прототип | ||||||
| Хлоркалий-электролит | 10,2 | 1110 | 15,3 | мгновенная | 8,0 | минус 11,0 |
| Вода | 89,8 | |||||
| Раствор №2 заявляемый | ||||||
| Хлоркалий-электролит | 10,5 | 1110 | 15,4 | мгновенная | 8.0 | минус 11,0 |
| НПАВ | 0,1 | |||||
| Вода | 89,4 | |||||
| Раствор №3 заявляемый | ||||||
| Хлоркалий-электролит | 9,9 | 980 | 15,5 | мгновенная | 7,8 | минус 11,0 |
| НПАВ | 0,3 | |||||
| Вода | 89,8 | |||||
| Раствор №4 заявляемый | ||||||
| Хлоркалий-электролит | 8,9 | 970 | 15,6 | мгновенная | 7,8 | минус 10,0 |
| НПАВ | 0,5 | |||||
| Вода | 90,6 | |||||
| Раствор №5 заявляемый | ||||||
| Хлоркалий-электролит | 8,6 | 950 | 15,5 | мгновенная | 7,9 | минус 10,0 |
| НПАВ | 0,2 | |||||
| Вода | 91,2 | |||||
| Раствор №6 заявляемый | ||||||
| Хлоркалий-электролит | 10 | 990 | 15,7 | мгновенная | 7,8 | минус 10,0 |
| НПАВ | 0,5 | |||||
| Вода | 89,5 | |||||
| Раствор №7 заявляемый | ||||||
| Хлоркалий-электролит | 7,8 | 850 | 15,3 | мгновенная | 7,5 | минус 8,0 |
| НПАВ | 1,0 | |||||
| Вода | 91,2 |
Облегченный солевой раствор для растепления газовых скважин, включающий водный раствор хлоркалия-электролита, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Хлоркалий-электролит | 8-10 |
| НПАВ | 0,2-0,5 |
| Вода | Остальное |
