СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
METHOD OF SUBMERGED RESERVOIRS PROCESSING

Настоящее изобретение относится к добыче нефти, газа или воды из скважин, пробуренных в подземные резервуары. Оно также применимо и к нагнетательным скважинам.
Во время проведения операций по бурению, заканчиванию, капитальному ремонту и добыче существует множество ситуаций, в которых объем добычи или нагнетания для нефтяной, газовой или водяной скважины после данных операций ограничивается или ухудшается вследствие присутствия повреждения пласта. Типы повреждения включают нижеследующие, но не ограничиваются только ими: присутствие фильтрационных корок, образованных из обращенных эмульсий, фильтрационных корок, возникающих в результате использования буровых растворов на водной основе, фильтратов или остатков рабочих жидкостей (в том числе рабочих жидкостей для гидравлического разрыва пласта и рабочих жидкостей для формирования гравийной засыпки), дисперсных материалов, таких как понизители водоотдачи и утяжелители, мелких фракций горных пород, биопленок, отложений, эмульсий, «водяных барьеров» и скоплений углеводородов, включающих нижеследующие, но не ограничивающихся только ими: асфальтены, воски и парафины.
Повреждение может иметь место в околоскважинном пространстве, например, присутствие фильтрационной корки, или повреждение может присутствовать в пласте глубже, например, в естественно или искусственно образованных трещинах или в скелете горной породы. Эффективное устранение повреждения, в особенности повреждения в околоскважинном пространстве, такого как фильтрационная корка, может значительно увеличить объем добычи для добывающих углеводородных или водяных скважин, проникающих в подземные пласты. Оно также может уменьшить риск появления неисправности при заканчиваниях скважины, предусматривающих задержку песка. Эффективное устранение повреждения также может увеличить приемистость нагнетательных скважин.
Углеводороды или эмульсии, присутствующие в стволе буровой скважины, области околоскважинного пространства или глубже в пласте, могут вызывать очень большие повреждения. Углеводороды или эмульсии также могут покрывать кислоторастворимые материалы и ограничивать эффективность обработок, таких как кислотная обработка или использование хелатообразующих агентов, предназначенных для растворения кислоторастворимых компонентов повреждения. Такие кислоторастворимые компоненты включают компоненты, такие как карбонат кальция, присутствующий в фильтрационных корках, возникающих в результате бурения при использовании рабочих жидкостей или буровых растворов для вскрытия пласта на масляной основе.
Примеры таких рабочих жидкостей для вскрытия пласта включают рабочие жидкости или буровые растворы для вскрытия пласта на основе обратных эмульсий и рабочие жидкости для вскрытия пласта на основе синтетических масел, в том числе рабочие жидкости для вскрытия пласта на основе сложных эфиров. Также включаются и рабочие жидкости для вскрытия пласта, характеризующиеся высокой биоразлагаемостью. Углеводороды также могут покрывать кислоторастворимые компоненты фильтрационных корок, возникающих в результате бурения при использовании рабочих жидкостей для вскрытия пласта на водной основе. Обычные рецептуры для кислотной обработки обыкновенно включают низкие концентрации подходящих поверхностно-активных веществ для смачивания водой поверхностей кислоторастворимых материалов в целях облегчения их растворения.
Углеводороды также могут покрывать кислоторастворимые отложения, присутствующие в стволе буровой скважины, пласте или системах труб. Зачастую имеются чередующиеся слои отложений, углеводородов и/или парафинов.
Ранее сообщалось об использовании для обработок скважины мицеллярных дисперсий, также известных под наименованием «прозрачных эмульсий», «мицеллярных растворов» или «микроэмульсий». Сообщалось об использовании мицеллярных дисперсий для солюбилизации углеводородов, восстановления повреждения, обусловленного использованием бурового раствора, увеличения объемов добычи или нагнетания для скважин и обработки эмульсий и водяных барьеров. Также сообщалось и об использовании мицеллярных дисперсий при перфорировании или в качестве рабочей жидкости перед проведением кислотных обработок.
