Способ получения обратной эмульсии для глушения скважин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19)) 453 А 1 5 С 09 К Е ИЗОБРЕТЕНИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИ ВТОРСКОМсится к нефтяной проно к способу получе, которая может быть тве жидкости глушеедении в них ремонх работ.ия является улучшесвойств эмульсии в ии при повышенных повышения и тение отно ти, а.имен ой эмульсиина в качес н при пров форационн изобретен огическихксплуата ц Изобре мышленнос ния обратн использова ния скважи тных и пер Целью ние технол процессеотност сти, сни в составе ия льт- врезы при однсодерж й твердой ф учения обр смешение анияазы. тной33 4 -ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР 1(71) Отделение нефтехимии Института физико-органической химии и углехимии АН УССР(56) Максутов Р. А. и др. Технология глушения скважин с применением растворов на углеводородной основе. Нефтепромысловое хозяйство месторождений Татарии, - Сборник научных трудов, - Бугульма: ТатНИПИнефть, 1977, вып, 35, с, 155-163.Авторское свидетельство СССР М 709662, кл. С 09 К 7/02, 1980.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ. ОБРАТНОИ ЭМУЛЪСИИ ДЛЯ ГЛУШЕНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к нефтяной пром-сти и предназначено для получения обратной эмульсии, для глушения скважин при проведении ремонтных и перфорационных работ. Цель - улучшение технологических свойств эмульсии в процессе эксплуатации при повышенных т-рах до 150 С путем повышения и расширения диапазона ее плотности, увеличения электростабильности, снижения фильтрации и исключения в составе фильтрата свободной фазы при одновременном уменьшении содержания образующейся осажденной твердой фазы. Для этого производят смешение водного раствора соли многовалентного металла со щелочным агентом с последующим диспергированием полученной суспензии с углеводороднойжидкостью в присутствии эмульгатора. В качестве водного раствора соли многовалентного металла используют 35,4 - 57,1 о-ный раствор нитрата кальция, предварительно обработанный 0,2 - 0,4 мас.о, фосфорной кислоты или дигидроортофосфатом щелочного металла, или аммония при т-ре не выше 40 С, в качестве щелочно.о агента - аммиак в количестве, обеспечивающем рН суспензии от 7 до 10. Улеводородная жидкость, эмульгатор и раствор нитрата кальция, обработанный фосфорной кислотой или дигидроортофосфатом щелочного металла или аммония, используют при следующем соотношении компонентов, об.: углеводородная жидкость 32 - 57; эмульгатор 1 - 4; раствор нитрата кальция, обработанного фосфорной кислотой или дигидроортофосфатом щелочного металла, или аммония 40 - 66. 3 табл. температурах до 150 С пу расширения диапазона ее чения злектростабильн фильтрации и исключения рата свободной водной фа менчом уменьшении образующейся осажденноСогласно способу пол эмульсии, включающему5,1;4-ного раствора нитра,а каль:,ия,предварительно Обработанного 0,2-3,4мас.ф, фосфорной кислогы илк дигидроорГофосфатом щелочнОГО металла или аммО"ературеевьце 40щелочным агентом - аммиаком в количестВе, Обеспечивающем рН суспенэии От 1 ДО10, углеводородную жидкость, змуль гатор ираствор нитрата кальция, ОбработанныйфосфорнОЙ кислотОЙ или ДиГиДрООртофосфатом щелочного металла, или аммония,используют при следующем соотношениикомпонентов, об.: углеводородная жидкость 32 - 57; эмульгатор 1-4; раствор нит)ата кальция, обработанного фосфорной 15кислОтОЙ или диГидроортОфосфатом щелОчного металла, или аммония 40-66,Для приготовления использукп маслорастворимые змульгаторы: ЗС(504-ныйраствор в керосине), тарин (60;-ный раствор пека таллового масла в смеси керосинаи катализатора риформин.а нефти), не)техимрц) 0)-ныЙ раствор В смеси керосина икатализатора риформинга нефти), С 1 ААД(50;10-ный раствор окисленного пегролатума в дизельном топлива),Эмультал - смесь сложных моноэфировкислОт тзллОВОГО масла и тризтзноламиьа.