Сухая смесь для приготовления жидкости глушения
Владельцы патента RU 2753299:
Акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (АО "СевКавНИПИгаз") (RU)
Изобретение относится к газодобывающей промышленности, в частности к сухим смесям для приготовления жидкости глушения, используемой при капитальном ремонте газовых, газоконденсатных скважин, в том числе при низких климатических температурах до минус 45°С. Технический результат: получение неслеживающейся, некомкующейся, обладающей высокой стабильностью при хранении смеси и жидкости глушения, приготовленной из указанной смеси, с улучшенными противофильтрационными свойствами и с минимальным воздействием на проницаемость призабойной зоны пласта; обеспечение возможности регулирования плотности жидкости глушения; сокращение времени и упрощение технологии приготовления жидкости глушения с одновременном обеспечением высокой технологичности жидкости глушения из недефицитных реагентов; сокращение сроков освоения скважин; возможность использования жидкости глушения при низких климатических температурах до минус 45°С; расширение ассортимента реагентов; снижение транспортных расходов. Сухая смесь для приготовления жидкости глушения содержит биополимер «Биоксан», горчичный порошок и протеиновую модифицирующую добавку «ЭСТ» при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: биополимер «Биоксан» 8,27-14,43, горчичный порошок 81,08-90,23, протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» 1,22-6,31. Сухая смесь для приготовления жидкости глушения может дополнительно содержать кальций хлористый до 25 кг на 1 кг сухой смеси. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 16 пр.
Изобретение относится к газодобывающей промышленности, в частности к сухим смесям для приготовления жидкости глушения, используемой при капитальном ремонте газовых, газоконденсатных скважин, в том числе при низких климатических температурах до минус 45°С.
Анализ существующего уровня техники показал следующее:
- известна основа жидкости глушения и заканчивания скважин при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Формиат щелочного металла | 90 - 95 |
| Реагент-стабилизатор | 5-10 |
(см. патент РФ №2206722 от 03.09.2001 г. по кл. Е21В 43/12, опубл. 20.06.2003 г.).
В качестве реагента-стабилизатора основа содержит соединения из класса полисахаридов, например карбоксиметилцеллюлозу, оксиэтилцеллюлозу, карбоксиметилированный крахмал; соединения из класса акриловых полимеров, например унифлок. Дополнительно основа может содержать бромистый натрий или карбонат кальция.
Недостатком указанной основы жидкости для глушения и заканчивания скважин является следующее. Жидкость глушения, приготовленная на данной основе обладает высокой плотностью, что обусловлено содержанием в рецептуре основы формиата щелочного металла в указанном количественном соотношении. Указанное ограничивает область применения, и не позволит использовать ее в условиях аномально низких пластовых давлений. Жидкость глушения, приготовленная на вышеуказанной основе (без утяжелителя), несмотря на низкий показатель водоотдачи 1 см3/за 30 мин, 5 см3/за 30 мин, имеет достаточно высокий показатель условной вязкости 120-300 с, что делает ее трудно прокачиваемой, а весь процесс глушения нетехнологичным. При низких же значениях показателей условной вязкости 47-85 с, значение показателя водоотдачи достигает 12 см3/за 30 мин, что в свою очередь может привести к значительному загрязнению призабойной зоны продуктивного пласта. Кроме того, использование карбоната кальция в основе жидкости глушения осложняет процесс освоения скважины. При освоении скважины извлечение жидкости глушения, приготовленной на данной основе, закольматировавшей пласт, может быть проведено только при высоком давлении деблокирования, что неприемлемо для скважин с низкими пластовыми давлениями. После проведения работ произойдет снижение продуктивности скважин. Бромиды и формиаты являются достаточно дорогостоящими реагентами, что также приведет к повышенным затратам при проведении глушения скважины;
- известна основа бескальциевой жидкости для глушения скважин, содержащая смесь минеральных солей, в том числе соль натрия. В качестве соли натрия основа содержит натрий азотнокислый, а в качестве второй соли смеси содержит аммоний азотнокислый в соотношении с натрием азотнокислым от 1:1 до 1:2 (см. патент РФ №2470060 от 02.08.2011 по кл. С09К 8/42, опубл. 20.12.2012 г.).
Основа дополнительно может содержать тиосульфат натрия в количестве от 5 до 33,3 мас. % от смеси всех компонентов, или уротропин, или моноэтаноламин, или тиосульфат натрия в количестве от 0,5 до 0,7 мас. % от смеси всех компонентов, или натрий хлористый в количестве от 5,5 до 6,4 мас. % от смеси всех компонентов.
