Твердая основа состава для кислотной обработки терригенного коллектора
Владельцы патента RU 2333235:
Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" (RU)
Изобретение относится к области нефтедобычи. Технический результат - обеспечение технологичности за счет повышения степени растворимости и использования при приготовлении порошкообразных ингредиентов, предотвращение образования осадков при взаимодействии с терригенными породами, в том числе с повышенной глинистостью и карбонатностью, стабилизация глинистых компонентов породы для исключения их миграции в поровое пространство. Твердая основа состава для кислотной обработки терригенного коллектора содержит, мас.%: продукт взаимодействия азотной кислоты с карбамидом 40-45, оксиэтилидендифосфоновая кислота 40-45, фторид аммония или бифторид аммония, или бифторид-фторид аммония 7,5-12,5, порошкообразное ПАВ ГФ-1С 2,5-5, при этом массовое соотношение указанных продукта и кислоты 1:1. Основа может дополнительно содержать хлорид алюминия, а рабочие растворы готовят 13-35%-ной концентрации. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к твердым составам для кислотной обработки и разглинизации призабойной зоны пласта (ПЗП), и может быть использовано в процессе освоения скважин и их эксплуатации с целью интенсификации притока нефти из пласта, сложенного преимущественно терригенными коллекторами и терригенными коллекторами с карбонатными включениями до 25%. Создание сухой твердой основы состава обусловлено необходимостью приготовления ее в заводских условиях и удобством хранения и транспортировки без потери активных свойств.
Известна твердая основа состава для кислотной обработки призабойной зоны пласта, содержащая продукт взаимодействия азотной кислоты с карбамидом, продукт взаимодействия третичных аминов с пероксидом водорода - комплексное катионное поверхностно-активное вещество (ПАВ), органические производные фосфоновой кислоты и азотсодержащий ингибитор коррозии (Патент РФ №2257467, кл. Е21В 43/27, от 2004 г.).
Рабочие растворы указанной известной основы показали высокую эффективность при использовании в карбонатных коллекторах, однако при работе с терригенными породами - показатели по растворению последних очень низкие, и эти рабочие растворы не оказывают стабилизирующего действия на глинистые компоненты пород.
Кроме того, указанная твердая основа характеризуется ограниченной растворимостью в воде, что может привести к кристаллизации ее основного ингредиента в процессе закачки в скважину при отрицательной температуре окружающей среды.
Вместе с этим, использование для приготовления известной основы жидкого поверхностно-активного вещества (ПАВ), товарная форма которого представляет собой водный раствор, создает технологические трудности при изготовлении и хранении известной твердой основы.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по назначению является сухокислотный состав для обработки терригенных коллекторов и разглинизации призабойной зоны скважины, содержащая в мас.%: фторид аммония 0,56-18,50; бифторид аммония 0,43-14,25; бифторид-фторид аммония 0,51-17,00 и сульфаминовую кислоту, взятых в эквимолекулярном соотношении, фосфорсодержащий комплексон 0,01-2,0; хлористый аммоний 0,1-3,0; вода - остальное (Патент РФ №2272904, кл. Е21В 43/27, от 2004 г.).
Рабочие растворы, приготовленные путем растворения указанного сухокислотного состава в воде, имеют ряд недостатков, а именно:
- Образование осадков при использовании при температурах более +60°С, а также при применении в терригенных коллекторах с карбонатными включениями. Это обусловлено тем, что сульфаминовая кислота является потенциальным источником сульфат-ионов, образующих труднорастворимые осадки как с минерализованной пластовой водой, так и с некоторыми продуктами реакции кислот с алюмосиликатами (компонентами глин), входящими в состав терригенных пород.
- Невозможность использования для растворения пластовую минерализованную воду.
- Недостаточная степень разглинизации ПЗП скважины и стабилизация глинистых компонентов пород.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в обеспечении технологичности за счет повышения степени растворимости и использования при приготовлении порошкообразных ингредиентов, в предотвращении образования осадков при взаимодействии с терригенными породами, в том числе, с повышенной глинистостью и карбонатностью до 25%, и в стабилизации глинистых компонентов породы для исключения их миграции в поровое пространство.
Дополнительным техническим результатом является предотвращение образования стойких эмульсий и выпадения железосодержащих осадков в призабойную зону пласта.
Использование сухой порошкообразной твердой основы также обеспечивает снижение транспортных расходов, повышает удобство транспортировки и хранения, улучшает условия труда в процессе приготовления рабочих растворов.
Указанный технический результат достигается предлагаемой твердой основой состава для кислотной обработки терригенного коллектора, содержащей кислотный реагент, оксиэтилидендифосфоновую кислоту и фторид аммония, или бифторид аммония, или бифторид-фторид аммония, при этом новым является то, что она дополнительно содержит порошкообразное поверхностно-активное вещество ПАВ ГФ-1С, а в качестве кислотного реагента - продукт взаимодействия азотной кислоты с карбамидом, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Продукт взаимодействия азотной кислоты с карбамидом | 40-45 |
| Оксиэтилидендифосфоновая кислота | 40-45 |
| Фторид аммония, | |
| или бифторид аммония, | |
| или бифторид-фторид аммония | 7,5-12,5 |
| ПАВ ГФ-1С | 2,5-5, |
при этом массовое соотношение продукта взаимодействия азотной кислоты с карбамидом и оксиэтилидендифосфоновой кислоты составляет приблизительно 1:1.
