Непрерывный способ гидравлического растрескивания с генерированием азотсодержащей пены на месте

 

Сущность изобретения: на поверхности готовят водные растворы хлорида аммония, 2- 6 моль/л концентрацией, нитрата натрия 6-9 моль/л концентрацией и 40 об.% раствор уксусной кислоты. Раствор хлорида аммония загущают гидроксиэтилцеллюлозой в количестве 0,3-1,2 кг/м3. Растворы одновременно закачивают в скважину. Скорость потока пропорциональна концентрации раствора в смеси. Уксусная кислота обеспечивает рН среды 4,75-5,50. После образования пены в защищенный раствор хлорида аммония добавляют песок до 0,92 кг/л закачиваемой смеси. Завершают обработку образованием подушки пены и свабированием, а затем скважину вводят в эксплуатацию . 2 з. п. ф-лы, 13 табл. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 43/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

OllVICAHME M3Q6PETEHPI(I

К ПАТЕНТУ

-(21) 4355915/03 (22) 03.06.88 (46) 23,11,92. Бюл. М 43 (31) P 18702856 (32) 05.06.87 (33) BR (71) Петролео Брасилейро С.А. — Петробрас (BR) (72) Карлос Наджиб Халил и Задсон Де Алмейда Франко (BR) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 724402, кл. Е 21 В 43/22, 1978. (54) НЕПРЕРЫВНЫЙ СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ С ГЕНЕРИРОВАНИЕМ АЗОТСОДЕРЖАЩЕЙ ПЕНЫ

НА МЕСТЕ (57) Сущность изобретения: на поверхности готовят водные растворы хлорида аммония, Изобретение относится к гидравлическому растрескиванию с помощью пены.

Известен способ обработки призабойной зоны пласта, включающий закачку в пласт состава, содержащего хлорид аммония, нитрит натрия и воду (1).

Цель изобретения — повышение эффективности способа.

Как хорошо известно, газообразный азот широко используется в операциях обработки скважин, причем азот поставляется из криогенных баллонов, Теперь заявитель установил, что возможно осуществлять гидравлическое растрескивание свиты пластов азотной пеной, которая образуется на месте, при использовании традиционного оборудования, средств перекачивания и смешения для осуществления обработки, причем не требуется оборудование для хранения жидкого азота и традиционной уста„„ Ы„„1777619 А3

2 — 6 моль/л концентрацией, нитрата натрия

6-9 моль/л концентрацией и 40 об.% раствор уксусной кислоты. Раствор хлорида аммония загущают гидроксиэтилцеллюлозой в количестве 0,3-1,2 кгlм . Растворы одно3 временно закачивают в скважину. Скорость потока пропорциональна концентрации раствора в смеси. Уксусная кислота обеспечивает рН среды 4,75-5,50. После образования пены в защищенный раствор хлорида аммония добавляют песок до 0,92 кг/л закачиваемой смеси. Завершают обработку . образованием подушки пены и свабирова-нием, а затем скважину вводят в эксплуатацию, 2 з. и. ф-лы, 13 табл. 3 ил. новки высокогодавления, криогенной перекачки и блока испарения, Растрескивание пласта, в котором раздробляющая жидкость состоит из пены, представляет собой широко распространенную операцию. Эти пены содержат до 95% газообразной фазы, причем наиболее обычным интервалом содержания газообразной фазы является 65 — 85%. В качестве растрескивающей жидкости пены обеспечивают различные преимущества: высокая степень уноса песка и суспензионная.емкость, малые потери фильтрата, низкое гидростатическое давление, малое падение давления эа счет трения, быстрое выделение жидкости. малое повреждение пласта и отсутствие снижения проводимости трещин эа счет жидких компонентов. Хотя большая часть применений пены была осуществлена B газовых резервуарах с низкой проницаемостью. нефтяные 1 4

