Реагент для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин
Реагент общей формулы: л)- НсХ6с т()рн гдеа-О-о -алкилфенольный остаток, в котором R - представляет собой радикал CsHiT-CioHai. m -число молей окиси пропилена, равное 10- 25; р - число молей окиси этилена, равное 80-150 и вода ост.; реагент на основе алкилфенолов для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин обеспечивает повышение эффективности удаления жидкости -высокоминерализованной воды и газового конденсата - из скважин при повышенных температурах на забоях. 4 табл. -5 ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 С 09 К 7/08
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4665943/03 (22) 05.01.89 (46) 07,09.92. 6юл, ¹ 33 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В.С.Маринин, А,Я.Строгий, К.И.Толстяк, В.И.Артемов, Ю,M.Âîëêîâ и Э,А.Раннева (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 905439, кл. Е 21 В 43/27, 1980.
Авторское свидетельство СССР
N 1044771, кл, Е 21 В 43/00, 1982.
Авторское свидетельство СССР
N 1198191, кл. Е 21 В 43/00, 1983.
Каталог "Поверхностно-активные вещества специального назначения", (для странучастниц СЭВ). Изд. 2 (испр. и дополн.) °
1986.
Описываемое предлагаемое изобретение относится к газодобывающей промышленности, а именно к пенообразующим реагентам (составам) для удаления жидкости— смеси минерализованной воды и газового конденсата — иэ газовых и газоконденсатных скважин с использованием энергии газа.
Уже известен пенообраэующий состав иПенолифт-2", содержащий поверхностноактивные. вещества (ПАВ) — алкилэтоксисульфаты натрия или аммония и альфаолефинсул -фонаты натрия. Недостатком данного состава является отсутствие пенообраэующих свойств в высокоминерализованной воде (100 — 200 г/л) при содержании газового конденсата более 10% по объему, Известен также пенообразователь нСольпен-10", содержащий ПА — алкаиз„„Я) ÄÄ 1759848 А1 (54) РЕАГЕНТ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ
ИЗ ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ
СКВАЖИН (57) Реагент общей формулы:
p -о с,н,о1 (с,н о),н, где Що — алкилфенольный остаток, в котором R— представляет собой радикал СвН и — С1оН21; m — число молей окиси пропилена, равное 1025; р — число молей окиси этилена, равное
80-150 и вода ост.; реагент на основе алкилфенолов для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин обеспечивает повышение эффективности удаления жидкости — высокоминерализованной воды и газового конденсата — из скважин при повышенных температурах н» забоях, 4 табл. токсисульфаты натрия или аммония и дисульфонатдинафтилметан натрия или аммония. Недостатком этого пенообразователя является невозможность образования пены в воде с минерализацией 100-200 г/л при содержании газового конденсата более О
20% по объему. ОО
В качестве прототипа выбран реагент, в фь котором для удаления жидкости с забоя га- ф) зовых скважин применяются поверхностноактивные вещества — блок-сополимеры окиеей пропилена и этилена общей формуапай лы:
Сл Н 2+1, О(СЗН60)т(С2Н40)р Н, где и — число а омов углерода в алкильном радикале, равное 5-15.
m — число молей окиси пропилена, равное 9.-45; р — число молей окиси этилена, равное
30-180.
1759848
Блок-сополимеры представленной выше общей формулы синтезируются в условиях анионной полимеризации окисей пропилена и этилена в присутствии гидроксида калия при повышенных температурах и давлениях. В качестве стартового (исходного) вещества для получения блок-сополимероа используются первичные жирные спирты
CnH2n+1OH, где и -- 5-15. Реагент способен образовывать пену при минерализации воды до 200 г/л и содержании газового конденсата до 40 по объему, К недостаткам этого реагента следует отнести невысокую эффективность удаления жидкости из скважин следствие относительно слабого взаимодействия молекул блок-сополимероа с.молекулами углеводородов газового конденсата.
Целью изобретения является увеличение эффективности удаления из газовых и газоконденсатных скважин высокоминерализованной воды при значительном содержании газового конденсата и повышенной температуре. на забое.