Твердая основа дополнительно содержит хлорид алюминия.
Для приготовления рабочих растворов твердую основу используют в концентрации 13-35 мас.%.
Достижение указанного технического результата обеспечивается, по-видимому, благодаря использованию эффективных, хорошо сочетающихся друг с другом ингредиентов, взятых в предложенном количественном соотношении.
Технологичность заявляемой основы обеспечивается за счет того, что все ингредиенты использованы в порошкообразном виде, хорошо совместимы между собой при указанном количественном соотношении, и твердая основа не теряет своих активных свойств при хранении и транспортировке.
Предотвращение образования осадков при взаимодействии с терригенными породами, в том числе с повышенной глинистостью и карбонатностью до 25%, обеспечивается за счет исключения из состава источника сульфат-ионов (в прототипе это сульфаминовая кислота), за счет предлагаемого массового соотношения продукта взаимодействия азотной кислоты с карбамидом и оксиэтилидендифосфоновой кислоты приблизительно как 1:1 (при этом соотношении достигается необходимая кислотность для взаимодействия с фторидами для растворения терригенных пород и для стабилизации глинистых компонентов породы).
Заявляемая твердая основа была исследована в лабораторных условиях. Для ее приготовления были использованы следующие вещества:
- продукт взаимодействия азотной кислоты с карбамидом - кристаллический порошок от белого до серого цвета, выпускается по ТУ 27081564.042-98 под торговой маркой «Нетрол», характеризуется массовой долей кислот в пересчете на азотную кислоту, не менее 46%, массовой долей влаги 5-8%;
- оксиэтилидендифосфоновая кислота ОЭДФ выпускается по ТУ 2439-363-05763441-2002;
- бифторид аммония ГОСТ 9546-75;
- фторид аммония ГОСТ 4518-75;
- бифторид-фторид аммония ТУ 113-08-54483;
- поверхностно-активное вещество марки ГФ-1С выпускается по ТУ 2482-005-12064382-98, порошкообразный реагент от белого до светло-коричневого цвета, по химическому составу представляет собой смесь четвертичного аммониевого соединения и неорганических солей.
Для приготовления из твердой основы рабочих растворов используется:
- вода пресная техническая с жесткостью 12 мг-экв/л;
- вода минерализованная с плотностью 1,01-1,04 г/см3.
Пример приготовления предлагаемой твердой основы в лабораторных условиях.
Пример 1. В лабораторный двухвалковый смеситель объемом 3 литра последовательно при перемешивании загружали 442,5 г нетрола, 90 г бифторида аммония, 442,5 г ОЭДФ, 25 г ПАВа ГФ-1С. После перемешивания в течение 20-25 минут получали твердую основу со следующим содержанием ингредиентов, мас.%: продукт взаимодействия азотной кислоты с карбамидом - 44,25; бифторид аммония - 9; ПАВ ГФ-1С - 2,5; ОЭДФ - 44,25.
Твердые основы с другим содержанием ингредиентов готовили аналогичным образом.
Рабочие растворы с использованием заявляемой твердой основы готовят путем растворения последней в пресной или минерализованной воде до концентрации 13-35 мас.%.
В ходе лабораторных испытаний определяли следующие свойства рабочих растворов, приготовленных с использованием предлагаемой твердой основы:
1) влияние кислотного состава на проницаемость терригенных пород и терригенных пород с карбонатными включениями,
2) влияние кислотного состава на разглинизацию терригенных пород,
3) межфазное натяжение на границе раздела фаз «нефть - рабочий раствор» (этот показатель характеризует проникающую способность состава в нефтенасыщенную часть пласта и его деэмульгирующую способность).
Влияние рабочих растворов на проницаемость терригенных пород и терригенных пород с 25%-ными карбонатными включениями исследовали на установке УИПК-1Mc с использованием цилиндров, выточенных из кернового материала, отобранного из скважин. Эффективность обработки оценивали по остаточному фактору сопротивления Фос:
Фос=К2/К1,
где К1, К2 - коэффициент проницаемости цилиндрического образца керна по нефти до и после прокачки рабочего раствора соответственно.
Влияние рабочего раствора на разглинизацию терригенных пород определяли путем определения растворяющей способности в отношении дезинтегрирования кернового материала с высокой естественной глинистостью (до 40%). Растворяющую способность (Р) определяли по формуле
Р=(ΔМ·100)/М, %
где ΔM - изменение массы образца модели кернового материала после воздействия рабочим раствором, М - начальная масса навески материала (высушенной до постоянной массы при температуре 120÷150°С).
Образование вторичных осадков определяли визуально при воздействии на модель кернового материала рабочим раствором при температуре 60°С. Время наблюдения 3 часа.