Согласно данным описания возможно приготовление растворов на данной основе плотностью не менее 1,35 г/см для глушения скважин с повышенным пластовым давлением, при этом максимальная температура кристаллизации жидкости достигает минус 35°С. Во избежание повреждения коллекторских свойств пласта жидкость глушения должна обладать низкой скоростью фильтрации. Отсутствие полимерного реагента не обеспечивает необходимых показателей водоотдачи. Применение в скважинах с аномально низкими пластовыми давлениями при низких климатических температурах до минус 40°С такой жидкости неэффективно, а при использовании солевых растворов освоение скважин будет сопровождаться длительным выводом на режим;
- известна смесь привитых сополимеров для использования в качестве добавки в химических материалах, а также при освоении, эксплуатации, комплектации подземных месторождений нефти и природного газа и в случае глубоких скважин на основе отличающихся друг от друга основ для прививки. Смесь привитых сополимеров включает в качестве компонентов, по крайней мере, один представитель ряда бурого угля, кокса бурого угля, лигнита и производного бурого угля, по крайней мере, один представитель ряда природных полиамидов и отличающиеся друг от друга винил содержащие соединения. Основу для прививки выбирают из, по крайней мере, одного представителя бурого угля, кокса бурого угля, лигнита и производного бурого угля, такого как танины и/или такого производного полифенолов, как лигносульфонат, или полиамидного компонента. Пригодными полиамидными компонентами являются природные полиамиды, предпочтительно казенны, желатины и коллагены, костные клеи, альбумины крови, соевые протеины и продукты их расщепления, образующиеся путем окисления, гидролиза или деполимеризации, а также смеси из них. В качестве компонента для прививки используют как представителей ряда бурого угля, кокса бурого угля, лигнита, производного бурого угля и природные полиамиды, так и винилсодержащие соединения в их О-, S-, Р- и N-формах и стиролы, которые могут быть в сульфированной форме или как привитой продукт. Привитой продукт получают прививкой винилсодержащего соединения к, по крайней мере, одному представителю ряда природных полиамидов или их смеси или прививкой винилсодержащего соединения к, по крайней мере, одному представителю ряда бурого угля, кокса бурого угля, лигнита и производного бурого угля. Привитые сополимеры с предпочтительной молекулярной массой Мn>5,000 г/моль применяют в качестве смеси, в частности, в химических стройматериалах, а также при освоении, эксплуатации и комплектации подземных месторождений нефти и природного газа, а также в случае глубоких скважин или в качестве добавки для содержащих гидравлические связующие вещества композиций, в качестве водоудерживающего средства и/или разжижителя. Привитые сополимеры обладают отличной устойчивостью к воздействию соли и к температуре, при этом одновременно являются водорастворимыми и/или биорасщепляемыми (см. патент РФ №2475505 от 25.04.2008 по кл. C08L 51/00, C08L 97/00, C08L 89/00, C08L 99/00, C08L 87/00, С09К 8/20, С09К 8/42, опубл. 20.02.2013).
Привитые сополимеры представляют собой высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из основной цепи и боковых ответвлений, различающихся по составу и (или) строению. Суть прививки заключается в следующем: к мономеру, входящему в качестве звена в цепочку основного полимера, сбоку присоединяется мономер, являющийся начальным звеном цепочки другого полимера. В данном случае основным полимером выступает лигносульфонатный реагент, к которому сбоку «пришивается» костный клей. Для такой операции из молекулы лигносульфоната удаляют какой-либо из атомов (обычно атом водорода), а на освободившиеся места наращивают боковые цепочки. Прямолинейная гигантская молекула лигносульфоната начинает ветвиться, но ветви эти имеют особый, отличный от нее состав, и весь полученный таким путем объемный комплексный полимер приобретает совершенно новые свойства.
Недостатком данной смеси является следующее. Для перевода лигнита, кокса в растворимое состояние, требуется предварительная обработка (их обработка гидроокисью натрия или калия или другой щелочью), а это дополнительная операция. В свою очередь метакриламид, метиленбисакриламид и другие сшиватели и инициаторы являются токсичными веществами. Дорогостоящий синтез вместо механического смешения компонентов требует дорогостоящих растворителей (диметилсульфоксид), пропускания инертного газа, увеличивает как временные, так и материальные затраты. Привитый полимер после синтеза не выделяется, как следует из описания, из реакционной смеси, а поставляется в виде раствора. Все компоненты (ингредиенты) являются природными полимерами, что приведет к быстрой деградации его, что резко снизит эксплуатационные свойства.
- известна сухая смесь для приготовления жидкости глушения, при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
| Лигносульфонат технический порошкообразный (ЛСТП) | 86,7-90,0 |
| Биополимер ксантановой смолы | 9,5-12,5 |
| Костный клей | 0,5-0,8, |
(см. патент РФ №2558072 от 27.05.2014 по кл. С09К 8/42, опубл. 27.07.2015 г.).