Поставленная цель достигается благодаря тому. что реагент для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин содержит в качестве поверхностно-активного вещества блок-сополимеры окисей про пилена и этилена на основе алкилфенолов общей формулы: т я. )-0(с н 01,д(с н О р > где, -o. — алкилфенольный остаток, в котором R представляет собой радикал
C8K17 — С10Н21, m — число молей окиси пропилена, равное 10...25; р — число молей окиси этилена, равное
80...150. при следующем количественном соотношении ингредиентов (в мас,7);
Блок-сополимеры указанной выше общей формулы 0,2...0,5
Вода Остальное, Блок-сополимеры окисей пропилена и этилена на основе алкилфенолов по внешнему виду представляют собой твердое парафиноподобное вещество с температурой плавления, около 60 С.
В качестве основы, т.е. стартового (исходного) вещества для получения блок-сополимеров приведенной общей формулы Н,"„ - он. используются алкилфенолы
Отличительным о прототипа признаком является наличие в молекулах этих блок-сополимеров алкилфенольного остатка т я ()-о..Алкилфенольный остаток, в котором присутствует бензольное кольцо д, . придает молекулам блок-сопо5 лимеров специфические гидрофобные свойства и усиливают способность к взаимодействию с молекулами углеводородов газовога конденсата, Вследствие
55 этого происходит увеличение эффективности удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин.
Использование блок-сополимеров окисей пропилена и этилена на основе алкилфенолов в качестве ингредиента а реагентах (составах) для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин не обнаружено в реагентах-аналогах.
Апкилфенолкныи остаток я „ «) p входит в состав молекул блок-сополимеров окисей этилена и пропилена, производящихся в настоящее время фирмой "Органика-Рокита" (Польша). Этими блок-сополимерами являются Рокафенол N 8Р7 и Рокафенол М
8Р14, которые применяются в текстильной промышленности и бытовой химии.
Химическое название блок-сополимеров Рокафенол — нонилфенолполиоксиэтиленполиоксипропиленгликоль, т,е. их молекулы имеют следующую химическую формулу:
СЕН1 -(0(С Н тО)ртсЗН О, то 1 где р — число молей окиси этилена (равно 8 для каждого вещества):
m — число молей окиси пропилена (равно 7 для первого вещества и 14 для второго вещества), Сопоставление химических формул показывает, что блок-сополимеры Рокафенол обладают следующими отличиями от заявленных блок-сополимеров:
1) первые являются блок-сополимерами типа ЯЕР, в то время как заявленные блоксополимеры — типа RPE, т,е. оксипропильный и оксиэтильный блоки соединены в обратной последовательности;
2) число молей окиси этилена в блок-сополимерах Рокафенол является фиксированным и равно 6, в то время как для заявленных блок-сополимероа число молей окиси этилена изменяется от 80 до 150;
3) число молей окиси пропилена в блоксополимерах Рокафенол является фиксированным и равно 7 и 14 соответственно, в то время как для заявленных блок-сополимеров число молей окиси пропилена изменяется от 10 до 25.. 1759848
4) 35
Таким образом, химическое строение и состав молекул блок-сополимеров Рокафенол и заявленных блок-сополимеров различны, т.е. они являются разными веществами, Это различие подтверждается результатами измерения времени существования пены для образцов заявленных блок-сополимеров и для образцов Рокафенола. Способность к пенообразованию является необходимым условием для использования вещества в качестве реагента для удаления жидкости из скважин.
Измерения выполнены по стандартной методике. Результаты представлены в табл.
1, Приведенные в табл. 1 данные показывают, что заявленные блок-сополимеры (М
1 — 3) образуют пену, время существования которой составляет от 125 до 165 минут. В то же время блок-сополимеры Рокафенол пены не образуют и, следовательно, не могут применяться для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин.
Таким образом, по способности к удалению жидкости заявленные блок-сополимеры качественно отличаются от блок-сополимеров Рокафенол, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию
"существенные отличия".
О соответствии технического решения критерию "положительный эффект" свидетельствуют данные, приведенные ниже в разделе "Технические преимущества" (табл.
