Состав для кислотной обработки скважины или призабойной зоны пласта
Владельцы патента RU 2424272:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения текущей нефтеотдачи пласта. Технический результат - значительное снижение коррозионной активности состава, исключающее загрязнение пласта и снижение его продуктивности, повышение эффективности воздействия на пласт путем замедления нейтрализации кислотного раствора, обеспечивающее более глубокое проникновение в пласт и увеличение текущей нефтеотдачи пласта, утилизация отхода производства бензальдегида. Состав для кислотной обработки скважины или призабойной зоны пласта, включающий соляную кислоту, ингибитор коррозии и воду, в качестве ингибитора коррозии содержит отход производства бензальдегида, представляющий собой водно-солевой раствор, содержащий, мас.%: хлорид аммония 10-20, солянокислые ароматические амины 20-30, воду остальное, дополнительно - уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: соляная кислота 27,5%-ной концентрации 79,9-89,9, отход производства бензальдегида 10-20, уксусная кислота 0,1-1,0. 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения текущей нефтеотдачи пласта.
Наиболее распространенными составами для химического воздействия на пласт являются различные варианты кислотных растворов с добавками ингибиторов коррозии и поверхностно-активных веществ.
Однако такие составы имеют существенные недостатки - они обладают высокой коррозионной активностью по отношению к оборудованию промышленных установок и высокую скорость взаимодействия кислоты с породами продуктивного пласта, и, как следствие, недостаточно глубокое проникновение активного реагента в пласт.
Известен состав для химической обработки призабойной зоны пласта, включающий соляную кислоту, ингибитор коррозии - уротропин, поверхностно-активное вещество, мочевину и воду (А.С. 1084421, E21B 43/27, опубл. 07.04.1984).
Недостатками данного состава являются: высокая степень коррозионного воздействия на оборудование и то, что эффективное его использование с образованием пенокислотной системы возможно только при повышенной температуре пласта, так как мочевина под действием температуры 105°C и выше разлагается водой с образованием аммиака и углекислого газа.
Известен состав для обработки высокотемпературных нефтяных скважин, включающий раствор соляной кислоты 12% концентрации и поверхностно-активное вещество в количестве от 0,8 до 1,2% по объему (патент 2204708, E21B 43/27, опубл. 20.05.2003).
Недостатком данного состава является высокая степень коррозионного воздействия на оборудование и низкое содержание основного действующего вещества.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для кислотной обработки скважины или призабойной зоны пласта, содержащий соляную кислоту, ингибитор коррозии - смесь кубового остатка анилина или п-фенетидина или сантохина и гидрофильного органического растворителя, а также воду (патент 2100586, E21B 43/27, опубл. 27.12.1997).
Недостатком данного состава является высокая коррозионная активность и значительное содержание ингибирующей композиции - смолообразных кубовых отходов производства органических веществ в смеси с органическим растворителем по отношению к основному компоненту состава - соляной кислоте, что увеличивает экологическую нагрузку на недра при воздействии состава на пласт.
Техническим результатом настоящего изобретения являются значительное снижение коррозионной активности состава, исключающее загрязнение пласта и снижение его продуктивности, повышение эффективности воздействия на пласт путем замедления нейтрализации кислотного раствора, обеспечивающее более глубокое проникновение в пласт и увеличение текущей нефтеотдачи пласта, а также утилизация водно-солевого раствора - отхода производства бензальдегида.
Технический результат достигается применением состава для кислотной обработки скважины или призабойной зоны пласта, включающего соляную кислоту, ингибитор коррозии и воду, содержащего в качестве ингибитора коррозии отход производства бензальдегида, представляющий собой водно-солевой раствор, содержащий, мас.%: хлорид аммония 10-20, солянокислые ароматические амины 20-30, воду остальное и дополнительно - уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Соляная кислота 27,5%-ной концентрации | 79,9-89,9 |
| Отход производства бензальдегида | 10-20 |
| Уксусная кислота | 0,1-1,0 |
Приведенный состав для кислотной обработки является оптимальным, снижение содержания компонентов менее указанных нижних пределов их концентраций приводит к снижению его эффективности, а увеличение выше верхних пределов их концентраций не приводит к значимому увеличению эффективности предлагаемого состава.
Известно, что действие хлористого аммония на породу пласта протекает по следующим реакциям (Ибрагимов Г.З., Сорокин В.А., Хисамутдинов Н.И. Химические реагенты для добычи нефти: Справочник рабочего. - М.: Недра, 1986 г. стр.168).