О

6д

1777619 резервуары были успешно подвергнуты обработке такого типа, причем эксплуатационные затраты были такими же или несколько ниже, чем при обработке с традиционными жидкостями. Пены в качестве растрескивающих жидкостей представляют собой дисперсии газа, обычно азота, в жидкости, обычно в воде, с небольшим количеством поверхностно-активного пенящегося агента. Ооычно валюмометрическое содер>кание газа (именуется "качество пены") находится в интервале между 65 и 85%. Поверхностно-активное вещество составляет от 0,5 до 1,0% от обьема жидкости. Стабильность пены возрастает за счет добавления дополнительного количества поверхностноактивного вещества, либо понящегося, либо загущающего агента. Эти пены представляют собой гомогенные смеси с узким интервалом размеров пузырьков, причем средний размер пузырьков ниже 200 мкм является стабильным в течение нескольких часов. Научная и техническая литература относится к различным аспектам, связанным с физикохимическими и реологическими свойствами пен и их применением при обработке сква>кин, В основном, пена определяется как грубая дисперсия газа в жидкости, причем каждый пузырек газа заключается в тонкую пленку жидкости. Пенящийся агент взаимодействует на поверхности раздела системы, причем предпочтительно полярная часть молекулы ориентирована по направлению к жидкой фазе, а неполярная часть ориентирована по направлению к газовой фазе. В основном стабильность данной пены связана с двумя факторами: стремлению жидкости к стеканию и тенденцией пленки к размыву вследствие последовательности случайных возмущений.

Количество является физико-химической характеристикой,с помощью которой легко идентифицируется данная пена, Качество пены (Г) определяется отношением между обьемом газа (в диспергированной фазе) и общим объемом пены

Г= д — д, V V

Vt Чд+ /1 где общий объем включает объем агрегатов газа и жидкости, которые образуют пену.

При заданных условиях давления и температуры может быть определена сжимаемость пены, или более точно, газовой фазы.

B свою очередь, эта сжимаемость влияет на качество пены в случае варьирования давления и/или температуры. К данной пене при заданной температуре можно непосредственно применять закон Бойля, пренебрегая растворимостью газа и сжимаемостью жидкости

Г—

1+ / — — 1/

P 1 . Ра Га где à — это качество пены при заданном давлении;

P и Га — качество пены при атмосферном давлении.

Текстура данной пены связана с распределением размера газовых пузырьков, Чем меньше пузырьки и чем более однород- но их распределение, тем больше будет вязкость пены. Реологические свойства пеня являются функцией вязкости жидкой фазы, качества пены и скорости сдвига . В соответствии с некоторыми гипотетическими моделями пена с показателем качества между 0 и 0,54 имеет значение вязкости, близкое к вязкости жидкой фазы, причем ее поведение будет ньютоновским. Пены с показателями качества между 0,54 и 0,96 обладают

25 значениями вязкости, превышающими вязкость жидкой фазы, причем их вязкость возрастает с увеличением показателя качества и уменьшается с ростом скорости . сдвига, то есть они обладают псевдопластическими свойствами. Для показателей качества свыше 0,96 систему начинают классифицировать как туман, причем ее вязкость уменьшается до значения вязкости газа, то есть до нуля. Раздробляющие пены в настоящее время образуют с помощью одновременной накачки водной жидкости, которая содержит пенящийся агент, и

40 инертного газа, обычно азота, получаемого из криогенных емкостей. Диспергирование газа в жидкой фазе достигается с помощью диффузора, в который компоненты подаются в турбулентном режиме. Настоящее изо45 бретение; аналогично некоторым упомянутым ссылкам, основано на взаимодействии между ионами аммония и ионами нитрита в водном растворе этих солей, при этом выделяются газообразный азот и теплота. С другой стороны, отличительными признаками настоящего изобретения, по сравнению с состоянием уровня техники, являются концентрации реагентов, тот факт, что взаимодействие настоящего изобретения ускоряется (в то время как в упомянутой литературе используются обычно реакции, замедляемые щелочными буферами), отсутствие потребности в каком-либо вспенивающем агенте, и то. что генерирование пены достигается на поверхности. вме1777619 сто того чтобы достигаться внутри пласта.

