Эмульсионный состав для глушения газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области эксплуатации и ремонта скважин, и может быть использовано в качестве жидкости глушения скважин. Технический результат заключается в разработке устойчивого термостойкого эмульсионного состава для глушения газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин при проведении ремонтно-восстановительных работ, особенно в условиях аномально низких пластовых давлений, путем увеличения вязкости состава, его структурно-механических свойств, тиксотропной структуры и уменьшения фильтрации до нулевых значений при нормальных условиях, при повышении пластовой температуры до 80^oС фильтрация должна составить не более 4 см³/30 мин. Эмульсионный состав для глушения газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин содержит газоконденсат, эмульгатор - эмультал, наполнитель - алюмосиликатные микросферы АСМ, минерализованную воду и дополнительно в качестве термостабилизатора - гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11Н при соотношении компонентов, мас.%: газоконденсат 25,0 - 30,0; эмультал 4,5 - 5,0; АСМ 15,0 - 20,0; ГКЖ-11Н 2,5 - 3,0; минерализованная вода 42,0 - 53,0. 2 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области эксплуатации и ремонта скважин, и может быть использовано в качестве жидкости глушения скважин.

Известна жидкость глушения скважин, содержащая воду, наполнитель (лигнин), щелочь, нефтепродукт, этилендиамин (А.С. СССР 1175951, 1985).

Недостатком этой жидкости являются высокая фильтрация, недостаточная вязкость, низкая тиксотропия, вследствие чего после глушения скважины происходит ухудшение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пласта, что недопустимо при проведении ремонтных работ, особенно в условиях аномально низких пластовых давлений.

Известная эмульсия, включающая газоконденсат, конденсированную сульфит-спиртовую барду (КССБ), хлорид кальция (СаСl₂), углекислый натрий (Nа₂СО₃), карбамид, химически осажденный мел и воду (патент РФ 2168003, МПК7, Е 21 В 43/12, 2001).

Одним из главных недостатков этого эмульсионного состава является то, что данная эмульсия не будет устойчивой при пластовых температурах 60-80^oС, так как в качестве эмульгатора используется конденсированная сульфит-спиртовая барда, не обладающая высокими эмульгирующими свойствами. Кроме того, эмульсия в своем составе содержит химически осажденный мел, и после глушения скважины необходимо проведение кислотной обработки прискважинной зоны пласта (ПЗП).

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является облегченная инвертная дисперсия, содержащая углеводородную жидкость, алюмосиликатные микросферы, ПАВ и воду [Патент РФ 2176261, МПК7 C 09 K 7/06, 2001] при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углеводородная жидкость - 20,0-52,0 Алюмосиликатные микросферы - 2,0-30,0 ПАВ - 0,5-0,3 Вода - 77,5-17,7 Недостатками данной дисперсии являются низкая термостабильность, высокая фильтрация в пластовых условиях и невозможность использования ее при глушении скважин с пластовой температурой 60,0-80,0^oC.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности глушения скважин при сохранении (ФЕС) пород-коллекторов.

Технический результат при создании изобретения заключается в разработке устойчивого термостойкого эмульсионного состава для глушения скважин при проведении ремонтно-восстановительных работ, особенно в условиях АНПД, путем увеличения вязкости состава, его структурно-механических свойств, тиксотропной структуры и уменьшения фильтрации до нулевых значений при нормальных условиях; при повышении пластовой температуры до 80^oС фильтрация должна составить не более 4 см³/30 мин.

Поставленная задача и технический результат достигается тем, что известный эмульсионный состав для глушения газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин, включающий газоконденсат, эмульгатор - эмультал, минерализованную воду и наполнитель - алюмосиликатные микросферы АСМ, в отличие от прототипа содержит в себе дополнительно, в качестве термостабилизатора, гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11Н, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Газоконденсат - 25,0-30,0 Эмультал - 4,5-5,0 АСМ - 15,0-20,0 ГКЖ-11Н - 2,5-3,0
Минерализованная вода - 42,0-53,0
Сравнительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый эмульсионный состав отличается от известного тем, что в качестве термостабилизатора он содержит гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость на бесспиртовой водно-щелочной основе (ГКЖ-11Н). В результате фильтрация в нормальных условиях отсутствует, в пластовых условиях она составляет не более 4 см³/30 мин, эмульсия устойчивая, термостойкая, а коэффициент восстановления проницаемости пород-коллекторов после промывки, вызова притока и освоения скважины составляет более 90%.

В предлагаемой эмульсии состав ингредиентов в заявляемом соотношении позволяет получить жидкость глушения с удовлетворительными технологическими параметрами.

Взаимное влияние компонентов друг на друга, их синэргетическое действие в данном составе позволяет за счет минимальной фильтрации, даже при высоких температурах в пластовых условиях, восстанавливать первоначальную проницаемость.

В заявляемом эмульсионном составе в качестве термостабилизатора использован бесспиртовый водно-щелочной раствор гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-11Н, выпускаемой Новочебоксарским ОАО "Химпром", по ТУ 2229-276-05763441-99.

Техническая характеристика ГКЖ-11Н приведена в табл.1.

Одним из важных факторов, определяющих целесообразность применения гидрофобизирующей жидкости для повышения термостойкости предлагаемого эмульсионного состава, является способность этого реагента образовывать нерастворимые в воде и масле тонкодисперсные осадки при реакции с поливалентными солями (в нашем случае - с хлоридом кальция). Образующийся осадок может выполнять роль дополнительного "бронирующего" элемента.