СНПХ- смесь (1.1) ЭСи СНЧХ 6011, состоящая на 9 Щ, из олеиновой кис 30лоты и 10 кубового остатка Отпроизводства бутиловых спиртов.П р и и е р 1-12, Приготовление мынерализованной воды,, К 400 г 35,4-ного водного раствора 35нитрата кальция г)рибавляют 1,656О.; , Впересчете на Р 205) фосфорной кислопя иперемешивают на лабораторной мешалке втечение 1 мин до получения гомогенногопрозрачнОГО раствОра, . атем при постОЯнном перемешивании в течение 1 мин Вводят5,2 см 25,(-ного растВОра аммиака дО ела.3 :.бощелочнОЙ реакции, кОнтрОлируя ее лакмусОВОЙ бумаГОЙ. При зтОм рас 7 Вср мутнеети повышает свою вязкость, Помутнение с 5 ъясняется Образованием труднорастворимоГО ГидрОксиапатита по схеме:5 Са(Оз)+ 10 НзР 4+ 5 Н 20 ==- Саб( РО 4)зОН + 2(Н 4 ЬНРО, + 3 НОгидроксиапатит В чистом виде гидроксиапатит Выделен фильтрованием ":ОО г полученной минералиэованной воды на воронке Бюхнера после предварительного термостатирОВания ВО- ды втечение 60 мин при 100 С(для удаления разлагающихся осадков и примесей) и разбавления в четырехкратном обьеме дистиллированной Воды в количестве 0,6 г, Количество гидроксиапатита определено весовым методом, Осаждение гидроксиапатита из концентрированных водных растворов нитрата кальция имеет место при значениях рН водной фазы 7, которые создаются подщелачиванием изначально кислых растворов нитрата кальция аммиаком. табл, 1).гемпература процесса обуславливается полным растворением кристаллов нитрата кальция В растворе,Осажденный гидроксиапатит обладает низким произведением растворимости 1,6 10 ) и образуется В очень мелкодисперсном состоянии, В концентрированных растворах нитоата кальция он практически не подвержен дальнейшеи кристаллизации с укрупнением частиц и их седиментации из Обьема длигельное время. В результате этого Водная лаза придает Обратной эмульсии термостабиль,-ость до 150"С и при глушении скважин исключает отфильтровывание э глубь пласта свободную водную фазу из состава т;:ко эмульсии.Приготовление минерализованной воды иэ гидроксиапатита (табл 2) заблаговременно приготовленного, не позволяет получить обратную эмульсию с требуемыми СВОЙСТВВМИ.Аналогично получена минералиэованная Вода,.где в качестве фосфорсодержащих соединений используют дигидрофосфаты аммония или щелочных металлов. Их величины указаны в табл, 1 В пересчете на Р 205,Содержание компонентов минерализоВанной во.)ы и свойства приготовленной на ее Основе Обратной эмульсии приведены в табл. 1,П р и и е р 13 - 25. Приготовление об ратной эмульсии,В 192 см нефти Суторминского местозрождения при перемешивании на лопастной машине "Воронеж" с частотой вращения вала 3 10 мин" вводят 12 см змульггтора ЭСи в течение 1 мин, добавляют 396:м водной фазь., полученной по-зпримеру 8, Образующуюся эмульсию перемешиваю 20 мин, термостатируют при 20 С втечение 24 ч для удаления следов газа и подвергают испытаниям.В промысловых условиях обратнуюэмульсию можно готовить на стационарнойустановке с помощью двух цементировочных агрегатов и диспергатора.Плотность обратной эмульсии (р) определяют пикнометром.Электростабильность (О) эмульсии измеряютна приборе ИГЭРпо величине напряжения, возникающего при появлениисилы тока в 5 - 7 мА между электродами, опущенными в эмульсию.Статическое напряжение сдвига через 1и 10 мин покоя эмульсии ( 01/1 о) определяютна приборе СНСпри 20 С.Условную вязкость эмульсии (Т 1 оо) оценивают на малой воронке по времени истечения 100 см эмульсии из залитых вворонку 200 см .Фильтрацию эмульсии (Ф) оценивают встатических условиях на приборе ПФП20через картонный фильтр при перепаде давления на фильтре 2,5 МПа за 30 мин при 150и 160 С.Наличие свободной водной фазы в составе фильтрата эмульсии оценивают визуально по ее отделению из обьема фильтрата, отобранного в прозрачную мернуюпробирку.