Другие специфические аспекты настоящего изобретения относятся к времени полупревращения реакционной смеси, которое в настоящем изобретении составляет 60 мин, а обьемное соотношение газ/жидкость составляет здесь 72/1, Таким образом, настоящее изобретение.относится к способу гидравлического растрескивания пласта, основанного на получении азотсодержащей пены, образующейся в результате экзотермической реакции азотсодержащих солей. Этот водный раствор, генерирующий газообразный азот, содержит: а) вещество, включающее по меньшей мере один атом азота, с которым связан по меньшей мере один атом водорода и KoTopblA может быстро и зкзотермически окисляться в кислотном водном растворе, для выделения теплоты, газообразного азота и жидких или растворенных побочных продуктов, практически инертных по отношению к трубе скважины и компонентам резервуара, б) по меньшей мере один окисляющий агент, способный окислять азотсодер>кащее вещество а), с} буферную систему, способную поддерживать рН раствора почти равным или ниже 5,0, saryщающее вещество, которым может быть любой водорастворимый полимер или гель, способствующий увеличению эффективной вязкости генерируемой пены. Вещества а)— б), которые в водном растворе образуют окислительно-восстановительную пару, могут представлять собой, например, мочевина-гипохлорит натрия, гидроксид аммония-гипохлорид натрия, мочевина-нитрат натрия, хлорид аммония-нитрит натрия.

Последняя пара была выбрана для взаимодействия с образованием азотсодержащей пены настоящего изобретения, вследствие легкого кинетического регулирования реакции, сильной экзотермичности, чувствительно к значению рН среды и к температуре. Буферная система с) состоит из водного раствора уксусной кислоты концентрацией 40 об. /, и загущающее вещество предпочтительно представляет собой гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ). Один из выгодных аспектов настоящего изобретения состоит в том, что в отличие от обычной практики заявитель использует вместо поверхностно-активного вещества загущающее вещество — ГЭЦ. Это действительно так, поскольку используемый поверхностно-активный агент может вызвать при контакте с пластом: а) изменение смачивл .|1асти породы, б) эмульгирование HB(f,.и . ".л, ле ие, вызванное несовместимостью с водой пласта.

С другой стороны, загущающее вещество (ГЭЦ) обеспечивает более высокую вязкость пены при более низкой концентрации, чем

5 поверхностно-активное вещество. Применяемая для растворения азотсодержащих реагентов вода представляет собой любую проMышленную воду хорошего качества, в которой отсутствуют загрязнения, так же

10 как минеральная кислота. спирт, щелочи, дихроматы и соли трехвалентных ионов, Раствор нитрита натрия не должен содержать сильной кислоты, для того чтобы предотвратить выделение азотистой кислоты, 15 которая разлагается до диоксида азота— соединения, обладающего раздражающим запахом. Раствор хлорида аммония не должен содержать щелочных соединений, для того чтобы предотвратить выделение аммиака. Взаимодействие между веществами, выделяющими азот, включает стадии растворения реагентов, образования комплек,са и дальнейшее разложение комплекса на азот и воду, Реакция разложения может служить для изменения скорости процесса, в том случае, если в среду вводятся кислотные части водорода (протоны Н ). Таким образом, уравнение, которое описывает скорость взаимодействия, зависит от концентрации ионов аммония, нитрита и протонов. Другие параметры, оказывающие влияние, как температура, перемешивание и вязкость, связаны со степенью близости химических частиц нитрита и аммония при образовании комплекса. С другой стороны, давление, температура и растворимость будут определять состояние (PVT-äaâëåíèåобъем — температура) образующегося rasa, Необходимо указать, что удаление продукта

40 реакции из реакционной среды благоприятствует взаимодействию с образованием продуктов. С другой стороны, для реакции выделения азота наблюдается стехиометрия 1:1 (эквимолярная) между хлоридом ам45 мания и нитритом натрия. Это может быть подтверждено тем, что, поддерживая эквимолярное соотношение между реагентами и изменяя молярнасть между 1 и 3, скорость реакции значительно возрастает. Значение

0 рН реакционной среды также влияет на скорость взаимодействия, так как механизм этой реакции предполагает взаимодействие

+ протонов Н на стадии активированного комплекса. Заявитель обнаружил, что опти-. мальный интервал рН для реакации выделения газообразного азота находится вблизи