В документе US 2356205 сообщается об использовании прозрачных эмульсий для увеличения производительности подземных нефтеносных слоев. Как утверждается, прозрачные эмульсии представляют собой растворители как для органических осадков, так и для воды или водного рассола. Как указывается в документе US 2356205, неполярный компонент растворителя выступает в роли растворителя для углеводорода или парафина, и основная часть неполярного растворителя может переходить из прозрачной эмульсии в воск или парафин, вызывая их набухание и размягчение и провоцируя начальное разрушение. Восковые или масляные осадки могут состоять просто из абсорбированной пленки, а прозрачная эмульсия может делать такие смачиваемые маслом поверхности смачиваемыми водой, тем самым, увеличивая производительность. Как недвусмысленно утверждается в патенте, «способ, предусмотренный в настоящем документе, в частности, может быть применен для устранения барьеров, пропитанных буровым раствором». Как также сообщается в документе US 2356205, соединения, такие как н-бутиллактат или альфа-терпинеол, могут быть использованы в качестве полуполярной жидкости, применяющейся в качестве «обычного растворителя». Подобные положения обнаруживаются и в документе US 2356254.
В документе US 3474865 сообщается об использовании мицеллярных дисперсий, имеющих водную внешнюю фазу, для увеличения приемистости нагнетательных скважин. Как указывается в описании изобретения, мицеллярные дисперсии являются смешиваемыми как с сырой нефтью, так и с пластовой водой. В нем постулируется то, что дисперсия уменьшает остаточное углеводородное насыщение в порах песка, непосредственно примыкающих к стволу буровой скважины, и уменьшает «повреждение поверхности ствола буровой скважины».
В документе US 3493048 сообщается о возможности смещения термостойкости у мицеллярных дисперсий, использующихся для вытеснения нефти от нагнетательной скважины к добывающей скважине, к диапазонам более высоких температур в результате увеличения в мицеллярной дисперсии концентрации спиртового вспомогательного поверхностно-активного вещества.
В документе US 3554288 сообщается о возможности устранения в газовых скважинах «водяного барьера» в результате нагнетания в ствол буровой скважины количества мицеллярного раствора, достаточного для «солюбилизации» воды и облегчения перетекания углеводорода к стволу буровой скважины. Частичным продолжением для документа US 3554288 является документ US 3653442.
В документе US 3554289 сообщается о возможности устранения водяных и углеводородных эмульсионных барьеров в окрестности ствола буровой скважины при использовании мицеллярной дисперсии, «солюбилизирующей» эмульсию. Мицеллярная дисперсия может иметь масляную или водную внешнюю фазу. Частичными продолжениями для документа US 3554289 являются документы US 3684015; US 3771602; US 3799265.
В документе US 3568772 сообщается об использовании мицеллярной дисперсии перед проведением кислотной обработки для увеличения приемистости нагнетательной скважины.
В документе US 3661210 сообщается о нагнетании мицеллярной дисперсии с последующим нагнетанием газа для улучшения приемистости и производительности подземных резервуаров, используемых для хранения углеводорода.
В документе US 3754599 сообщается о перфорировании в мицеллярной дисперсии, где мицеллярная дисперсия имеет тенденцию к очищению перфораций, солюбилизации фильтратов бурового раствора и тому подобного, которые образовали осадки во время начального бурения скважины. При перфорировании водовосприимчивых резервуаров используют дисперсию, имеющую масляную внешнюю фазу, вследствие ее совместимости с такими резервуарами.
В документе US 3831679 сообщается о микроэмульсии, состоящей из углеводородной внешней фазы и кислотной внутренней фазы, в качестве ингибированной рабочей жидкости для кислотной обработки, в частности, подходящей для кислотной обработки карбонатных пластов.
В документе US 2003/0166472A1 сообщается о микроэмульсии для обработки скважины, использующейся для доставки кислот во время проведения операций по кислотной обработке, где микроэмульсия включает приблизительно от 3% до 28% (об.) минеральной или органической кислоты.
В документе US 2006/0096757 A1 сообщается о системах биоразлагаемых микроэмульсий для обработки скважины, где определенный гидролиз сложного эфира молочной кислоты может быть использован для уменьшения значения рН и либо уменьшения вязкости рН-восприимчивых сшитых гелей, либо активации ферментативного или другого разжижителя геля в целях уменьшения вязкости системы рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта или гелеобразной рабочей жидкости. В документе US 2006/0096757 A1 также сообщается о возможности дополнительного содержания в микроэмульсиях количества относительно сильной кислоты, достаточного для уменьшения значения рН системы рабочей жидкости до приблизительно 4 и менее, предпочтительно до приблизительно 2 и менее или до приблизительно 3 и менее, а наиболее предпочтительно до приблизительно 1 и менее. Относительно сильные кислоты включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: фосфорная кислота, хлористо-водородная кислота, серная кислота, азотная кислота и тому подобное. Предпочтительной кислотой является фосфорная кислота. В документе US 2006/0096757 A1, кроме того, сообщается о возможности также использования системы рабочей жидкости для обработки скважины и для доставки кислот во время проведения операций по кислотной обработке. Обычно использующиеся кислоты включают хлористо-водородную, уксусную, муравьиную и хлористо-водородную-фтористо-водородную кислоты.