Предельной термостабильностьюэмульсии считают такую температуру, прикоторой в составе фильтрата отсутствуетсвободная водная фаза, т.е, он представленстабильной эмульсией или углеводороднойсредой, а после охлаждения и слива изфильтр-пресса эмульсии значения ее электростабильности не снижаются протйв первоначальных,Состав и свойства обратной эмульсииприведены в табл, 2 и 3,Как следует из данных табл. 1, наиболее 40оптимальными являются концентрационные пределы гидроксиапатита в составе минерализованной воды 0,4-0.8%. Такоеколичество гидроксиапатита образуетсяпри введении 0,2-0,4% (в пересчеге на 45Р 205) фосфорной кислоты или ди Гидроортофосфатов аммония или щелочных металлови аммиака до слабощелочных значений рНв состав минерализованной нитратом кальция воды. Увеличение концентрации гидроксиапатита выше 0,8% приводит кчрезмерному загущению минерализованной воды и делает ее нетехнологичнои (примеры 5 и 11). Снижение концентрациигидроксиапатита ниже 0,4 "/ не позволяет 55получить обратную эмульсию с 1 ребуемымисвойствами (примеры 6 и 12). Обрагныеэмульсии не обладают необходил 1 пй стабильностью при концентра 11111.1 1 и 1 рата кальция в минерализованной воде ниже 35% (пример 2), Это объясняется повыо 1 ен ной активностью такой водной фазы, недостаточной ее стабилизицией в сосаве эмульсии и прорывом межфазных слоев образованных эмульгатором и частицами осажденного гидроксиапатита. Верхний предел концентрации нитрата кальция в минерализованной воде объясняется предельным насыщением водного раствора при 20 ОС,Как следует из данных, представленных в табл, 2, данная обратная эмульсия имеет плотность 10601350 кг/м , что превосхоздит диапазон плотности известной эмульсии в 1,8 раза, термостабильность 150 С, что выше, чем у известной, на 50"С при отсутствии в составе фильтрата свободной водной фазы. Структурно-реологические свойства эмульсии находятся в технологических пределах,Такое увеличение термостабильности данной эмульсии при плотности 1060-1350 кг/м и отсутствие в составе фильтрата свободной водной фазы объясняется низкои активностью минерализованной воды ввиду высокой концентрации нитрата кальция и дополнительной гидратацией молекул воды мелкодисперсными частицами гидроксиапатита. Это подтверждается эффективным загущением водной фазы, приготовленной при указанных соотношениях ингредиентов, Мелкодисперсные частицы гидроксиапатита, гидрофобизируемые в составе эмульсии молекулами эмульгатора, выполняют функцию дополнительного твердого стабилизатора и понизителя фильтрации эмульсии, предотвращают глобулы водной фазы от коалесценции,при прохождении через мелкопористый фильтр. Одноврел 1 енно на фильтрационной поверхности формируется низкопроницаемая фильтрационная корка. При попадании такой эмульсии в нефтесборный коллектор происходит ее разбавление и разрушение на составляющие фазы, При этом водная фаза эмульсии сл 1 ешивается с плдстовыми водами, имеющ 11 л 1 и, как правило, кислые значения рН, и н результате этого гидроксиапатит растворяется не влияя на процесс подготовки нефти,Такие свойства данной обратной эмульсии позволяет ее испольэовать для глушения скважин при проведени 1 в них ремонтных и перфорационных работ в подавляющем числе нефтяных регионов с граны. формула изобрете 11 иСпособ получения обратно 11 1;. 1.11 и для глушения скважин. включа о 111696453 Гэбпицэ Концентрация э мине- Сеойства обратной эмульсииРальной водь Вдлтвори 160 С СоставНитрат Гндрокси- кгзиз 156 С, Фильтрата снз Фильтратакальция апатит сит35 0,6 1696 520 5 Энульсия 9 Сл, войн.фазы36 0,6 1676 466 9 Сл, воды.фазц35 1695 506 б Эмульсия 11 Сл. волн. Фэ эы35 68 16.б 5 бО 4зс Ннтенснвное загущение минералзованной воды не позволяет ее использовать дляпрнготовлзния обратной эмульсииО 3 1 С)5 326, 7 Сл. води. СцзцО,б 12 666 Угг, г.