5,0 и более конкретно между 4,75 и 5,50, Вязкость среды влияет на скорость взаимодействия: чем выше вязкость, тем дольше длительность реакции, Что касается кало„",и

1777619

10

20 (сверх — вспенивание), 25 агента), 30

35 метрии системы, то может быть подтверждено, что растворение реагентов в воде является экзотермичным. с выделением почти

70 — 75 .ккал/моль реагентов, причем такая сильная экзотермичность является очень выгодной для процесса растрескивания пласта, который происходит без охлаждения при контактировании с введенной жидкостью. Поточная схема способа гидравлического растрескивания настоящего изобретения со встроенным генератором пены представлена на фиг. 1 — 3, на котором:

{1) — это емкость, содержащая загущенный раствор хлорида аммония,(2) — емкость, содержащая раствор нитрата натрия, (3) — воронка, используемая для добавления твердых веществ, (4) — силосная башня для расщепляющего песка, (5) — смеситель или миксер, (6) — строенный поршневой насос, (7) — емкость, в которой содер>кится уксусная кислота, (8) — дозирующий насос и (9)— представляет собой нефтяную скважину.

С целью получения максимальной скорости реакции и поскольку максимальная растворимость хлорида аммония в воде при температуре окружающей среды (около

30 С) приблизительно составляет 32,1 мас,% здесь обеспечивается раствор малярной концентрации, равный 6,0,тогда как малярная концентрация нитрита натрия может достигать до 9,0 (62,1 мас.%) в тех жесамых условиях, Таким образом;состав растворов хлорида аммония и нитрита натрия должен поддерживаться в массовом соотношении 1:1,934 для молярных концентраций между 6 и 9 соответственно, а смесь этих компонентов должна иметь волюметрическое соотношение (или скорость потоков) равное 1,5:1 с тем, чтобы могли реализовываться стехиометрические концентрации этих солей, соответствующие таким образом стехиометрии реакции. Следовательно, непрерывный способ гидравлического растрескивания са встроенными генератором азотсодержащей пены, разработанный заявителем, характеризуется следующими стадиями: а) приготовление растворов А и В путем растворения азотсодержащих солей хлорида аммония и нитрита натрия в перемешиваемых емкостях (1) и (2), путем добавления указанных солей к перемешиваемой воде, которая непрерывно циркулирует через воронку для добавления солей (3) блока перекачки, причем концентрация этих солей находится в интервале между 2,0 и 6,0 моль/л (10,7 и 32,1 мас./об.;ь/ для нитрата натрия, и всегда поддер>кивается эквимол рность этих солей, Ь) приготовление раствора С путем разбавления промышленной уксусной кислоты в кислотной емкости (7) до концентрации 40 массообъемных %. с) загущение раствора А путем добавления гидроксиэтилцеллюлозы (ГЭЦ) к раствору хлорида аммония в концентрации от 0,3 до 1,2 массообъемных %.

d) одновременное перекачивание растворов А, В и С со скоростями потоков, пропорциональными концентрациям каждого раствора в смеси, сначала для образования

"подушки" пены (предварительное вспенивание) с показателем качества между 0,50 и

0,98, затем с добавлением подпирающего агента — расщепляющего песка (4) с концентрацией, возрастающей от нуля до 0,92 кг на

1 лист раствора (7 фунт/галлон), рассчитанной как функция объема пены в условиях давления и температуры, которые достигаются в ходе работы, и завершающееся обработкой с помощью подушки пены е) выделение введенных жидкостей путем швабрования, в случае необходимости, после растрескивающего действия и падения вязкости пены (по причинам разрушения пены и/или разложения загущающего

f) введение скважины в эксплуатацию, таким образом осуществляется испытание продуктивности.

Настоящий способ гидравлического растрескивания был испытан посредством лабораторной методологии для приготовления, характеристики и моделирования выделения азотсодержащей пены

Таким образом, подробности о приготовлении растрескивающей жидкости, on40 Ределение физико-химических реологических характеристик пены и физическое моделирование выделения пены париведены ниже.