Сухая смесь для приготовления жидкости глушения может дополнительно содержать кальций хлористый до 25 кг на 1 кг сухой смеси.
Недостатками указанной сухой смеси для приготовления жидкости глушения является следующее. Согласно описания жидкость глушения на водной основе, приготовленная из сухой смеси, имеет достаточно высокие показатели водоотдачи, статического и динамического напряжения сдвига. Технология глушения скважины обычно предусматривает заполнение скважины жидкостью глушения, с последующим ее закрытием на технический отстой в течение 6 часов. В течение указанного времени жидкость глушения находится в статичном состоянии, при длительном нахождении в покое жидкости глушения прочность ее структуры может достичь таких значений, при которых в момент восстановления циркуляции сопротивление структуры вызовет очень большое увеличение давления жидкости глушения, что может способствовать разрыв пласта. Указанное в целом влияет на качество проводимых работ, осложняет процесс закачки жидкости глушения, и как следствие снижает эффективность проводимых работ по глушению скважин.
Недостаточно высокое качество глушения можно объяснить тем, что при растворении ЛСТП в водной фазе, раствор приобретает значение водородного показателя рН 4,5-5. В результате этого карбоксильная группа (- СООН) не будет нести заряд и соответственно не сможет ориентировать 4 молекулы воды и создать необходимую пространственную структуру приготовленного раствора. Указанное не обеспечивает необходимые противофильтрационные свойства жидкости глушения в достаточной степени. Также важно отметить, что кислая среда жидкости оказывает коррозионное действие на ремонтное и эксплуатационное оборудование скважин. Кислая среда жидкости глушения на водной основе, приготовленной из сухой смеси создает условия, при которых жидкость взаимодействует с породами пласта и пластовым флюидом (нефтью, газом, минерализованной пластовой водой и т.д.), что инициирует протекание пластовых флюидов; закупоривание пор твердыми частицами, проникающими в пласт вместе с фильтратом - в результате которых процесс освоения скважины значительно осложняется. Приготовленная из данной сухой смеси жидкость для глушения в виде эмульсии, содержащая газоконденсат, имеет высокий показатель условной вязкости, что создаст дополнительное гидравлическое сопротивление при закачке жидкости в пласт, и как следствие снизится эффективность проводимых работ. Введение в эмульсию утяжелителя- кальция хлористого, приводит к увеличению вязкости и динамического напряжения сдвига. При взаимодействии лигносульфоната с кальцием хлористым образуется сложный органоминеральный комплекс, имеющий объемную разветвленную структуру с большой поверхностной активностью. Отдельные участки сложной молекулы связываются водородными связями и образуют сетчатый каркас, такое взаимодействие способствует увеличению реологических показателей. Указанное в горно-геологических условиях месторождений углеводородов потребует создания значительных депрессий на пласт при глушении скважины, и приведет к таким последствиям как сложности и увеличению сроков освоения скважин, нарушение целостности скелета пласта вплоть до гидроразрыва. Ингредиентный состав жидкости глушения не обеспечивает достаточной стабильности приготавливаемой из сухой смеси эмульсии. Это обусловлено тем, что основу сухой смеси составляет реагент ЛСТП в количественном содержании 86,7-90 мас. %). Водный раствор реагента ЛСТП, используемого в качестве эмульгатора, имеет на границе раздела жидкостей «вода/масло» поверхностное натяжение порядка 58 мДж/м2. Указанной величины недостаточно для создания прочной и стабильной эмульсии типа «масло в воде», в которой непрерывной фазой является вода, а дисперсной фазой - масло. Это позволяет сделать вывод о низкой эффективности ЛСТП в качестве ПАВ. Кроме того, ЛСТП является горючим веществом. При хранении на складе в весенне-летний период возможно возгорание, при котором происходит термораспад продукта с выделением токсичных газов - диоксида серы, диоксида углерода, аммиака.
Техническая задача - повышение эффективности глушения скважин с обеспечением минимального негативного воздействия на фильтрационно - емкостные свойства продуктивного пласта скважины.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения:
получение не слеживающейся, не комкующейся, обладающей высокой стабильностью при хранении смеси и жидкости глушения, приготовленной из указанной смеси с улучшенными противофильтрационными свойствами и с минимальным воздействием на проницаемость призабойной зоны пласта; обеспечение возможности регулирования плотности жидкости глушения; сокращение времени и упрощение технологии приготовления жидкости глушения с одновременном обеспечением высокой технологичности жидкости глушения из недефицитных реагентов; сокращение сроков освоения скважин; возможность использования жидкости глушения при низких климатических температурах до минус 45°С; расширение ассортимента реагентов; снижение транспортных расходов.
