Состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы с высокой плотностью

Изобретение относится к составу для приготовления жидкостей без твердой фазы с высокой плотностью, который может быть использован в нефтегазодобывающей промышленности для глушения и ремонта нефтяных и газовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений и высоких температур, для разбуривания соленосных отложений, первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов. Состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы с высокой плотностью содержит, мас.%: нитрат кальция 31,20-49,0, хлорид цинка 0,20-37,59, оксид цинка 0,01-1,80, хлорид кальция - остальное. Технический результат - снижение токсичности при сохранении технологических свойств. 1 табл.

 

Изобретение относится к новым составам для приготовления жидкостей без твердой фазы с высокой плотностью (около 1,60-1,80 г/м³), который может быть использован в нефтегазодобывающей промышленности для глушения и ремонта нефтяных и газовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений и высоких температур, для разбуривания соленосных отложений, первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов.

Известен состав для приготовления технологической жидкости без твердой фазы с плотностью до 1600 кг/м³ для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин (патент РФ 2291181), содержащий нитрат кальция, хлорид кальция, оксид или ацетат двухвалентного металла, ингибитор коррозии аминного типа при следующем содержании компонентов (% масс.): нитрат кальция 28-67, хлорид кальция - 31-69, оксид или ацетат двухвалентного металла - 0,5-1,2, ингибитор коррозии аминного типа - 0,75-2,5. Состав может дополнительно содержать понизитель фильтрации (полианионная целлюлоза, оксиэтилцеллюлоза) в количестве не более 1,2%.

Недостатками указанного состава и жидкостей на его основе являются низкая плотность, не превышающая 1600 кг/см³, что сужает область применения состава, а также завышенное содержание нитрата кальция. В техническом нитрате кальция практически всегда присутствует нитрат аммония в количестве 2-5%, что в значительной степени снижает его гигроскопичность. Растворы, содержащие нитрат аммония, особенно агрессивны ввиду высокой деполяризационной способности нитрат-иона и способности катиона аммония образовывать с металлом оборудования растворимые комплексы. Кроме того, эти растворы имеют кислую реакцию вследствие гидролиза:

NH₄ ⁺ + НОН ↔ NH₄OH + H⁺

Присутствующий в составе ингибитор коррозии аминного типа (например, гексаметилентетрамин) выделяет очень токсичные пары формальдегида.

Наиболее близким по своей сущности к заявляемому является состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы плотностью до 1950 кг/м³ для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин (патент РФ 2365612), содержащий хлорид и нитрат кальция, хлориды цинка и натрия и бензоат натрия при следующем соотношении компонентов (% масс.): хлорид кальция - 13,3-21,9, нитрат кальция - 13,3-21,9, хлорид цинка - 52,55 - 72,1, хлорид натрия - 0,5-2,35 и бензоат натрия - 0,80-1,30.

Состав пригоден для приготовления технологических жидкостей плотностью до 1,95 г/см³. При этом при температуре 120°С и выше фильтрационные показатели жидкостей на его основе остаются стабильными, что особенно важно при использовании их на месторождениях с содержанием сероводорода.

Недостатком указанного состава является повышенная коррозионная активность жидкостей на его основе при значении плотностей ниже 1,80 г/см³, что требует их дополнительной обработки ингибиторами коррозии. Повышенная коррозионная активность объясняется увеличением растворимости кислорода в жидкости из-за снижения концентрации солей при разбавлении ее до значения плотности 1,8 г/см³ и ниже.

Задачей настоящего изобретения является разработка более простого и доступного состава, с показателями по активности, находящимися на уровне известных для известной ближайшей композиции, и позволяющего его использовать для приготовления жидкостей без твердой фазы плотностью 1,6-1,80 г/см³ с низкой коррозионной активностью.

Состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы плотностью 1,60-1,80 г/см³ для заканчивания (для глушения) и ремонта нефтяных и газовых скважин согласно изобретению обеспечивает технический результат - снижение токсичности при сохранении технологических свойств, т.е. без ухудшения технологических без добавления ингибитора коррозии аминного типа.

Согласно настоящему изобретению состав для приготовления технологических жидкостей с высокой плотностью (1,60-1,80 г/см³) состав содержит нитрат и хлорид кальция, хлорид цинка и дополнительно содержит оксид цинка при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Нитрат кальция	31,20-49,0
Хлорид цинка	0,20-37,59
Оксид цинка	0,01-1,80
Хлорид кальция	остальное

Отличием предлагаемого состава от ближайшего является то, что состав дополнительно содержит оксид цинка при соотношении компонентов, указанных выше.