Межфазное натяжение на границе раздела фаз «нефть - рабочий раствор» определяли на приборе «Сталагмометр» с использованием стеклянного капилляра по объему капли нефти, выдавливаемой из капилляра в водный раствор заявляемой твердой основы. Величину межфазного натяжения рассчитывали по формуле:
σ=V·K·(ρк-ρн), где
σ - величина межфазного натяжения, мН/м;
V - объем капли нефти, выдавливаемой через капилляр в кислотный состав;
К - постоянная капилляра;
ρк, ρн - плотности рабочего раствора и нефти соответственно, г/см3.
Данные об ингредиентном содержании предлагаемой твердой основы, а также об указанных выше свойствах рабочих растворов, приготовленных на этой основе, приведены в таблицах 1 и 2.
| Таблица 1 | |||||
| Ингредиентный состав предлагаемой и известной твердой основы | |||||
| № опыта | Содержание ингредиентов твердой основы, мас.% | ||||
| Фторсодержащие соединения | Хлорид алюминия | Нетрол | Оксиэтилидендифосфоновая кислота | ПАВ ГФ-1С | |
| 1 | 13 | 16 | 63,5 | 6,5 | 1 |
| 2 | 15 | - | 40 | 40 | 5 |
| 3 | 7,5 | - | 45 | 45 | 2,5 |
| 4 | 10 | - | 42,5 | 42,5 | 5 |
| 5 | 9 | 44,25 | 44,25 | 2,5 | |
| прототип | 31,25 | хлорид аммония 5,21 | сульфаминовая кислота 53,12 | 10,42 | - |
| Примечание: 1. В качестве фторсодержащего соединения в опытах 1 и 2 использовали бифторид аммония, в опыте 3 - бифторид-фторид аммония, в опыте 4-5 - фторид аммония. | |||||
| 2. В качестве воды для приготовления рабочего раствора в опытах 2 и 3 использовали минерализованную воду, в остальных - техническую. |
| Таблица 2 | ||||||
| Свойства рабочего раствора, приготовленного на заявляемой твердой основе (массовая доля твердой основы в рабочем растворе составляла 14%) | ||||||
| № опыта из таблицы 1 | Влияние кислотного состава на проницаемость керна Фос=К2/К1 | Растворяющая способность Р=(ΔМ*100)/М, % | Наличие вторичных осадков | Межфазное натяжение (а) на границе раздела фаз «нефть - кислотный состав», мН/м | ||
| Терригенная порода | Терригенная с высокой карбонатностью (25%) | Глинистый материал | ||||
| 1 | 1,03 | 8,4 | 30,0 | 37,8 | нет | - |
| 2 | 1,23 | 10,0 | 29,0 | 42,0 | нет | 0,016 |
| 3 | 1,27 | 9,9 | 31,0 | 51,5 | нет | 0,017 |
| 4 | 1,22 | 9,7 | 29,7 | 50,5 | нет | 0,015 |
| 5 | 1,20 | 9,5 | 28,4 | 49,5 | нет | 0,018 |
| прототип | 1,00 | - | 6,55 | 34,87 | мелкодисперсный аморфный осадок, | - |
Результаты, приведенные в таблицах 1 и 2 показывают, что рабочие растворы для кислотной обработки ПЗП, приготовленные на заявляемой твердой основе, имеют следующие преимущества перед известными составами:
- характеризуются высокой растворяющей способностью по отношению к глинистым материалам (выше в 1,2-1,5 раза), а также по отношению к терригенным породам с большим вкраплением карбонатов до 25% (выше в 4-4,7 раза), что указывает на универсальность раствора, приготовленного из этой твердой основы;
- отсутствием вторичных осадков;
- обеспечивают более существенное (на 20-27%) по сравнению с прототипом увеличение проницаемости терригенных коллекторов по нефти, т.е. повышают эффективность обработки ПЗП.
Указанные преимущества подтверждают высокую эффективность рабочих растворов, приготовленных на предлагаемой твердой основе (причем с применением как пресной, так и минерализованной воды), при их использовании для увеличения продуктивности добывающих скважин и для увеличения приемистости нагнетательных скважин, пробуренных в терригенных коллекторах, а также в коллекторах с большим содержанием карбонатов.
1. Твердая основа состава для кислотной обработки терригенного коллектора, содержащая кислотный реагент, оксиэтилидендифосфоновую кислоту и фторид аммония, или бифторид аммония, или бифторид-фторид аммония, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошкообразное поверхностно-активное вещество ПАВ ГФ-1С, а в качестве кислотного реагента - продукт взаимодействия азотной кислоты с карбамидом при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Продукт взаимодействия азотной кислоты с карбамидом | 40-45 |
| Оксиэтилидендифосфоновая кислота | 40-45 |
| Фторид аммония или бифторид аммония, | |
| или бифторид-фторид аммония | 7,5-12,5 |
| ПАВ ГФ-1С | 2,5-5 |
при этом массовое соотношение продукта взаимодействия азотной кислоты с карбамидом и оксиэтилидендифосфоновой кислоты составляет приблизительно 1:1.
2. Твердая основа по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хлорид алюминия.
3. Твердая основа по п.1, отличающаяся тем, что для приготовления рабочих растворов ее используют в концентрации 13-35 мас.%.