Технический результат достигается с помощью предлагаемой сухой смеси для приготовления жидкости глушения, содержащей биополимер «Биоксан», горчичный порошок и протеиновую модифицирующую добавку «ЭСТ» при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 8,27-14,43 |
| Горчичный порошок | 81,08-90,23 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 1,22-6,31. |
Сухая смесь для приготовления жидкости глушения может дополнительно содержать кальций хлористый до 25 кг на 1 кг сухой смеси.
Заявляемая сухая смесь соответствует условию «новизны».
Используют биополимер «Биоксан» по ТУ 2458-025-97457491-2010. Это высокомолекулярный базовый загущающий биополимер ксантановой смолы представляет собой сыпучий порошок от белого до серого цвета. Водородный показатель водного раствора с массовой долей биополимера «Биоксан» 0,5%, ед. рН, не менее 6. Статическое напряжение сдвига 1 мин, Па - 1,5, не менее 10 мин, Па -, 2,0.
Показатель нелинейности, не более 0,45,.массовая доля влаги, %, не более 10, угол закручивания пружины ротационного вискозиметра, при 600 об./мин, град., не менее 30. Горчичный порошок используют по ТУ 9199-001-75889356-15, протеиновую модифицирующую добавку «ЭСТ» по ТУ 2439-001-54658598-2002 - бесхлористая пластифицирующая добавка на основе протеина. Технические характеристики: Цвет бежевый, рН 7-7,5, Плотность 1,2 г/см3. максимальное содержание хлоридов - 0,07% массы, кальций хлористый по ГОСТ 450-77.
Сухая смесь это двухфазная система, в которой твердые частицы дисперсной фазы распределены в газовой (воздушной) дисперсионной среде и характеризуются высокой межфазной поверхностью. Наличие данной поверхности обуславливает важнейшие технологичные свойства сухой смеси:
- сыпучесть, определяемая величиной, обратной вязкости;
- уплотняемость, характеризуемая изменением объема порошка под действием динамической нагрузки;
- слеживаемость в процессе хранения, связанная с образованием структур, прочность которых превышает первоначальную. Это способность прочного сцепления частиц между собой и образования монолитной массы в зависимости от ее напряженного состояния и внешних условий по причине возникновения мостиков срастания между частицами порошка вследствие его увлажнения при длительном хранении на воздухе, а также увеличения площади контакта между частицами за счет пластической деформации под действием массы вышележащих слоев.
К снижению сыпучести и ухудшению растворяющей способности приводят слеживание и комкование порошкообразного реагента. Как следствие, ухудшаются качественные свойства смеси.
Биополимер «Биоксан», входящий в рецептуру сухой смеси, имеет склонность к слеживанию и комкованию. Причиной их является возникновение мостиков срастания между частицами биополимера вследствие его возможного увлажнения и увеличения площади контакта между частицами за счет пластической деформации под действием масс вышележащих слоев. Как следствие, слеживание и комкование сухой смеси приводит к снижению сыпучести и не позволяет растворить ее в воде при приготовлении жидкости глушения. Для обеспечения необходимой сыпучести и получения высокой стабильности при хранении предлагаемая сухая смесь содержит горчичный порошок в указанном количественном соотношении, выполняющий роль антикомкователя который препятствует слеживанию и комкованию смеси. Горчичный порошок обладает способностью поглотить влагу и препятствовать увеличению площади контакта между частицами. Молекулы горчичного порошка адсорбируются на поверхности частиц биополимерного реагента, покрывают их тонкой пленкой, что создает барьер для влаги, провоцирующей слеживание и образование комков. При содержании в рецептуре предлагаемой сухой смеси в заявляемых количественном соотношении горчичного порошка эффективно меняется характер формирования кристаллов, не допуская их сращивания, а следовательно, слеживание.
Эффективность обработки горчичным порошком определяют относительно необработанной пробы и рассчитывают по следующей формуле:
Е=100-100⋅Рк/Ро,
где Е - эффективность обработки, %;
Ро - разрушающая нагрузка для образца без добавки горчичного порошка, кгс/см2;
Рк - разрушающая нагрузка для образца с добавкой горчичного порошка, кгс/см2.
Составы сухой смеси для приготовления жидкости глушения приведены в таблице.
Таким образом, горчичный порошок выполняет роль антикомкователя, что подтверждается данными экспериментальных исследований и свидетельствует о высокой стабильности сухой смеси.