Как описано ранее, азотсодержащая пе45 на возникает из смеси трех водных растворов. Ниже в табл. I описан состав этих растворов, концентрация хлорида аммония может быть выражена как 6 моль/л, концентрация нитрита натрия — как 9 моль/л и концентрация уксусной кислоты — как 40 об;%, причем эти концентрации фактически я вля ются предпочтительными композициями: так как существуют другие, равным образом обеспечивающие получение хороших результатов в способе настоящего изобретения. По ути дела. концентрации и объемы растворов солей должны только удовлетворять требованию эквимолярности реакции, Однако при увеличении концентраций (которые ограничены до б моль/л для хлори1777619

10 да аммония и 9 моль/л для нитрита натрия) повышается потенциал смеси с точки зрения выделения азота, и поэтому увеличивается количество выделяющегося тепла и повышается качество пены.

Смесь растворов А, В и С в объемных количествах, пропорциональных стехиометрическому соотношению неорганических солей в химической реакции для выделения азота, представляет собой пенящуюся жидкость, в соответствии со схемой 1 и табл. 2, приведенными ниже. В упомянутой таблице обобщен состав жидкости, выраженный в единицах "л" и "галлонах".

Схема!

NH4CI+ МайОг+ Н

Nz + М2 CI + 2Н2 О.

С целью генерирования пены смесь растворов А, В, С переносится в градуированный цилиндр, емкостью на 2000 мл, который погружается в термостатируемую баню при температуре испытания (60 С).

Важным параметром для лабораторных испытаний является расчет генерирования пены и выход реакции, Теоретический выход (принимая 100 взаимодействия) генерированной пены был рассчитан как функция эффективной молярной концентрации солей в смеси, объема смеси и объема газообразного азота, выделяющегося из единичного обьема смеси:

Объем (пены) = К (смеси+

+ CNH cI иди NaNQxV (смеси)хЧ х м (азота), С целью характеристики генерирования пены с физико-химической или реологической точки зрения были изучены описанные ниже различные параметры:

Кинетика реакции.

Скорость реакции генерирования пены была определена по выделению обьема пены в ходе испытания со 100 мл смеси при температуре 60 С. Значения скорости реакаций были выражены в единицах процентов объема относительно к вычисленному из стехиометрии теоретическому значению.

Ниже в табл. 3 обобщены кинетические данные о реакции генерирования пены.

Необходимо подчеркнуть, что теоретический расчет для 100%-ного выкода предполагает, что объем пены равен 8,16 л на

100 мл смеси, а качество пены равно 0,988 при атмосферном давлении, Качество пены.

Расчет качества пены (Г) при атмосферном давлении и температуре 60 С был осуществлен на основе значений объема пенящейся жидкости (V!) и объема пены

5 (Че), измеренных после завершения испытания — д

Ч

V,+V!

10 где Чд =Ve - Ч1, Че — Ч1 тогда Г =

Ve

Также были измерены физико-химиче15 ские свойства растворов, генерирующих пену, такие как плотность, вязкость, индекс свойства рН, Плотность пены.

Определение плотности пены при ат20 мосферном давлении и окружающей температуре было проведено по шкале плотности и сопоставимо со значением, рассчитанным теоретически из данных о плотности жидкости и качестве пены:

Показатели этих свойств приведены ниже в таблицах, причем в табл. 4 записаны

30 эти величины для растворов и их смесей, а в табл. 5 эти величины записаны для полученной пены.

Реологические и свойства пены таже были измерены. Эти свойства приведены в

З5 табл. 6 ниже, они определены при атмосферном давлении и 60 С, вовращающемся вискозиметре Брукфилда, модель "Эл-ВиТи-Ди", сочлененном с подьемником по вертикальному пути с веретенным спиральным

40 путем А-1, Поскольку речь идет о способности пены нести твердые вещества, то она была определена из скорости осаждения частиц песка 1,68 мм (10 меш) в статических усло45 виях и при температуре 60 С. Ниже, в табл.

