Твердый пенообразующий состав для удаления жидкости из скважин и способ его получения

 

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для удаления высокоминерализованных пластовых вод и их смесей с газоконденсатом из низкодебитных газовых и газоконденсатных скважин. Твердый пенообразующий состав для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин содержит порошкообразную основу КССБ, поверхностно-активные вещества на основе алкилфенола, пластифицирующую и облегчающую добавки. В качестве пластифицирующей добавки состав содержит тартрат аммония. В качестве облегчающей добавки состав содержит карбонат натрия. Соотношение карбоната натрия и тартрата аммония составляет 1:1-1:25 при общем соотношении компонентов, мас.%: порошкообразная основа КССБ 39 - 49, поверхностно-активное вещество ПАВ на основе алкилфенола 50 - 60, тартрат аммония 0,5 - 0,95, карбонат натрия 0,05 - 0,5. Способ получения твердого пенообразующего состава включает перемешивание в мешалке до получения однородной массы состава, содержащего порошкообразную основу КССБ, поверхностно-активное вещество ПАВ на основе алкилфенола, пластифицирующую и облегчающую добавки и формирование стержней из этой массы. Мешалку загружают предварительно измельченным поверхностно-активным веществом на основе алкилфенола. Нагревают до температуры, большей температуры плавления этого вещества, не прекращая перемешивания. Добавляют порошкообразную основу КССБ. Перемешивают до получения однородной массы. Затем добавляют пластифицирующую и облегчающую добавки. Формирование стержней осуществляют после нагревания состава до температуры, при которой выделяется газ. Заливают массу в пресс-форму и отверждают ее при охлаждении. Технический результат: эффективное удаление высокоминерализованных пластовых вод и их смесей с газоконденсатом из скважин. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для удаления высокоминерализованных пластовых вод и их смесей с газоконденсатом из низкодебитных газовых и газоконденсатных скважин.

Известен состав для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, содержащий порошкообразную основу (КССБ), поверхностно-активные вещества на основе алкилфенола, пластифицирующую и облегчающую добавки [SU, авт. свид. N 1710705, МПК E 21 B 43/00 от 04.08.89 г.].

Недостаток данного состава состоит в том, что он обеспечивает удаление только конденсационных и опресненных пластовых вод с минерализацией до 200-210 мг-экв./л. Однако на подавляющем большинстве газовых и газоконденсатных месторождений скважины обводняются высокоминерализованными пластовыми водами, содержащими до 2000-3000 мг-экв./л и более растворенных солей, для удаления которых данный состав не предназначен. Кроме того, состав имеет довольно высокую скорость растворения, составляющую порядка 17-23 г в час при комнатной температуре. Это приводит к образованию перенасыщенного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) в короткий промежуток времени с последующим залповым выбросом практически всего реагента с первыми же порциями удаляемой жидкости, в то время как основной ее объем без ПАВ остается в скважине. Это приводит к необходимости частого повторения операций по вводу ПАВ даже при удалении опресненных вод, что удорожает процесс и повышает его трудоемкость.

Известен способ получения твердого пенообразующего состава, включающий перемешивание в мешалке до получения однородной массы состава, содержащего порошкообразную основу - конденсированную сульфитно-спиртовую барду (КССБ), поверхностно-активное вещество ПАВ на основе алкилфенола, пластифицирующую и облегчающую добавки, и формирование стержней из этой массы [SU, авт. свид. N 1710705, МПК E 21 B 43/00 от 04.08.89 г.].

Недостатком данного способа является низкая эффективность выноса высокоминерализованных вод из скважин. При взаимодействии с высокоминерализованной водой происходит высаливание анионактивного компонента, который при наличии ионов кальция и магния образует не растворимые в воде кальциевые и магниевые мыла, что резко ухудшает пенообразование и приводит к снижению концентрации ПАВ в водной среде.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности выноса высокоминерализованных пластовых вод и их смесей с газоконденсатом из скважин.