В заявляемом составе алюмосиликатные микросферы выполняют роль понизителя плотности, кроме того, являются структурообразователями и участвуют в создании непроницаемой фильтрационной корки, защищающей пласт от загрязнения.

Для экспериментальной проверки эмульсионного состава, предлагаемого в качестве жидкости глушения, были приготовлены эмульсионные составы с различным содержанием ингредиентов (табл.2).

Технология приготовления эмульсионного состава.

Сначала готовят минерализованную воду, растворяя в воде необходимое количество хлорида кальция. Содержание хлорида кальция должно быть не менее 10%, так как с уменьшением минерализации дисперсной фазы термостойкость эмульсии падает.

Затем готовят углеводородный компонент путем перемешивания газоконденсата с расчетным количеством эмультала и кремнийорганической жидкости.

После приготовления минерализованной воды и углеводородного компонента приливают водный раствор соли к углеводородному компоненту и перемешивают на миксере в течение 30 мин. Затем в полученную эмульсию вводится необходимое количество алюмосиликатных микросфер и перемешивание продолжается еще 30 мин.

Замер основных параметров полученной эмульсии производится на стандартных приборах.

Содержание в составе эмульсии газоконденсата в количестве менее 25% нецелесообразно, так как проявляется влияние электростатических сил отталкивания и снижение скорости адсорбции эмульгатора в межфазном слое, что делает эмульсию менее устойчивой. При этом полученные параметры не удовлетворяют скважинным условиям.

Содержание в составе эмульсии газоконденсата более 30% нецелесообразно, так как увеличивается ее стоимость без улучшения свойств эмульсии, а также увеличивается пожароопасность ввиду снижения температуры вспышки. При большой концентрации газоконденсата затрудняется адсорбция эмульгатора из него на поверхность и снижается сила адсорбции.

При концентрации эмультала в эмульсии менее 4,5% получаются неустойчивые эмульсии, так как взятого количества эмульгатора недостаточно для того, чтобы образовать на капельках электролита сплошной защитный слой адсорбированных молекул эмульгатора. Часть поверхности остается без защитного слоя и со временем молекулы коагулируют, в конечном итоге эмульсия разрушается.

Содержание в составе эмульсии эмульгатора в количестве более 5% нецелесообразно, так как получится очень вязкая нетекучая эмульсия, практическое применение которой затруднено, к тому же увеличиваются энергетические затраты на перекачку по трубам.

При содержании алюмосиликатных микросфер менее 20% плотность эмульсии получится близкой к единице, что не желательно при глушении скважин в зонах АНПД.

При увеличении содержания алюмосиликатных микросфер в эмульсии больше 20% вязкость эмульсии сильно возрастает, что делает ее нетехнологичной, при этом плотность эмульсии снижается незначительно. Следовательно, увеличение АСМ в составе более 20% нецелесообразно.

В эмульсионном составе для глушения скважин в качестве термостабилизатора предложена гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость ГКЖ-11Н. При концентрации ГКЖ-11Н менее 2,0% уменьшается термостабильность эмульсии, фиксируемая по снижению величины пробоя до 200-300 В.

Оптимальное содержание ГКЖ-11Н для увеличения термостабильности эмульсии составляет 2,5-3,0%, при этом величина пробоя составляет 600-700 В.

Содержание в эмульсионном составе ГКЖ-11Н более 3,0% нецелесообразно из-за возрастания стоимости эмульсии, связанной с повышенным расходом реагентов. Заметного улучшения технологических параметров при этом не наблюдается.

Наилучшие параметры у составов 2 и 3 (табл.2).

Указанные свойства предлагаемого эмульсионного состава (низкая фильтрация в пластовых условиях, высокие регулируемая вязкость, структурно-механические и тиксотропные свойства) позволяют использовать его в качестве жидкости глушения при проведении капитального ремонта скважин, особенно в условиях аномально низкого пластового давления.

Приготовление эмульсионного состава и технология работ на скважине заключаются в следующем.

В чанке агрегата ЦА-320 готовится минерализованная вода путем растворения необходимого количества хлорида кальция (СаСl₂).

Во втором чанке агрегата ЦА-320 готовится углеводородный компонент состава путем перемешивания газоконденсата с расчетным количеством эмультала и кремнийорганической жидкости.

Производится смешение углеводородного компонента с минерализованной водой и перемешивание в течение 30 мин. Затем в полученную эмульсию вводится необходимое количество микросфер и перемешивание продолжается 30 мин.

Перед проведением работ допускают НКТ до нижних отверстий интервала перфорации продуктивного пласта и производят прямую промывку скважины в полуторакратном объеме НКТ. Затем через НКТ при открытой затрубной задвижке эмульсионный состав продавливается до башмака НКТ и в затрубное пространство в расчете перекрытия составом всего интервала перфорации и выше. Объем эмульсионного состава для блокирующей пачки составляет 5,0-10,0 м³.

Формула изобретения

Эмульсионный состав для глушения газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин, включающий газоконденсат, эмульгатор - эмультал, минерализованную воду и наполнитель - алюмосиликатные микросферы АСМ, отличающийся тем, что дополнительно, в качестве термостабилизатора, состав содержит гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11Н при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Газоконденсат - 25,0-30,0
Эмультал - 4,5-5,0
АСМ - 15,0-20,0
ГКЖ-11Н - 2,5- 3,0
Минерализованная вода - 42,0-53,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2