Хлорид цинка обладает высокой растворимостью, что позволяет использовать его для приготовления растворов плотностью до 1,80 г/см³. В то же время концентрированные растворы хлорида цинка имеют отчетливо выраженную кислую реакцию, обусловленную гидролизом с образованием с водой комплексных кислот типа H[ZnCl₂OH] или H₂[ZnCl₂(OH)₂].

При взаимодействии с окисью цинка в результате реакции:

ZnO + H₂[ZnCl₂(OH)₂] = Zn[ZnCl₂(OH)₂] + H₂O или

ZnO + 2H[ZnCl₂(OH)] = Zn[ZnCl₂(OH)]₂ + H₂O

кислотность раствора и соответственно его коррозионная активность резко понижается.

Процесс приготовления заявляемого состава производится путем смешения компонентов. Приготовление технологических жидкостей производится путем растворения сухой солевой композиции полученного состава в пресной воде.

Для сравнения заявляемого состава с прототипом готовили жидкость без твердой фазы на основе известного состава.

Примеры приготовления технологических жидкостей без твердой фазы на основе сухой солевой композиции

ПРИМЕР 1 (сравнительный). В механической мешалке смешивали 310 г хлорида кальция, 670 г нитрата кальция, 12 г соединения двухвалентного металла, например ацетата калия, и 8 г ингибитора коррозии гексаметилентетрамина. Полученный состав растворяли в 500 мл пресной воды. Получившиеся 930 мл рассола плотностью 1,60 г/см³ испытывали аналогично примеру 1.

ПРИМЕР 2 (сравнительный). В механической мешалке смешали 133 г хлорида кальция, 133 г нитрата кальция, 721 г хлорида цинка, 5 г хлорида натрия и 8 г бензоата натрия. Полученные 1000 г состава растворили в 272 мл пресной воды. Получившиеся 669 мл рассола плотностью 1,90 г/см³ испытывали аналогично примеру 1.

ПРИМЕР 3 (сравнительный). В механической мешалке смешали 133 г хлорида кальция, 133 г нитрата кальция, 721 г хлорида цинка, 5 г хлорида натрия и 8 г бензоата натрия. Полученные 1000 г состава растворили в 356 мл пресной воды. Получившиеся 753 мл рассола плотностью 1,80 г/см³ испытывали аналогично примеру 1.

ПРИМЕР 4. В механической мешалке смешивали 490 г хлорида кальция, 490 г нитрата кальция, 18,9 г хлорида цинка и 1,1 г оксида цинка (% масс. 49:49:18,9:0,011). Полученный состав растворяли в 625 мл пресной воды. Получившиеся 617 мл рассола плотностью 1,62 г/см³ испытывали аналогично примеру 1.

ПРИМЕР 5. В механической мешалке смешивали 361 г хлорида кальция, 361 г нитрата кальция, 264 г хлорида цинка и 14 г оксида цинка (% масс. 36,1:36,1:24,6:1,4). Полученный состав растворяли в 390 мл пресной воды. Получившиеся 808 мл рассола плотностью 1,72 г/см³ испытывали аналогично примеру 1.

ПРИМЕР 6. В механической мешалке смешивали 312 г хлорида кальция, 312 г нитрата кальция, 358 г хлорида цинка и 18 г оксида цинка (% масс. 31,2:31,2:35,8:1,4). Полученный состав растворяли в 375 мл пресной воды. Получившиеся 774 мл рассола плотностью 1,80 г/см³ испытывали аналогично примеру 1.

Результаты испытаний приведены в таблице.

При последующем повышении температуры свойства полностью восстанавливаются.

Из табличных данных видно, что добавка оксида цинка и исключение из рецептуры органического ингибитора коррозии (в сравнении с прототипом) позволяет получать растворы высокой плотностью до 1,80 г/см³ с сопоставимыми данными по скорости коррозии по сравнению с прототипом. Коррозионная активность жидкостей плотностью выше 1,60 г/см³ при 110°С также не превышает нормы, разрешенной в нефтегазодобыче.

Технологические жидкости на основе заявляемого солевого состава совместимы с применяемыми в нефтегазодобыче химреагентами и по мере необходимости могут быть обработаны реагентами - понизителями фильтрации, регуляторами структурно-реологических свойств, ПАВ, нейтрализатором кислых газов и т.д.

Состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы для глушения и ремонта скважин, содержащий нитрат кальция и хлорид кальция, отличающийся тем, что он содержит дополнительно хлорид цинка и оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрат кальция	31,20-49,0
Хлорид цинка	0,20-37,59
Оксид цинка	0,01-1,80
Хлорид кальция	остальное