рэпа Сл. эодн. Фазы6,4 1235 586 5 Эмульсия0,8 ,1235 606 Угл.средаО,б 235 600 5 . -"-7икнтенснвиое загукенне иинерализованной воды ча позволяет ее испольэовать дтвприготовяния обратной эмульсии56,3 С 3 440 7 Сп,эодн,Фазы КонцентРация э пересчете на РСОАь ОртоФосоатц Пример 0,3 0,3 о,г 0,4 6,5 НтРОв. Н,РОв НН 40,РОь Наа РО Наа РС 46 7 8 16 11 015 0,3 0,2 0,4 о,з З 5 45 56,3 56,З 56,3 56,3 НН,Н,РО,казроьаРозВННСРОяНаНЗРОЗННатРО 12 П р и н е ч а н и е. Состав обратной эмульсии, об.г: неФть Суторнннского несторокдения 48; змульгвтор ЭС2; минерэлиэовэиная вода 48.Та бди цэ 2 Свойства обратной эмульсии Концентрация гидроксиапэтнта в аИерализованиой зо" де, 2 Пример РН минералэовэнной воды кгсмз СоставФильтрата 15 286 Полная 1,81 аоднал Фаза иуглевод,сртдвто эе0,4 О,б 0,8 0,4 0,6 6,8 2,81 4,23 4,73 8,18 8,67 7,97 7,91 1152 1152 15 1151 1152 152 1152 320 З 4 О 380 406 44 С 440 460 17 14 13 9 8н П р и и е ч а н и е. В опыта используе 452-ный раствор нитрата кальция,Состав обратной э ульсии соответствует составу,приведенномув табл,1.Происходит разрувзмиэ эмульсии ние водного раствора соли многовалентного металла со щелочным агентом и последующее диспергирование полученной суспензии с углеводородной жидкостью в присутствии эмульгатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения технологических свойств эмульсии в процессе эксплуатации при повышенных температурах до 150 С путем повышения и расширения диапазона ее плотности, увеличения электро- стабильности, снижения фильтрации и исключения в составе фильтрата свободной водной фазы при одновременном уменьшении содержания образующейся осажденной твердой фазы, в качестве водного раствора соли многовалентного металла используют 35,4 - 57,1-ный раствор нитрата кальция, предварительно обработанный 0,2 - 0,4 мас,о/о форсфорной кислоты или дигидроортофосфатом щелочного металла, или аммония при температуре не выше 5 40 С, а в качестве щелочного агента - аммиак в количестве, обеспечивающем рН суспензии от 7 до 10, при этом углеводородную жидкость, эмульгатор и раствор нитрата кальция, обработанный фосфорной кисло той или дигидроортофосфатом щелочногометалла или аммония, используют при следующем соотношении компонентов, об,7 о: углеводородная жидкость 32-57; эмульгатор 1-4; раствор нитрата кальция, обрабо.15 танный фосфорной кислотой илидигидрооргофосфатом щелочного металл.или аммония 40-66.1696453 О) Щ е Х Е о й с о Л Щ Ф в Х о 1 Б Щ Е о й а с о 1Х ИЩщ всЕа дэо оФс3- Со З Х Щ Ф в в а 3 е о оФ - с х о Ф, )Е Э а о 1 Е Эо с К Х о с (Ч о сК Ф Х Е о о с С:)Х о й дР Щ )О а о 10 о о о с о с о с о о с о с о Ф Я Ф вЮ К Щ Х ф е а о э ОЗ Е Щ Щ Щ во Щ Х )Е а о э О Е еКх соЕоа а 1 Е Х Х Л 9 1 1- ев э э т х 1 Х Х м э 1- 1" ев 9 Э х х й Щ 1- о о о К ОЩсЕ ао эО Е К ОЪд1 х О. с 1 х О. С 1 х а с 1 Е а с Юо хю хк ох-д Гх р ьо ьсЬрЕ Хй ЮБЮРОКь О о о с о с ю х х х д Э4- ев ЗЖ 1 х х д Э1- Э Э х х к -ю х ю й х К 0 ЬЮхюх а0 ЭО Х ф Ю Ч о ф з х Рщх ьх ао эО Х д х В О. Э Щ Х 111 1 Ю 1 1 1 1- 1 1 1 Ю 1 фаю 11 Ю 1-1 1 1 1- й О 40 х 1 1 .Ь В 1 1 1 1 1 Г 1 1 1 1) 1 1 .Ь 1 1 1 ЬР 1 ОРЬ 1 1 1 Х Ю х о а 1 1 С Ю 1 Ю1 1 1 1---1 1 1 1 Ш 1 1 1 1" 1,Р 1 Ю Ю 41 ФО.) Ю 4- Ю1- д 1 оц ох ое 11 В В В 1 1 1 1р 1 1 Х 1 -Ь 1 Х 1 Ь ОРЬ д 1 44 рЬ 1 1)Х) х о а 1 РЬ Ю С1 1 1 Х 19 1 О 1 1 1 Х--1 1- 1 1 1 Ю 1 щ 1 ао ЮРО Ю) О 4 С: 1 4 Ь СЮ) 1 Р 1 Ю Ю 1 1 ю ж Р 1 ЮЬоо Р:ь 1 р1Р 1 1;У 4 О 14 Ь 4 ъ 1 1 4 Е 1 Ю 1 1 1 1 Р 1 11 1 Р Ю 1 1 р 1 11 1 1 Ь 1 11 1 е ю ф4ррЬ 1 4 4 Х 1 4 4 1 1 4 1 У 11 Г 1 1 1 л 1х 1 1 Х 1 о 1 1 д 1 1 1 1 рз 1 х 1 1 й 11 1 ЬХ 1 о 1 1 Х дР 1 1 11 1 Щ 4 О 1 а о 1 4 РО 1 о 1 1 1 ф ю 1 Ю 1 1 1 о 1 оР.Ь 1 1 4 1 1 1 11 1 Х О. 1 г. хм мъО 0 м "О 1х РО х О Фх оО Ф Мэс о ор,ах хйьх дмц ЗЮ Х Ю ьх хучЭ Ло д уюоЭ 1- 3Фео юм4) фу ам