Поставленная задача решается благодаря тому, что твердый пенообразующий состав для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, содержащий порошкообразную основу КССБ, поверхностно-активные вещества на основе алкилфенола, пластифицирующую и облегчающую добавки, в качестве пластифицирующей добавки содержит тартрат аммония, в качестве облегчающей добавки содержит карбонат натрия при соотношении компонентов, мас.%: порошкообразная основа КССБ 39-49, поверхностно-активное вещество ПАВ 50-60, тартрат аммония 0,5-0,95, карбонат натрия 0,05-0,5. Поставленную задачу решают также благодаря тому, что в способе получения твердого пенообразующего состава, включающем перемешивание в мешалке до получения однородной массы состава, содержащего порошкообразную основу КССБ, поверхностно-активное вещество ПАВ на основе алкилфенола, пластифицирующую и облегчающую добавки, и формирование стержней из этой массы, мешалку загружают предварительно измельченным поверхностно-активным веществом на основе алкилфенола, нагревают до температуры, большей температуры плавления этого вещества, не прекращая перемешивания, добавляют порошкообразную основу КССБ и перемешивают до получения однородной массы, затем добавляют пластифицирующую и облегчающую добавки, а формирование стержней осуществляют после нагревания состава до температуры, при которой из него выделяется газ, заливают массу в пресс-форму и отверждают ее при охлаждении.

Применение смеси тартрата аммония и карбоната натрия дает возможность формирования микроячеистой пористой структуры состава в процессе изготовления стержней. При такой технологии изготовления стержням обеспечивают микропористую структуру с закрытым типом пор, не проницаемую для насыщения стержней жидкостью при внешнем давлении до 10 МПа и более.

При содержании КССБ в составе менее 39% плотность пенообразующего состава выше плотности пластовых вод, поэтому стержни из такого состава будут тонуть в удаляемой жидкости. При содержании КССБ свыше 49% пенообразующая способность состава ухудшается, осложняется процесс изготовления стержней из-за чрезмерного повышения вязкости расплава предлагаемого состава. При содержании ПАВ в составе менее 50% снижаются пенообразующие свойства состава и, соответственно, вынос жидкости; стержни при этом плохо формируются и имеют неоднородную рыхлую структуру. При содержании ПАВ в составе более 60% плотность стержней выше плотности удаляемой жидкости.

Применение тартрата аммония и карбоната натрия способствует формированию микроячеистой пористой структуры твердого пенообразующего состава. Поэтому содержание тартрата аммония (0,5-0,95%) и карбоната натрия (0,05-0,5%) выше или ниже указанных соотношений затрудняет формирование микроячеистой пористой структуры.

Поверхностно-активное вещество на основе алкилфенола (ПАВ) перед загрузкой в термостатическую мешалку измельчают до кусков или стружки (для ускорения плавления), а затем нагревают в мешалке до температуры плавления (43-45^oC) или несколько выше. После расплавления всего ПАВ включают мешалку и, не прекращая перемешивания, постепенно добавляют порошкообразную основу КССБ. Непрерывное перемешивание необходимо для предотвращения комкования КССБ в составе. Затем (после предварительного смешивания между собой) вводят добавки. При такой последовательности ввода компонентов достигается наиболее однородное распределение их в объеме состава, получаемого для формовки стержней.

Формовка стержней только после начала выделения газа необходима для обеспечения низкой плотности состава за счет выделившегося газа во всем объеме приготовленной массы. Немедленная формовка стержней после начала выделения газа и быстрое отверждение их охлаждением необходимы для предотвращения выделения газа из объема состава в свободную фазу. Только при такой последовательности выполнения операций и при максимально коротких сроках отверждения сформированные стержни имеют мелкоячеистую пористую структуру закрытого типа за счет защемления пузырьков газа во всем объеме.

Способ осуществляют следующим образом. В термостатируемую шнековую мешалку загружают, например, 60% (0,75 г) предварительно измельченного ПАВ, мешалку нагревают до температуры плавления ПАВ (43-45^oC или несколько выше). А затем при непрерывном помешивании постепенно добавляют 39% КССБ (0,4875 г). Перемешивание компонентов производят до получения однородной массы в течение 5-7 мин, после чего, не прекращая перемешивания, добавляют смесь 0,05% (0,000625 г) карбоната натрия (облегчающая добавка) и 0,95% (0,011875 г) тартрата аммония (пластифицирующая добавка). Нагревают полученную массу до 65-68^oC и после выделения газа формируют стержни, заливая массу в пресс-форму и отверждая ее при охлаждении.