7 табулированы данные, относящиеся к ско. рости осаждения, Несущая способность пены также может быть выражена как 0.92 кг песка (фракция 1,68 мм — 0,84 мм, 10 — 20 меш), на 1 литр пенящейся смеси (или до 7 фунт/галлон).

Другим важным параметром для оценки генерируемой пены является контроль потерь жидкости, Это измерение было прове55 дено на фильтр-прессе, под давлением 7 кг/см /100 фунт-кв. дюйм) и окружающей температуре. Используемым фильтрующим элементом была Ватмановскэя фильтровальная бумага М 50. В ходе испытания на1777619 блюдались изменения в объемах отфильтрованной жидкости и пены, удерживаемой в ячейке. Ниже, в табл. 8 приведены результаты, относящиеся к этому параметру, где

0 7 1/2 — это объем жидкости или пены, 5 профильтрованной за 7,5 мин, Q 30 — объем жидкости или пены, профильтрованной за

30 мин, м — отношение между A V и At 1/2, где V = объему (см ), t = времени (мин) з

c> — коэффициент потери потока. 10

Другой важной характеристикой пены является термическая стабильность. Она была оценена при атмосферном давлении и

60 С, как функция изменения объема пены во времени. При этом испытании стабильно- 15 сти также определялось время распада пены, уменьшение вязкости в жидкой фазе, количество нерастворимого остатка, концентрация хлорида натрия, плотность и рН . жидкой фазы. 20

В условиях атмосферного давления (неблагоприятные условия) при температуре

60 С пена обладает определенной стабильностью, характеризующейся ее стойкостью к разрушению пены, которая соответствует 25 ее применению и гидравлическом растрескивании, с уменьшением 50 об. / пиены за один час. Жидкая фаза достигает окончательной вязкости, равной 1,5 сП за 3 ч, когда подвергается нагреванию до температуры

60 С, содержит только следы нерастворимых остатков и имеет плотность 1,163 г/см, вследствие наличия хлорида натрия — побочного продукта химической реакции — в концентрации, равной 210 г/л.

Данные о термической стабильности и распаду пены приведены соответственно в таблицах 9 и 10, ниже, причем в последней содержатся свойства пены после распада, такие как полупериод существования, ко- 40 нечное значение вязкости, количество остатка, концентрация хлорида натрия, плотность и рН, Одной. из основных характеристик растрескивающей пены является ее сжимаемость. Сжимаемость такой пены при заданном давлении и температуре была рассчитана из фактора сжимаемости газообразного азота, считая жидкую фазу нес>кимаемой, газ — не растворимым в жидкости и выход реакции считается равным 100 4, Эти данные приведены в таблице 11.

Соответствие непрерывного способа гидравлического растрескивания с генерированием азотной пены на месте было проверено с помощью физического моделирования в лаборатории, причем этот процесс продемонстрирован на рис. П, на которых колбы (10) и (11) соответственно содержат раствор хлорида аммония, загущенный гидроксиэтилцеллюлозой, и раствор нитрита натрия в подходящих концентрациях, в колбе (2) содержится раствор уксусной кислоты, (13) представляет собой варистальтические насосы, (14) представляет собой стеклянную колбу в кожухе, (15) — это вход нагревающей воды, (16) — выход нагревающей воды, (17) представляет собой приемник для сбора пены.

Состав использованных солевых растворов подробно указан ниже в таблице

12.

Моделирующее испытание осуществлялось в аппарате, приведенном на рис. П, при производстве пены с характеристиками, указанными в таблице 13, Эти данные дают возможность удостовериться, что физическое моделирование генерирования пены с помощью непрерывного процесса показало, что приспособление процесса к полезным условиям для использования в гидравлическом растрескивании продуктивного пласта совершенно осуществимо, ограничивая давление перекачки в головной части скважины, первоначально до значения ниже 140 кг/см (2000 фунт/кв.дюйм).

Таким образом,как приготовление реагентного, так.и каталитического растворов и их смешивание могут быть осуществлены с традиционными полевыми ресурсами, а именно, насосами, емкостями и смесителями, причем за относительно короткий период времени.