Повышение противофильтрационных свойств жидкости глушения, приготовленной при использовании сухой смеси обусловлено следующим. Использование в рецептуре смеси ингредиентов в указанном количественном соотношении, характеризующихся наличием в их составе химически активных функциональных групп -гидроксильных (ОН), карбонильных (С=O) и окси (-О-) групп, объясняет взаимное влияние ингредиентов и их синергетическое действие.. Это объясняется разнообразием химического взаимодействия между ингредиентами, обладающими поверхностно-активными свойствами и имеющими активные центры, что обеспечивает создание пространственной структуры, удерживающий воду в своих ячейках. Синергетический эффект взаимодействия ингредиентов обеспечивает повышение агрегативной устойчивости системы. В результате взаимодействия ингредиентов в указанном количественном соотношении приготовленная жидкость глушения имеет регулируемые, необходимые реологические свойства.
В составе горчичного порошка содержится комплекс жирных кислот, около 47%, линолевая, линоленовая, олеиновая, эруковая, арахисовая. При введении порошка хлористого кальция образуются кальциевые соли жирных кислот с общей формулой (R-СОО)2Са. Соли жирных кислот обладают поверхностной активностью и способны предотвращать агломерацию частиц путем гидрофобизации их поверхности. Соли жирных кислот обеспечивают создание на поверхности эмульсии типа «масло в воде» дополнительного мономолекулярного гидрофильного слоя и тем самым способствуют образованию дополнительного энергетического барьера, препятствующего коалесценции частиц газового конденсата, что обеспечивает повышение стабильности («времени жизни») эмульсии газового конденсата в полимерно-солевом водном растворе. На границе фаз дифильные молекулы жирных кислот ориентируются энергетически наиболее выгодным образом: гидрофильные группы -в сторону полярной (обычно водной) фазы, гидрофобные - в сторону неполярной (газовой или масляной) фазы. Таким образом, формируется межфазный пограничный слой, благодаря которому снижается поверхностное натяжение и становится возможным использовать сухую смесь для образования прямых эмульсий. Использование в составе жидкости глушения биополимера «Биоксан» придает ему тиксотропные свойства (разрыв контактов, образующих структуру системы с последующим обратным их восстановлением). Макромолекулы биополимера образуют водородные связи с водой и создают прочную структуру эмульсии. Гидроксильные группы образуют водородные связи с карбонильными группами в звеньях компонента горчичного порошка - синальбина, образуя структурные комплексы. В результате этого взаимодействия вода находится в связанном состоянии. Это обуславливает повышение противофильтрационных фильтрационных свойств жидкости глушения с использованием заявляемой сухой смеси. В результате обеспечивается сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта, сокращаются сроки освоения и выхода скважины на режим в послеремонтный период. Таким образом, заявляемая рецептура сухой смеси представляет собой эффективную и синергетически выгодную комбинацию ингредиентов, обеспечивающую повышение противофильтрационных свойств жидкости глушения. А благодаря образованию пространственных и электрических барьеров, смесь дополнительно стабилизирует эмульсии, то есть предотвращает повторное слипание уже сформировавшихся частичек дисперсной фазы и повторное расслоение. Молекулы ингредиентов сухой смеси преимущественно располагаются на поверхности пузырьков воздуха, образуя прочную пленку, которая усиливает сопротивляемость пузырьков к коалесценции. Образованная полимерная сеть находится в равновесии с водным и углеводородным окружением. При этом наблюдается баланс эластичных сил поперечно-сшитых, биополимера, горчичного порошка, протеиновой модифицирующей добавки «ЭСТ» с осмотическими силами раствора. Все это также приводит к снижению фильтрационных свойств жидкости глушения с использованием заявляемой сухой смеси.
Совместное применение биополимера «Биоксан», горчичного порошка и протеиновой модифицирующей добавки «ЭСТ» позволяет значительно сократить время приобретения жидкости глушения необходимых структурно-реологических показателей.
Обеспечение возможности регулирования плотности раствора жидкости глушения, приготовленной из предлагаемой сухой смеси в диапазоне 912-1020 кг/м3, производится либо за счет изменения концентрации кальция хлористого, либо в емкостях осреднительных за счет изменения интенсивности и продолжительности их гидродинамической активации (перемешивания).
Содержание в составе сухой смеси кальция хлористого в количестве более 25% может привести к разжижению жидкости глушения, что отрицательно скажется на фильтрационных свойствах раствора и в дальнейшем может привести к его поглощению. Увеличение концентрации хлористого кальция приведет к повышенным значениям плотности.
Использование предлагаемой сухой смеси приводит к сокращению времени и упрощению технологии приготовления жидкости глушения из недефицитных реагентов, обеспечивает высокую технологичность жидкости глушения. Значительно сокращаются временные и материальные затраты на приготовление такой жидкости, а значит, снижаются и затраты на ремонтные работы в целом.
Используемые ингредиенты являются недефицитными и экологически безопасными, что в свою очередь приводит к расширению ассортимента используемых реагентов и экономии транспортных расходов, так как перевозка жидкого продукта экономически невыгодна.