Конкретные примеры заявленных блоксополимеров, представленные в табл. 1, охватывают минимальные (min) и максимальные (max) пределы значений чисел молей окиси пропилена m и окиси этилена р, заявленные в формуле изобретения:
N.1 — m=10= min, р=80=min;
N. 2 — m = 13, р = 100 (оптимальный вариант);
N 3 — m =25= max, p =150=max, В табл. 2 приведены конкретные примеры блок-сополимеров, которые имеют запредельные значения чисел молей окисей (нумерация образцов продолжает нумерацию табл. 1):
N 4 — m=8< min,р=85 N 5 — m=8< min, р=175> max; Мб — m=35> max, р=30< min; N 7 — m=35 > пiах. р= 160> max. В табл, 2 приводятся также сведения по веществу-и рототи пу. Анализ данных табл. 1 и 2 показывает, что образцы блок-сополимеров с запредельными значениями чисел молей окиси пропилена и окиси этилена имеют значительно меньшее время существования пены, чем у образцов с заявленными пределами чисел молей окисей. Поэтому образцы блок-сополимеров М 4 — 7 являются менее эффективными для целей удаления жидкости из скважин. Поскольку время существования пены у образцов М 4 — 7 уступает значению этого показателя для образца по прототипу, то имеющиеся у вышеуказанных образцов значения чисел молей окиси пропилена и окиси этилена не были включены в формулу изобретения. В формулу предполагаемого изобретевия вошли значения чисел молей окиси пропилена и окиси этилена в пределах (границах), обеспечивающих большее время существования пены, чем у образца по прототипу, т.е. значения m = 10...25 и р = 80...150. Количественное соотношение ингредиентов (блок-сополимеров и воды) в предложенном реагенте оп ределяется способностью к эффективному удалению жидкости из скважин (табл. 3), При рассмотрении данных, представленных в табл, 3, можно сделать следующие выводы, Значению концентрации блок-сополимера в реагенте 0;1 мас. соответствует значение эффективности удаления жидкости (ЭУЖ) 0,35 кг на 1 м газа. Это значение ЭУЖ на порядок ниже, чем значение ЭУЖ уля реагента по прототипу, равное 2,45 кг/м . Увеличение концентрации блоксополимера от 0,1 мас.% до 0,2 мас.% при.водит к увеличению эффективности удаления жидкости на 1,40 кгlм . т,е. до значения 1,75 кг/м, что приближается к значению ЭУЖ для реагента по прототипу. Таким образом, значение концентрации блок-сополимера 0,2 мас,% может быть принято за нижнюю границу содержания этого ингредиента в заявленном реагенте. Последовательное увеличение концентрации блок-сополимера от 0,2 мас,% до 0.5 мас.% вызывает соответственное нарастание значения ЭУЖ до 3,95 кг/мз, т.е. на 2,20 кг/м . Дальнейшее увеличение концентрации блок-сополимера до 1 0 мас. дает увеличение значения ЭУЖ до 4,10 кгlм, т.е. всего лишь на 0,15 кг жидкости на 1 м газа. Таким образом, можно сделать заключение, что значение концентрации блок-сополимера 0.5 мас. может быть принято за верхнюю границу содержания этого ингредиента в заявленном реагенте. П рименение для удаления жидкости реагента с концентрацией блок-сополимера более 0,5 .мас.% является невыгодным с экономической точки зрения, поскольку, к примеру, более эффективное удаление жидкости даст 1759848 тыс.руб. Поскольку оптимальный вариант заявленных блок-сополимеров превосходит 35 45 50 газа; 55 Звн — затраты на внедрение разработки. двукратное применение реагента с концентрацией блок-со«олимера 0,5 мас.%, чем однократное применение реагента с удвоенной концентфацией блок-сополимера 1,0 мас,%, Заявленные блок-сополимеры окисей пропилена и этилена на основе алкилфенолов обладают техническими преимуществами перед прототипом (табл. 4). Как следует из данных табл. 4, образец N 2, т,е. оптимальный вариант заявленных блок-сополимеров, превосходит прототип по эффективности удаления жидкости в 1.6 раза (3,95:2,45), Для расчета планируемого экономического эффекта от применения заявленных блок-сополимеров взяты данные по Полтавскому газопромысловому управлению, на скважинах которого минерализация пласто. вых вод достигает 200 г/л и более, содержание газового конденсата — до 40% по объему, температура на забоях скважин -до 80 С и выше. В таких условиях для удаления жидкости из скважин могут быть эффективными только блок-сополимеры окисей пропилена и этилена. Согласно. фактическим данным по Полтавскому ГПУ, средняя дополнительная добыча газа от применения для удаления жидкости реагента по прототипу составляет 2700 тыс.