В документе US 7134496 сообщается о возможности содержания в микроэмульсиях, использующихся для обработки скважины, хелатообразующих агентов или солей хелатообразующих агентов, так чтобы можно было бы добиться солюбилизации восприимчивых закупоривающих добавок в фильтрационных корках, образованных из обращенных эмульсий. В документе US 7134496 также сообщается о возможности включения в микроэмульсии кислоты, выбираемой из неорганических кислот, таких как хлористо-водородная кислота или серная кислота, или органических кислот, таких как уксусная кислота или муравьиная кислота.
Положения предшествующего уровня техники указывают на возможность использования подходящих мицеллярных дисперсий во множестве типов обработок подземных пластов. Они могут быть использованы для ликвидации множества различных типов повреждений, обусловленных углеводородными, эмульсионными или водяными барьерами, или для улучшения эффективности обработок, таких как кислотная обработка или перфорирование. В случае использования перед кислотными обработками или в сочетании с ними они могут облегчить смачивание водой кислоторастворимых материалов, делая возможной успешную кислотную обработку таких материалов.
Существует множество ситуаций устранения повреждений, при которых повреждение пласта включает более, чем один компонент. Например, фильтрационные корки, возникающие в результате бурения скважин при использовании утяжеленных карбонатом рабочих жидкостей для вскрытия пласта на водной основе, содержат полимеры, такие как крахмал, ксантан и целлюлоза, а также кислоторастворимые дисперсные материалы, включающие нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: карбонат кальция или доломит. Предшествующие обработки требовали использования двух стадий, таких как пропитывание ферментом или окислителем для гидролиза полимеров с последующей отдельной кислотной обработкой для растворения карбоната кальция. В настоящее время доступными являются одностадийные обработки, которые могут обеспечить обработку как полимера, так и кислоторастворимого материала в фильтрационной корке. Примеры включают: ферменты плюс буферированная кислота; ферменты плюс хелатообразующие агенты; сложный эфир плюс фермент или окислитель.
В некоторых ситуациях, в которых мицеллярные дисперсии используют при обработке повреждения пласта для солюбилизации углеводородов, ликвидации повреждения, обусловленного буровым раствором, увеличения объемов добычи или нагнетания для скважин и обработки эмульсий и водяных барьеров, для мицеллярных дисперсий полезной была бы также и способность растворять кислоторастворимый материал, что сделало бы возможной одностадийную обработку. Например, множество рабочих жидкостей для вскрытия пласта на масляной основе, в том числе рабочих жидкостей для вскрытия пласта на основе обращенных эмульсий и рабочих жидкостей для вскрытия пласта на основе синтетических масел, в качестве утяжелителя или понизителя водоотдачи содержат кислоторастворимый дисперсный материал, такой как карбонат кальция. Еще одной ситуацией является та, в которой углеводороды покрывают кислоторастворимый материал в фильтрационных корках, возникающих в результате бурения при использовании рабочих жидкостей для вскрытия пласта на водной основе, или кислоторастворимый материал в отложениях.
Как было указано на предшествующем уровне техники, использование мицеллярной дисперсии с последующей кислотной обработкой может быть применено для обработки более, чем одного компонента повреждения пласта, то есть, в рамках двухстадийной обработки. На предшествующем уровне техники также сообщалось и об одностадийных обработках, включающих мицеллярные дисперсии в сочетании либо с минеральной, либо с органической кислотами. Такие дисперсии будут обеспечивать достижение растворения кислоторастворимого материала в сочетании с обработкой повреждения, обусловленного углеводородным, эмульсионным или водяным барьером. Однако, большая скорость реакции для кислоты может значительно ограничить практическое использование таких рецептур в ситуациях длинных необсаженных скважин, в которых требуется хороший зональный охват, поскольку во время размещения может происходить преждевременная и неравномерная утечка, в частности, при повышенных температурах пласта. Кислоты, введенные непосредственно в рабочие жидкости для обработки скважины, в общем случае являются опасными в применении, и для сведения к минимуму коррозии забойных оснастки и оборудования скважины могут потребоваться замедлители коррозии.