Агрегатное состояние - сыпучая, однородная смесь без комков и посторонних включений, что решает проблему хранения ее в зимнее время. Сокращение времени и упрощение технологии приготовления жидкости глушения является важным фактором в условиях низких климатических температур до минус 45°С, а именно тот факт, что использование данной сухой смеси позволяет сократить время приготовления жидкости глушения в 2-3 раза.
Согласно данным проведенных экспериментальных исследований значительно сократится риск снижения продуктивности после глушения, что приведет к уменьшению сроков освоения скважин и выводу ее на оптимальный режим после ремонта, обеспечит значительное сокращение затрат на проведение ремонтных работ.
Предлагаемая сухая смесь при условии правильного хранения может иметь прподолжительный срок годности и может быть использована в любой необходимый момент времени для приготовления из нее жидкости для глушения. Процесс приготовления из сухой смеси жидкости для глушения является достаточно простым и позволяет обеспечить сокращение времени и упростить технологию приготовления жидкости для глушения из используемых недефицитных ингредиентов. Смесь удобна при хранении, транспортировании и при применении.
Кроме того использование сухой смеси для приготовления жидкости глушения позволит расширить ассортимент реагентов комплексного действия. Указанную смесь можно применять и для приготовления различных технологических жидкостей для бурения и капитального ремонта скважин в качестве загустителя, стабилизатора и структурообразователя. При приготовлении прямых эмульсий сухую смесь можно использовать в качестве эмульгатора.
Содержание в смеси биополимера «Биоксан» в количестве менее 8,27 мас. % нецелесообразно, так как при приготовлении жидкости глушения с использованием заявляемой сухой смеси структурно-реологические свойства жидкости глушения будут очень низкими, что не обеспечивает эффективное глушение скважины, а содержание биополимера «Биоксан» в сухой смеси в количестве более 14,43 мас. % технологически нецелесообразно, так как высокая концентрация биополимера в совокупности с горчичным порошком и белковой составляющей протеиновой модифицирующей добавки «ЭСТ» приводит к интенсивному пенообразованию, что создаст трудности при закачке жидкости глушения.
Содержание в сухой смеси горчичного порошка в количестве менее 81,08 мас. нецелесообразно так как не обеспечивается сохранение сыпучести сухой смеси, что приводит к ее слеживаемости и комкованию, а содержание в количестве более 90,23 мас. % экономически нецелесообразно. Кроме того, ухудшаются вязкостные свойства жидкости глушения, что делает ее нетехнологичной в связи с возможными осложнениями при прокачивании жидкости глушения.
Содержание в сухой смеси протеиновой модифицирующей добавки «ЭСТ» в количестве менее 1,22 мас. % нецелесообразно, так как ухудшаются структурно-реологические свойства жидкости глушения, что не обеспечивает эффективное глушение скважины, а содержание в количестве более 6,31 мас. % приведет к резкому возрастанию вязкостных свойств и реологических показателей жидкости глушения, в связи с чем могут возникнуть осложнения при прокачивании в процессе использования. Кроме того, с экономической точки зрения нецелесообразно использование реагента ЭСТ более заявляемого предела.
Таким образом, согласно вышесказанному предлагаемая совокупность существенных признаков обеспечивает достижение заявляемого технического результата.
Не выявлены по имеющимся источникам известности технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого изобретения по заявляемому техническому результату.
Более подробно сущность заявляемого изобретения описывается следующими примерами.
Примеры (лабораторные)
Пример №1.
Готовят 20 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 2,69/13,42 |
| Горчичный порошок | 17,07/85,36 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,24/1,22. |
Сухую смесь тщательно перемешивают. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь затворяют в 980 мл воды.
Перемешивают до получения стабильной системы, после чего определяют свойства жидкости.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: плотность ρ=982,6 кг/м3 кг/м; условная вязкость Т=25,0 с; водоотдача Ф=3,1 см3/30 мин; статическое напряжение сдвига через 1 и через 10 минут соответственно СНС1/10=25/25 дПа; пластическая вязкость η=4,0 мПа⋅с; динамическое напряжение сдвига τ0=24,0 дПа; показатель псевдопластичности n=0,70; температура замерзания t3=0°С, коэффициент восстановления проницаемости β=99,5%.
Пример №2.
Готовят 20 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 2,52/12,61 |
| Горчичный порошок | 16,22/81,08 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 1,26/6,31. |
Сухую смесь тщательно перемешивают. Готовят 1000 мл жидкости глушения. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь затворяют в 980 мл воды.
Проводят все операции как в примере 1.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=978,3 кг/м3; Т=27,4 с; Ф=2,8 см3/30 мин; СНС1/10=27/27 дПа; η=5,0 мПа⋅с; τ0=28,0 дПа; n=0,74; температура замерзания t3=0°С, β=99,3%.