мз на одной скваж:, не за -од, При этом расходуется 0,35 т блок-сополимеров, а затраты на проведение закачки реагейта составляют 3.55 прототип по эффективности удаления жидкости в 1,6 раза, то при использовании заявленных блок-сополимеров расход ПАВ соответственно уменьшится в этом случае 0,35т: 1,6 = 0,22 т на одной скважине за год. Экономическая эффективность от привленения реагента для удаления жидкости из скважин выражается в экономии условнопостоянной части эксплуатационных расходов на добычу газа, Обусловленной получением дополнительной добычи газа в результате повышения производительности скважин. Величина экономического эффекта рассчитывается по формуле: Э Эуп - Звн, где Э вЂ” экономический эффект: Эуп ЭКОНОМИЙ УСЛОВНО-ПОСтОЙHHOA Части эксплуатационных расходов на добычу Расчет величины Эуп производится по выражению ЗО ла Эуп где Суп — годовая сумма условно-постоянной части эксплуатационных расходов на добычу газа; hQ — дополнительная добыча газа, полученная в результате внедрения данной разработки; Q — общий объем товарной добычи газа за год. Затраты на внедрение разработки Звн складываются из затрат на блок-сополимерЫ Зблок И Затрат На ПрОВЕдЕНИЕ ЗаКаЧКИ реагента Ззак . Звн = Зблок + Ззак. Поскольку расход ПАВ на одной скважине за год составит 0,22 т, а ориентировочная цена заявленных блок-сополимеров порядка 1,5 тыс. рублей за 1 т, то: Зблок = 0.22 T 1,5 тыс. руб,! т = 0,33 тес. руб. Так как затраты на закачку реагента Заак на одной скважине за год составляют 3,55 тыс. руб., можно определить Звн, Звн = 0,33 тыс. руб, + 3,55 тыс. руб., = 3,88 тыс. руб, Величину экономии условно-постоянной части эксплуатационных расходов на добычу газа Эуп можно рассчитать, используя фактические данные по Полтавскому ГПУ (1987 год): Cyn = 23970 тыс. руб.; Q = 8566475 тыс. з Поскольку дополнительная добыча газа М, полученная в результате использования реагента для удаления жидкости, составляет 2700 тыс. м на одной скважине за год, то величина Эуп будет равна: 23970 тыс. руб, 2700 Эуп 8566475 — 2700 — 7,56 тыс.руб. Тогда экономический эффект от применения блок-сополимеров окисей пропилена и этилена на основе алкилфенолов для удаления жидкости из скважин составит в расчете на 1 скважину за год: Э = Эуп - Звн = 7,56 тыс.руб. - 3,88 тыс.руб. = 3,68 тыс.руб. Экономический эффект в расчете на 1 т заявленных блок-сополимеров будет составлять: 3,68тыс.руб. — 16 7 б/ 1т О 22 —, тыс.Руб r. Формула изобретения Реагент для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, содержащий поверхностно-активное вещество и воду,отличающийся тем. что,c целью увеличения эффективности удаления из :1759848 Таблица1 Таблица2 Таблица Э скважин высокоминерализованной воды при значительном содержании газового конденсата и повышенной температуре на забое, он содержит в качестве поверхностно-активного вещества блок-сополимеры окисей пропилена и этилена на основе алкилфенолов общей формулы R - -о(с,н,о)„,(с,н,о),н, где й-(. -о — алкилфенольный остаток, в котором R — радикал СвН1т-С 1оН21: m — число молей окиси пропилена, равное 10-25; 5 р — число молей окиси этилена. равное 80-150, при следующем количественном соотношении ингредиентов, мас. : Блок-сополимеры 10 указанной общей формулы 0,2-0,5; Вода Остальное, 12 1759848 Продолжение табл.3 табл.1 ), Таблица4 Фактические показатели заявленных блок-сополимеров прототипа 2,95 (ЬЬ1) 3,95 (hh2) 3.40 (МЗ) Эффективность удаления жиэдкости, кг/1 м газа 2.45 П р и м е ч а н и е, Измерения проводились на образцах hh 1- заявленных блок-сополимеров (табл.1 ). Составитель Г.Фокин Техред M,Ìîðãåíòàë Редактор Корректор Т.Палий Заказ 3154 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат" Патент",г.ужгород,ул. Гагарина,101 Наименование технических свойств, улучшенных заявленными блок-сополимерами; размерность Обьяснение, в результате чего стало возможным улучшение технических свойств Усиление взаимодействия с углеводородами газового конденсата благодаря наличию в молекулах заявленных блок-сополимеров алкилфенольного остатка