Одной из характеристик раствора хлорида аммония является его высокая вязкость (810 сП), вследствие добавления гидроксиэтилцеллюлозы. После смешивания с раствором нитрата натрия эта вязкость понижается до 148 сП.. Другие физико-химические свойства смеси достигают промежуточных значений относительно таковых для растворов солей, причем значение рН 4,73 будет определять скорость взаимодействия при заданной температуре.

Кривая зависимости скорости генерирования азота в условиях испытаний от времени . характеризуется быстрым индукционным периодом в первые две минуты, в котором выделяются 46,4 Д от объема азота, за которым следует период более медленного вспенивания, причем выход достигает только 61,2% за следующие три минуты. Это обусловлено тем фактором, что скорость реакции прямо пропорциональна концентрациям ионов аммония и нитрита, которые превращаются в процессе выделения азота.

1777619

Качество пены, генерируемой по этому процессу, достигает значения 0,98 при атмосферных условиях, что соответствует выходу 99%.

Реологические свойства пены существенно лучше реологических свойств.генерирующей смеси. Псевдопластичность пены (n =- 0,23) выше таковой для смеси (n = 0,84), причем отношение между величинами кажущейся вязкости пены и смеси (ре и,иа ) возрастает экспоненциально с уменьшением скорости сдвига. Этот факт продемонстрирован на рисунке III, Настоящий способ обеспечивает преимущества, которые уже ожидались; повышенная скорость и эффективность выделения введенной жидкости, без утилизации, после растрескивания, систем жидкого азота или швабрования, и пониженный объем применяемой жидкости, таким обраазом понижается образование эмульсий с нефтью резервуара, Кроме того, существует преимущество, связанное с повышенной температурой вводимой жидкости, что обеспечивается экэотермичностью реакции, генерирующей азот. Предполагается, что повышенная температура является выгодной для скважин, содержащих парафинистую нефть, и что для пены достигаются значения качества более высокие, чем те, которые ожидаются при температуре пласта, В ходе операции закачивания раствора становится. необходимым осуществлять эффективное регулирование скоростей потока, особенно в связи с дозирующим насосом уксусной кислоты. Предварительные испытания могут быть проведены для наилучшего регулирования скорости реакции генерирования азота в зависимости от концентрации уксусной кислоты. Подпирающий агент должен вводиться в смесь, генерирующую пену, в смесителе при концентрации, рассчитанной для объема пены в сосуде с полым. дном.

После завершения работы открывание скважины в целях прочищения должно быть медленным и постепенным, чтобы избежать удаления подпирающего агента вблизи скважины, до тех пор, пока трещина полностью не закроется.

Из кривой стабильности пены, определенной при температуре 60 С и атмосферном давлении, следует. что полупериод ее существования составляет

65 минут.

Предполагается, что уменьшение давления пены в процессе ее выделения обес25 с растрескиванием.

1. Непрерывный способ гидравлического растрескивания с генерированием азотсодержащей пены.,на месте, включающий закачку в пласт хлорида аммония, нитрита натрия и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, перед закачкой в пласт в отдель40 ных емкостях путем добавления указанных солей к перемешиваемой воде, поддерживаемой при постоянном циркулировании с помощью воронки для добавления песка, готовят водные растворы хлорида аммония с кон центра цией 2 — 6 мол ь/л, н итрита натрия с концентрацией 6-9 моль/n,äîïoëíè.. тельно готовят водный раствор уксусной кислоты с концентрацией 40 оЬ.",/,, при этом раствор хлорида аммония загущают добавлением гидроксиэтилцеллюлозы в количестве 0,3 — 1,2 кг/м, после чего осуществляют з55

20 печит ее значительное расширение на поверхности. В зависимости от качества и объема выделенной пены может быть использована методика разрушения пены с помо цью разбрь .згивания этилового спирта, таким образом значительно уменьшается объем жидкости.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает способ гидравлического растрескивания с генерированием азотсодержащей пены на месте, причем указанный способ обеспечивает возможность значительного проникновения части расщепляющей жидкости с малой потерей жидкости и поэтому с почти нулевым осаждением потока и низким повреждением пласта. Качество образующейся пены является высоким, то есть отношение между объемом газа и объемом газа плюс объем жидкости в потоке, является высоким. Тот факт, что скорость осаждения подпирающего агента (песка) близка к нулю дает возможность избежать разделения путем осаждения между подпирающим агентом и потоком. Кроме того выМ сокое содержание газа в пенах, получаемых в настоящем изобретении, обеспечивает возможность удаления большинства жидкости из пласта после завершения обработки