Пример №3.
Готовят 20 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер«Биоксан» | 1,65/8,27 |
| Горчичный порошок | 18,05/90,2 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,30/1,5. |
Сухую смесь тщательно перемешивают. Готовят 1000 мл жидкости глушения. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь затворяют в 980 мл воды.
Проводят все операции как в примере 1.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=983,5 кг/м3; Т=24,3 с; Ф=3,2 см3/30 мин; СНС1/10=25/25 дПа; η=3,9 мПа⋅с; τ0=23,0 дПа; n=0,89; температура замерзания t3=0°С, β=99,5%.
Пример №4.
Готовят 20 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 2,89/14,43 |
| Горчичный порошок | 16,49/82,47 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,62/3,1. |
Сухую смесь тщательно перемешивают. Готовят 1000 мл жидкости глушения. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь затворяют в 980 мл воды.
Проводят все операции как в примере 1.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: плотность ρ=981,3 кг/м3; Т=27,5 с; Ф=2,9 см3/30 мин; СНС1/10=26/26 дПа; η=4,6 мПа⋅с; τ0=26,2 дПа; n=0,82; t3=0°С, β=99,3%.
Пример №9.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 1,61/13,42 |
| Горчичный порошок | 10,24/85,36 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,15/1,22. |
После чего добавляют кальций хлористый в количестве 300 г, что соответствует 25 г на 1 г сухой смеси. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь затворяют в 850 мл воды, Перемешивают до получения стабильной системы, после чего определяют свойства жидкости глушения.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=985,0 кг/м3; Т=69,0 с, Ф=2,2 см3/30 мин; СНС1/10=27/37; η=16,0 мПа⋅с; τ0=74,5 дПа; n=0,50; t3=-45°C, S более 30 сут; β=99,1%.
Пример №10.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 1,51/12,61 |
| Горчичный порошок | 9,73/81,08 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,76/6,31. |
После чего добавляют кальций хлористый в количестве 300 г, что соответствует 25 г на 1 г сухой смеси.
Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь затворяют в 850 мл воды.
Проводят все операции как в примере 9.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=982,0 кг/м3; Т=64,5 с, Ф=2,4 см3/30 мин; СНС1/10=24/35 η=15,0 мПа⋅с; τ0=73,0 дПа; n=0,56; t3=-45°C, S более 30 сут; β=99,4%.
Пример №11.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 0,99/8,27 |
| Горчичный порошок | 10,83 /90,23 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,18/1,5. |
После чего добавляют кальций хлористый в количестве 300 г, что соответствует 25 г на 1 г сухой смеси. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь затворяют в 850 мл воды.
Проводят все операции как в примере 9.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=984,0 кг/м3; Т=65,2 с, Ф=2,1 см3/30 мин; CHC1/10=25/34 η=14,0 мПа⋅с; τ0=73,0 дПа; n=0,65; t3=-45°C, S более 30 сут; β=99,2%.
Пример №12
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 1,73/14,43 |
| Горчичный порошок | 9,90 /82,47 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,37/3,1. |
После чего добавляют кальций хлористый в количестве 300 г, что соответствует 25 г на 1 г сухой смеси.
Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь затворяют в 850 мл воды.
Проводят все операции как в примере 9.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=982,0 кг/м3; Т=79,0 с, Ф=2,0 см3/30 мин; CHC1/10=27/38 η=15,5 мПа⋅с; τ0=89,0 дПа; n=0,51; t3=-45°C, S более 30 сут; β=99,3%.
Пример №16.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 1,61/13,42 |
| Горчичный порошок | 10,24/85,36 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,15/1,22. |
Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь тщательно перемешивают и растворяют в 688 мл воды, после чего добавляют 300 мл газового конденсата(р=740 кг/). Перемешивают в течение 20-30 минут до получения стабильной эмульсии, после чего определяют свойства жидкости.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=915,36 кг/м3; Т=31 с; Ф=3,6 см3/30 мин; CHC1/10=41/41 дПа; η=9,8 мПа⋅с; τ0=33,3 дПа; n=0,6; t3=-3,5 С; S более 10 сут., β=99,3%.
Пример №17.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 1,51 /12,61 |
| Горчичный порошок | 9,73/81,08 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,76/6,31. |
Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь тщательно перемешивают и растворяют в 688 мл воды, после чего добавляют 300 мл газового конденсата. Проводят все операции как в примере 16.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=912,41 кг/м3; Т=33 с; Ф=3,4 см3/30 мин; CHC1/10=43/43 дПа; η=9,8 мПа⋅с; τ0=32,3 дПа; n=0,63; t3=-3,5C; S более 10 сут., β=99,5%.