Для оценки эффективности выноса жидкости приготовленный стержень плотностью 995 кг/м³ вводят в модель скважины, заполненной жидкостью с минерализацией выше 2000 мг-экв./л и более растворенных солей и содержащей 50% газоконденсата. Скорость растворения твердого пенообразующего состава составляет 1,25 г/час, время полного растворения стержня - 60 мин, объем вынесенной жидкости за 30 мин барботирования газа через модель скважины составляет 50 мл, а степень выноса жидкости за то же время составила 20%.

Компонентный состав и результаты исследований твердого пенообразующего состава приведены в таблице 1.

Конкретные примеры пенообразующего состава, представленные в таблице, охватывают предельные и запредельные соотношения компонентов.

Твердый пенообразующий состав обладает плотностью в пределах 855-1010 кг/м³, зависящей от соотношения компонентов, причем плотность состава ниже плотности удаляемых минерализованных пластовых вод, плотность которых свыше 1100 кг/м³. Благодаря замедленной растворимости состава и низкой скорости диффузии молекул ПАВ в направлении, противоположном потоку газа, растворение состава и насыщение жидкости пенообразователем до минимально необходимой для пенообразования концентрации происходит в ограниченном объеме жидкости вблизи верхней границы раздела "жидкость-газ", после чего происходит вспенивание и вынос этого объема из скважины. Понижение концентрации пенообразователя в оставшемся слое жидкости восполняется за счет дальнейшего его растворения с последующим выносом следующего микрообъема жидкости и так далее, до полного удаления жидкости или полного расходования пенообразователя.

Твердый пенообразующий состав по наиболее близкому техническому решению предназначен для удаления минерализованных пластовых вод и их смесей из газовых и газоконденсатных скважин и обладает высокой скоростью растворения. При использовании этого состава в скважинах с высокоминерализованными пластовыми водами вынос жидкости крайне затруднен. Заявляемый твердый пенообразующий состав предназначен для удаления высокоминерализованных пластовых вод. Стержни, формируемые из предлагаемого состава, имеют плотность ниже плотности удаляемых пластовых вод. Предлагаемый состав имеет замедленную скорость растворения, составляющую 1,3-2,5 г в час, что также влияет на вынос жидкости из скважин. Из таблицы видно, что вынос жидкости с применением предлагаемого твердого пенообразующего состава достигает более 70%, а при наличии газового конденсата вынос снижается и составляет 29-30%, тогда как состав по наиболее близкому техническому решению в таких условиях вообще не работает. Поэтому предлагаемый состав возможно применять для удаления высокоминерализованных вод из газовых и газоконденсатных скважин.

Формула изобретения

1. Твердый пенообразующий состав для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, содержащий порошкообразную основу КССБ, поверхностно-активные вещества на основе алкилфенола, пластифицирующую и облегчающую добавки, отличающийся тем, что в качестве пластифицирующей добавки состав содержит тартрат аммония, в качестве облегчающей добавки содержит карбонат натрия при соотношении компонентов, мас.%: Порошкообразная основа КССБ - 39 - 49 Поверхностно-активное вещество ПАВ на основе алкилфенола - 50 - 60 Tартрат аммония - 0,5 - 0,95 Карбонат натрия - 0,05 - 0,5 2. Способ получения твердого пенообразующего состава, включающий перемешивание в мешалке до получения однородной массы состава, содержащего порошкообразную основу КССБ, поверхностно-активное вещество ПАВ на основе алкилфенола, пластифицирующую и облегчающую добавки, формирование стержней из этой массы, отличающийся тем, что мешалку загружают предварительно измельченным поверхностно-активным веществом на основе алкилфенола, нагревают его до температуры, большей температуры плавления этого вещества, не прекращая перемешивания, добавляют порошкообразную основу КССБ и перемешивают до получения однородной массы, затем добавляют пластифицирующую и облегчающую добавки, а формирование стержней осуществляют после нагревания состава до температуры, при которой из него выделяется газ, заливают массу в пресс-форму и отверждают ее при охлаждении.

РИСУНКИ

Рисунок 1