Гидрофобная эмульсия

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к многоцелевым технологическим жидкостям, и может быть использовано при первичном и вторичном вскрытии, гидроразрыве пласта, блокировке наиболее проницаемых участков продуктивного и водоносного пластов, глушении и консервации скважин, в качестве надпакерной жидкости в условиях комплексного воздействия высоких температур, давления и содержании кислых газов. Гидрофобная эмульсия, включающая углеводородную и водную фазы, содержит, об.%: в качестве водной фазы - водно-аммиачный раствор смеси одно- и двухвалентной солей азотной кислоты 57,0-70,0, дополнительно - аминоспирт 0,1-5,0, в качестве углеводородной фазы - компаунд из отработанных автомобильных масел остальное. Состав является универсальным по назначению, не содержит твердой фазы и может быть использован на любом нефтяном или газовом месторождении. Техническим результатом является повышение устойчивости к комплексному термобарическому воздействию и агрессии кислых газов, снижение коррозийной активности, защита подземного оборудования от водородного охрупчивания. 2 табл.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к многоцелевым технологическим жидкостям, и может быть использовано при первичном и вторичном вскрытии, гидроразрыве пласта, блокировке наиболее проницаемых участков продуктивного и водоносного пластов, глушении и консервации скважин, в качестве надпакерной жидкости в условиях комплексного воздействия высоких температур, давления и содержании кислых газов.

Известен ряд технических решений по созданию рецептур технологических жидкостей на основе гидрофобных эмульсий. Так, в а.с. СССР №1629308, МПК 5 С 09 К 7/02 «Инвертная эмульсия для глушения и заканчивания скважин» приведены эмульсионные растворы со значительным количественным содержанием твердой фазы, соизмеримым с углеводородной. Несмотря на это, они имеют сравнительно низкую плотность. По своей природе системы, содержащие твердую фазу, являются седиментационно-неустойчивыми. Твердая фаза под комплексным термобарическим воздействием и влиянием кислых газов будет выпадать в осадок на забое скважины, снижая тем самым проницаемость призабойной зоны пласта. По мере седиментации произойдет изменение агрегатного состояния всей системы - расслоение эмульсии. Водная фаза состава, представленная раствором хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, не содержит ингибитора коррозии, что приведет в случае расслоения эмульсии к интенсивному коррозионому износу и водородному охрупчиванию подземного оборудования.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является жидкость глушения нефтегазовой скважины пат. РФ №2190657, МПК 7 С 09 К 7/06. К недостаткам жидкости глушения следует отнести низкую плотность и термостойкость (до 90°С), отсутствие нейтрализатора кислых газов, высокую коррозионную активность и охрупчивание металла при расслоении эмульсии.

Задачей изобретения является разработка рецептуры гидрофобной эмульсии, не содержащей твердой фазы, устойчивой к комплексному термобарическому воздействию и агрессии кислых газов, имеющей низкую коррозионную активность, защищающей подземное оборудование от водородного охрупчивания и обладающей нейтрализующей способностью по отношению к сероводороду и углекислому газу.

Для достижения поставленной задачи гидрофобная эмульсия наряду с углеводородной и водной фазами содержит водорастворимый органический нейтрализатор сероводорода и углекислого газа из класса аминоспиртов при следующем соотношении компонентов, об.%:

Водная фаза	57,0-70,0
Аминоспирт	0,1-5,0
Углеводородная фаза	остальное

Приготовление гидрофобной эмульсии заключается в диспергировании водной фазы и углеводородной с добавлением необходимого количества нейтрализатора кислых газов. Следует учитывать, что при увеличении концентрации водной фазы выше 70 об.% электро- и термостабильность эмульсии резко снижаются вплоть до разрушения в течение 2-х часов при температуре 90°С. Увеличение концентрации аминоспирта выше 5,0 об.% аналогично влияет на стойкость эмульсии к разрушению.

Для приготовления гидрофобной эмульсии в качестве углеводородной фазы используется компаунд из отработанных автомобильных масел (УВК), имеющий следующие характеристики: плотность 890-910 кг/м³, содержание воды/механических примесей ≤4,0/0,2% мас., Т_кип ≥150°С, Т_всп ≥120°C, динамическая вязкость при 25°С≥50 мПа·с. Водная фаза предлагаемой гидрофобной эмульсии представляет собой водно-аммиачный раствор смеси одно- и двухвалентной солей азотной кислоты (ЖБТФА) и имеет плотность до 1600 кг/м³. В качестве нейтрализатора кислых газов используется аминоспирт, например диэтаноламин.

Пример. Необходимо приготовить гидрофобную эмульсию (табл. 1), не содержащую твердой фазы и обладающую нейтрализующей способностью по отношению к кислым газам. Для этого готовится водная фаза посредством растворения солей азотной кислоты в водном растворе аммиака, Далее расчетное количество ЖБТФА диспергируется в УВК и добавляется до 5,0 об.% аминоспирта, например, диэтаноламин (ДЭА) по ТУ 6-02-2652-91.