Пример №18.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 0,99/8,27 |
| Горчичный порошок | 10,83/90,23 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,18/1,5. |
Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь тщательно перемешивают и растворяют в 688 мл воды, после чего добавляют 300 мл газового конденсата. Проводят все операции как в примере 16.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=914,41 кг/м3; Т=32 с; Ф=3,6 см3/30 мин; CHC1/10=42/42 дПа; η=8,7 мПа⋅с; τ0=31,1 дПа; n=0,68; t3=-3,5C; S более 10 сут., β=99,3%.
Пример №19.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %: 0
| Биополимер «Биоксан» | 1,73/14,43 |
| Горчичный порошок | 9,90/82,47 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,37/3,1. |
Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь тщательно перемешивают и растворяют в 688 мл воды, после чего добавляют 300 мл газового конденсата. Проводят все операции как в примере 16.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=912,8 кг/м3; Т=32,5 с; Ф=3,5 см3/30 мин; CHC1/10=43,4/43,4 дПа; η=10,2 мПа⋅с; τ0=33,7 дПа;; n=0,64; t3=-3,5°C, S более 10 сут; β=99,2%.
Пример №23.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 1,61/13,42 |
| Горчичный порошок | 10,24/85,36 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,15/1,22. |
После чего добавляют кальций хлористый в количестве 250 г, что соответствует 21 г на 1 г сухой смеси. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь тщательно перемешивают и растворяют в 520 мл воды, после чего добавляют 300 мл газового конденсата.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=990 кг/м3; Т=71 с, Ф=2,5 см3/30 мин; CHC1/10=26/35; η=15 мПа⋅с; τ0=74 дПа; n=0,52; t3=-40°C, S более 30 сут; β=99,2%.
Пример №24.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 1,51/12,61 |
| Горчичный порошок | 9,73/81,08 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,76,/6,31. |
После чего добавляют кальций хлористый в количестве 250 г, что соответствует 21 г на 1 г сухой смеси. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь тщательно перемешивают и растворяют в 520 мл воды, после чего добавляют 300 мл газового конденсата.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=1020 кг/м3; Т=69 с, Ф=2,4 см3/30 мин; СНС1/10=24/33 η=13 мПа⋅с; τ0=7 дПа; n=0,58; t3=-40°C, S более 30 сут; β=99,5%.
Пример №25.
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 10,83/90,23 |
| Горчичный порошок | 0,99/8,27 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,18/1,5. |
После чего добавляют кальций хлористый в количестве 250 г, что соответствует 21 г на 1 г сухой смеси. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь тщательно перемешивают и растворяют в 520 мл воды, после чего добавляют 300 мл газового конденсата.
Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=1000 кг/м3; Т=69,5, Ф=20 см3/30 мин; CHC1/10=22/31 η=12,5 мПа⋅с; τ0=7,0 дПа; n=0,60; t3=-40°C, S более 30 сут; β=99,6%.
Пример №26
Готовят 12 г сухой смеси, г/мас. %:
| Биополимер «Биоксан» | 1,73/14,43 |
| Горчичный порошок | 9,90/82,47 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 0,37/3,1 |
После чего добавляют кальций хлористый в количестве 250 г, что соответствует 21 г на 1 г сухой смеси. Для приготовления 1000 мл жидкости глушения сухую смесь тщательно перемешивают и растворяют в 520 мл воды, после чего добавляют 300 мл газового конденсата. Жидкость глушения имеет следующие свойства: ρ=995 кг/м3; Т=700 с, Ф=21 см3/30 мин; CHC1/10=25/36 η=14,5 мПа⋅с; τ0=7 дПа; n=0,51; t3=-40°C, S более 30 сут; β=99,4%.
Результаты проведенных испытаний проведены в таблице
Продолжение таблицы
Продолжение таблицы
Продолжение таблицы
Продолжение таблицы
Продолжение таблицы
Продолжение таблицы
Продолжение таблицы
Продолжение таблицы
Продолжение таблицы
Для последующего использования на месте проведения работ ингредиенты сухой смеси дозируют, интенсивно перемешивают в смесителе, фасуют в герметичные упаковки. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условиям «новизны, изобретательский уровень, промышленная применимость», то есть является патентоспособным.
1. Сухая смесь для приготовления жидкости глушения, содержащая биополимер «Биоксан», горчичный порошок и протеиновую модифицирующую добавку «ЭСТ» при следующем соотношении ингредиентов, мас. %
| Биополимер «Биоксан» | 8,27-14,43 |
| Горчичный порошок | 81,08-90,23 |
| Протеиновая модифицирующая добавка «ЭСТ» | 1,22-6,31. |
2. Сухая смесь для приготовления жидкости глушения по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальций хлористый до 25 кг на 1 кг сухой смеси.