Известняк
CaCO3+2 NH4Cl=CaCl2+(NH4)2CO3
(NH4)2CO3=2NH3+H2O+CO2
Бикарбонат кальция
Са(HCO3)2+2NH4Cl=2NH4(HCO3)+CaCl2
2NH4(HCO3)=2NH3+2H2O+2CO2
Аммиак, в свою очередь, связывается с присутствующим в солянокислотном составе хлористым водородом в хлорид аммония, а образующийся углекислый газ обеспечивает однородность состава солянокислотной системы и ее более глубокое проникновение в пласт. Таким образом, осуществляется процесс самогенерации газовой системы внутри пласта. Кроме этого постоянно образующийся хлористый аммоний не только способствует замедлению нейтрализации кислотного раствора, обеспечивающего более глубокое проникновение в пласт, но и препятствует образованию внутри пласта нерастворимых соединений продуктов реакции состава с породой, поскольку механизм действия хлористого аммония основан не на подавлении центров кристаллизации, а на химическом разложении бикарбонат-ионов с выведением их из раствора в виде углекислого газа.
Содержащиеся в составе солянокислые ароматические амины и уксусная кислота значительно повышают защитные свойства состава, снижается коррозионная активность, исключается загрязнение пласта гелеобразными соединениями железа, снижающее его продуктивность.
Содержащаяся в составе уксусная кислота препятствует формированию гелеобразной массы осадка соединений железа, которая кальматирует, закупоривает поры пласта, кроме этого связывает ионы железа в водорастворимый комплекс, тем самым повышая ингибирующую способность солянокислых ароматических аминов.
FeCO3+2СН3СООН=Fe(CH3COO)2+H2O+CO2
Соляная кислота является отходом хлорорганических производств, полученным абгазным методом (ТУ 2122-331-05763458-2002).
Отход производства бензальдегида - водно-солевой раствор и представляет собой однородную, прозрачную жидкость, содержащую, мас.%: хлорид аммония 10-20, солянокислые ароматические амины (бензиламина, дибензиламина, трибензиламина, бензилиденбензиламина, метилбензиламина, а также метиламина, и метилимина) 20-30, воду остальное.
Состав готовят следующим образом:
Пример 1.
В емкость для приготовления состава загружают 79,9 г соляной кислоты (водный раствор, содержащий соляной кислоты 27,5 масс.%), затем добавляют 0,1 г уксусной кислоты из расчета на сухое вещество) и 20 г водно-солевого раствора производства бензальдегида. Смесь перемешивают в течение 30 минут до получения однородного по объему раствора.
Таким образом, варьируя соотношение компонентов, готовят составы 2-10 табл.1 по аналогии с примером 1.
Предлагаемый состав для солянокислотной обработки скважины стабилен при перевозке и хранении. Данный состав хорошо смешивается с пластовой водой в любых соотношениях, обеспечивает эффективную обработку скважины за счет замедления нейтрализации кислотного раствора, обеспечивающего более глубокое проникновение в пласт, не образует с породой нерастворимые соли. Состав обеспечивает надежную защиту нефтепромыслового оборудования как наземного, так и подземного от коррозии. В результате увеличивается срок службы нефтепромыслового оборудования, уменьшается опасность аварии.
Лабораторные исследования по определению скорости коррозии металла проводились на образцах марки 08 КП или Ст3 по следующей методике:
Определение скорости коррозии стали проводили в приборе, состоящем из стеклянного цилиндра вместимостью 400 см3, с меткой на 250 см3 с пришлифованной пробкой, в которой свободно закреплен стержень с крючками и пластины из углеродистой стали Ст3, Ст 08КП размером 50×20×2 и выбитыми номерами и отверстиями для подвешивания на крючки диаметром 4 мм, находящимися на расстоянии 4 мм от верхнего края пластины.
В цилиндр прибора наливали 250 см3 исследуемого состава и помещали стержень с тремя подвешенными пластинами так, чтобы пластины были полностью погружены в раствор продукта. Цилиндр с пластинами помещали в термостат и выдерживали в течение 24 часов при температуре 18-20°C.
Далее пластины вынимали из раствора, промывали их обильным количеством воды, удаляли щеткой или резиной налет, промывали ацетоном, потом спиртом, сушили на воздухе и взвешивали.
Вычисление результатов измерений:
Скорость коррозии стали (L), г/м2 час, вычисляли по формуле
L=(m-m1)/(S×24),
где
m - масса пластины до начала испытаний, г;
m1 - масса пластины после испытаний, г;
S - площадь пластины, м2.