Формула изобретения с одновременную закачку в скважину приготовленных загущенного раствора хлорида аммония, нитрита нат рия и водного раствора уксусной кислоты со скоростями потоков пропорционально концентрации раствора в смеси, причем. расход растворов хлорида аммония и нитрита натрия обеспечивает их эквимолярное соотношение. а расход раствора уксусной ки -лоты обеспечивает

1777619

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3 рН закачиваемой среды, равной 4,75 — 5,50, а после образования в скважине поддерживающей пены с показателем качества .0,500,98 в закачиваемый загущенный раствор хлорида аммония добавляют песок, доводя

его содержание до 0,92 кг/л закачиваемой смеси, рассчитанной как функция объема пены в условиях давления и температуры, которые достигаются в процессе работы, завершают обработкой с помощью подушки пены, выделяют введенные жидкости йутем свабирования после падения вязкости пены и вводят скважину в эксплуатацию.

2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем. что при закачке раствора хлорида аммония концентрации 6,0 моль/л и раствора нитрита натрия концентрации 9,0 моль/л

5 получают объем пены 5,0 л на каждые 100 мл закачиваемой среды через 5 мин после инициирования указанной реакции.

3. Способ поп.1, отличающийся тем, что выход пены составляет 61,2, а

10 вспениваемость 0,98, а полупериод указанной эквимолярной реакции составляет 60 мин и соотношение между объемом газа и жидким объемом пены равно 72:1.

1777619

Таблица 4

Смесь

* Вискозиметр FANN-35-А, 12 об/мин, 25 С..

Таблица 5

Показатель

Свойство

Таблица 6

Таблица 7

Ско ость оса ения см/мин т/мин

Таблица 8

Свойство

Пена

Жи кость

146

292

Таблица 9

Качество

Плотност ь (г/л)

Частицы песка мм /меш/

2,38 /8/

1,41 /12/

0,84 /20/

0 7 1 /2 (см

030 cM ) м (см мин. 0,5) с, см /мин 0,5

1,0836

0,61

4,45. 0,0666

0,0555

0,0434

1,3489

1,0

1,0

9,16

1,0448

1,0

1,0

1,74

0,98

25,02

5,06

0.00218

0.00182

0,00142

2,9

5,8

1;06

0.0384

1,1897

148

0,84

4,73

1777619

Таблица 10

Таблица 11

Давление фунт

/квдюйм

Темпе ат а

Фактор (fj сжимаемости (кг/см ) Качество пеoF

Ос ны (Г) .1,03

14,7

35,1

500

70,3

1000

105,4

1500

2000

140,6

Таблица 12

Загущен ГЭЦ-Ку-Пи-100М-Н, 100 фунт/1000 галлонов.

37,7

149

220

37,7

60,0

82,2

104,4

37,7

60,0

82,2

104,4

37,7

60,0

82,2

104,4

37,7

60,0

82,2

104,4

37,7

60,0

82,2

104,4

0,96

0,90

0,84

0,79

31.66

29,35

27,57

25.79

63,15

58,35

54,43

48,92

93,75

86,63

80,59

74,36

123,46

113,85

105,85

98,20

0,988

0,988

0,989

0,990

0,718

0,733

0,745

0,756

0,561

0,580

0,597

0,622

0,462

0,483

0,500

0.520

0,395

0,414

0;432 .0,451

1777619

Таблица 13

1777619

1О юо

Составитель Ю.Журов

Техред М.Моргентал Корректор М.Петрова

Редактор

Заказ 4132 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобрегениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Рауик кая наб., 4/5

Прг.< з.зодг:тленно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

/пены// смены

ВотАт1ои (romP

Вращение (об1мин)