Контроль технологических параметров приготовленных составов осуществляли согласно стандартным методикам контроля качества буровых растворов (табл. 2). Испытание коррозионной активности и устойчивости к комплексному термобарическому воздействию проводили в среде пластового флюида Астраханского ГКМ, содержащего 25% сероводорода и 20% углекислого газа. Продолжительность испытаний составляла 30 суток при температуре 95°С и давлении 6,5 МПа. Для определения коррозионного воздействия использовали плоские образцы-свидетели, изготовленные из стали Ст.20. Скорость коррозии рассчитывали по формуле 1:

где U _кор. - скорость коррозии, мм/год;

Δm - потеря массы образца, г;

S - площадь поверхности образца, см;

t - время экспонирования, ч.

Для оценки водородного охрупчивания стали по величине остаточной пластичности использовали проволочные образцы диаметром 2,5 мм из проволоки СВ08А. Величину остаточной пластичности определяли по формуле 2:

где Q - величина остаточной пластичности,%;

n - число гибов проволочных образцов после испытания;

n₀ - исходное число гибов.

Предлагаемая гидрофобная эмульсия может быть использована на любом нефтяном или газовом месторождении в различных технологических процессах, в частности при борьбе с поступлением воды к забою скважины, негерметичностью подземного оборудования, при проходке глинистых и рапоносных горизонтов, заканчивании и глушении скважин.

Главным критерием при создании гидрофобной эмульсии была устойчивость ее к агрессивному воздействию кислых газов и возможность их нейтрализации в условия высоких пластовых температуры и давления.

Достоинством гидрофобной эмульсии является отсутствие в ее составе твердой фазы, которая отрицательно влияет на проницаемость продуктивного коллектора, а при седиментации приводит к снижению плотности технологической жидкости, прихвату труб и другим видам осложнений.

Преимуществом выбранной в качестве углеводородной основы смеси отработанных автомобильных масел являются хорошие эмульгирующие свойства, наличие в составе автомобильных масел ингибиторов коррозии, антиокислительных, депрессорных и полимерных присадок, что позволяет отказаться от дополнительных закупок дорогостоящих реагентов. Кроме того, решается вопрос повторного использования отходов производства внутри предприятия, что является экономически и экологически выгодным.

Использование разработанной гидрофобной эмульсии позволяет решать широкий круг задач от заканчивания до ремонта скважин, используя одну, универсальную по назначению, технологическую жидкость.

Таблица 1
№	Состав гидрофобной эмульсии, об. %
ЖБТФА	УВК	ДЭА
1	70,0	30,0	0
2	65,0	35,0	0
3	60,0	40,0	0
4	69,9	30,0	0,1
5	64,9	35,0	0,1
6	59,9	40,0	0,1
7	69,3	29,7	1,0
8	64,4	34,7	1,0
9	59,4	39,6	1,0
10	67,9	29,1	3,0
11	63,1	34,0	3,0
12	58,2	38,8	3,0
13	66,5	28,5	5,0
14	61,8	33,3	5,0
15	57,0	38,0	5,0
	Прототип: патент РФ №2190657
16	ДТ - 26, CaCl2 - 70, Нефтенол НЗ - 4 (% об.)
17	ДТ - 34, CaCl2 - 62, Нефтенол НЗ - 4 (% об.)

Примечание: отклонение концентрации реагентов от указанных в таблице приводит к расслоению эмульсии.

Таблица 2
№	Плотность, кг/м3	Вязкость динамическая при 25/95°С, мПа*с	Электростабильность, В	Фильтрация, см3 30 мин.	Скорость коррозии, мм/год	Остаточная пластичность, %
1	1387	5770/1020	330	0	0,00181	100
2	1352	4870/1010	400	0	0,00119	100
3	1316	2430/870	460	0	0,00156	100
4	1386	5760/1010	326	0	0,00190	100
5	1351	4860/1000	394	0	0,00122	100
6	1315	2420/870	460	0	0,00220	100
7	1384	5740/990	310	0	0,00198	100
8	1349	4760/980	380	0,5	0,00152	100
9	1314	2400/860	450	1,0	0,00142	100
10	1378	5550/960	280	1,0	0,00252	100
11	1344	4340/840	340	2,0	0,00245	100
12	1309	2280/820	360	4,0	0,00221	100
13	1372	4520/780	240	4,5	0,00385	100
14	1338	3860/640	280	6,0	0,00306	100
15	1305	1980/620	290	9,0	0,02540	100
16	1168	Вязкость условная, с 36	400	Нет данных
17	1128	Вязкость условная, с 26	440

Гидрофобная эмульсия, включающая водную и углеводородную фазы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водорастворимый органический нейтрализатор кислых газов из класса аминоспиртов, водная фаза содержит водно-аммиачный раствор смеси одно- и двухвалентной солей азотной кислоты, а в качестве углеводородной фазы используют компаунд из отработанных автомобильных масел при следующем соотношении компонентов, об.%:

Водная фаза	57,0-70,0
Аминоспирт	0,1-5,0
Углеводородная фаза	Остальное