Площадь пластины (S), м2, вычисляли по формуле
S=2(ав+ас+вс)/106,
где
а - длина пластины, мм;
в - ширина пластины, мм;
с - толщина пластины, мм.
За результат анализа принимали среднее арифметическое значение двух параллельных измерений.
Эффективность ингибирования (Э) определяли как отношение разницы в скорости коррозии стали в соляной кислоте и в исследуемых составах к скорости коррозии в соляной кислоте
Э=[(Lo-Li)/Lo]×100%,
где
Lo - скорость коррозии стали в среде соляной кислоты, г/м2 час;
Li - скорость коррозии стали в среде исследуемого состава, г/м2 час.
Результаты проведенных исследований приведены в табл.1. Как видно из данных табл.1, предлагаемый состав проявляет высокие ингибирующие свойства, что позволяет эффективно его использовать при солянокислотной обработке скважины.
Предлагаемый состав по сравнению с известными обладает следующими преимуществами:
- исключается агрессивное воздействие соляной кислоты на нефтепромысловое оборудование за счет эффективной работы ингибирующей системы состава;
- увеличивается эффективное воздействие на пласт за счет замедления нейтрализации кислотного раствора и исключения образования нерастворимых или труднорастворимых в воде соединений;
- снижается экологическая нагрузка на окружающую среду за счет эффективного использования отхода действующего производства,
| Таблица №1 | |||||
| № п/п | Содержание компонентов, массовых % | Скорость коррози, г/м2 час | Эффективность ингибирования, % | ||
| Соляная кислота 27,5% концентрации | Водно-солевой раствор производства бензальдегида | Уксусная кислота (на сухое вещество) |
|||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Предлагаемый состав | |||||
| 1 | 79,9 | 20,0 | 0,1 | 0,019 | 99,87 |
| 2 | 81,0 | 18,5 | 0,5 | 0,021 | 99,85 |
| 3 | 81,7 | 17,3 | 1,0 | 0,07 | 99,51 |
| 4 | 83,2 | 16,0 | 0,8 | 0,078 | 99,46 |
| 5 | 84,7 | 14,7 | 0,6 | 0,1 | 99,3 |
| 6 | 86,0 | 13,5 | 0,5 | 0,09 | 99,38 |
| 7 | 87,95 | 11,8 | 0,25 | 0,12 | 99,17 |
| 8 | 88,8 | 11,0 | 0,2 | 0,15 | 98,97 |
| 9 | 89,25 | 10,5 | 0,25 | 0,123 | 99,15 |
| 10 | 89,9 | 10,0 | 0,1 | 0,19 | 98,69 |
| Составы прототипа патент 2100586 | |||||
| Соляная кислота 25,3% | Кубовый остаток производства+растворитель | Вода | |||
| 1 | 34 | Анилина 1,0+10 спирт.фр | 55 | 0,41 | 96,73 |
| 2 | 10 | Анилина 3,0+16 водно-метанольная фракция | 71,0 | 0,12 | 99,18 |
| 3 | 25 | П-фенетидина 3,0+16 диоксан | 56,0 | 0,02 | 99,86 |
| 4 | 10 (соляная кислота 30% концентрации) | П-фенетидина 0,9+16 эфироальдегидная фр. |
86,5 | 0,07 | 90,5 |
| 5 | 34 | П-фенетидина 3,0+16,0 эфироальдегидная фр. | 47 | 0,2 | 98,64 |
| 6 | 10 | Сантохина 3,0+16 эфироальдегидная | 71,0 | 0,042 | 98,80 |
| фр. | |||||
| 7 | 34 | Сантохина 1,0+ 10,0 диоксан |
55 | 0,21 | 94,0 |
содержащего ценные компоненты, функционально действующие на породу пласта и защищающие нефтепромысловое оборудование;
- снижается себестоимость производства солянокислотного реагента за счет замены дорогого ингибитора кислотной коррозии отходом действующего производства.
Состав для кислотной обработки скважины или призабойной зоны пласта, включающий соляную кислоту, ингибитор коррозии и воду, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии он содержит отход производства бензальдегида, представляющий собой водно-солевой раствор, содержащий, мас.%: хлорид аммония 10-20, солянокислые ароматические амины 20-30, воду остальное, и дополнительно - уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Соляная кислота 27,5%-ной концентрации | 79,9-89,9 |
| Отход производства бензальдегида | 10-20 |
| Уксусная кислота | 0,1-1,0 |