Подобным же образом, на предшествующем уровне техники сообщается о возможности объединения мицеллярных дисперсий с хелатообразующими агентами или солями хелатообразующих агентов для растворения компонентов, таких как карбонат кальция, которые растворимы в растворах хелатообразующих агентов. Скорость реакции между хелатообразующими агентами и карбонатом кальция или подобными частицами может быть также чрезмерно большой для обеспечения хорошего зонального охвата. Определенные типы хелатообразующего агента могут разлагаться в окружающей среде только с малой скоростью, в частности, в случае их комплексообразования с ионами металлов, так что могут возникнуть проблемы с утилизацией.
Существует потребность в улучшенных рецептурах для обработки скважины, образованных из мицеллярных дисперсий, которые были бы эффективны при устранении повреждения, обусловленного углеводородным, эмульсионным или водяным барьером, но которые также с контролируемой скоростью доставляли бы кислоту для существенного растворения кислоторастворимого материала, присутствующего в повреждении или по соседству с ним. В идеальном случае такие рецептуры для обработки скважины были бы представлены в виде одной рабочей жидкости для обработки скважины и обеспечивали бы хороший зональный охват.
В частности, существует потребность в улучшенных простых и эффективных способах обработки фильтрационных корок, возникающих в результате бурения при использовании рабочих жидкостей для вскрытия пласта на основе масел или обращенных эмульсий, в качестве утяжелителя и/или понизителя водоотдачи содержащих карбонат кальция (или другой кислоторастворимый материал). Существует также потребность в простых и эффективных способах обработки кислоторастворимых отложений, содержащих значительные количества углеводородов и/или парафинов.
Одна цель настоящего изобретения заключается в предложении простого и эффективного способа обработки повреждения пласта в подземном резервуаре, где повреждение состоит в повреждении, таком как углеводородный, эмульсионный или водяной барьер, ликвидируемый при использовании мицеллярной дисперсии, но который в рамках одностадийной обработки обеспечивает также и растворение кислоторастворимых материалов с контролируемой скоростью.
Конкретная цель настоящего изобретения заключается в предложении простых и эффективных способов эффективного устранения фильтрационных корок на длинных горизонтальных интервалах и при заканчиваниях скважины, предусматривающих задержку песка, включающих гравийные засыпки, обособленные и расширяемые фильтры.
Еще одна цель настоящего изобретения заключается в предложении способов одностадийной обработки, которые могут устранить повреждение и обеспечить дополнительную интенсификацию притока в скважину для объема добычи или нагнетания в результате увеличения проницаемости скелета горной породы соседних областей пласта, включающих естественно или искусственно образованные трещины.
Дополнительная цель настоящего изобретения заключается в предложении способов, которые являются экологически приемлемыми, при использовании, по меньшей мере, в некоторых вариантах реализации, компонентов, которые оказывают малое негативное воздействие на окружающую среду и представляют малую опасность для производственного персонала.
В соответствии с этим, настоящее изобретение предлагает способ обработки подземного пласта, где данный способ включает:
(а) введение в подземный пласт мицеллярной дисперсии, содержащей воду, одного или нескольких предшественников органических кислот, одно или несколько поверхностно-активных веществ и необязательно одного или нескольких представителей, выбираемых из солей, вспомогательных поверхностно-активных веществ и/или органических жидкостей, которые не являются предшественниками органических кислот; и
(b) обеспечение (i) солюбилизации мицеллярной дисперсией углеводородов, эмульсий или водяных барьеров, присутствующих в подземном пласте, и (ii) гидролиза «по месту», по меньшей мере, части предшественника органической кислоты для получения количества органической кислоты, достаточного по существу для растворения кислоторастворимого материала, присутствующего в фильтрационных корках или другом повреждении в подземном пласте или по соседству с ними.
Пласт может включать углеводородный резервуар, например, газовый или нефтяной резервуар. В альтернативном варианте пласт может включать водяной резервуар.
Мицеллярная дисперсия содержит, по меньшей мере, три компонента: полярную фазу (обычно воду); неполярную фазу (органику, зачастую называемую «маслом»); и поверхностно-активное вещество. Мицеллярные дисперсии настоящего изобретения содержат одного или нескольких предшественников органических кислот. Они представляют собой термодинамически стабильные мицеллярные дисперсии, стабильные в условиях окружающей среды, а предпочтительно, хотя это и не существенно, стабильные в пластовых условиях, как в неотработанной, так и в отработанной формах. Во избежание сомнений мицеллярные дисперсии настоящего изобретения могут существовать в виде микроэмульсий. Микроэмульсию определяют как систему, образованную из полярной фазы, неполярной фазы и амфифила (поверхностно-активного вещества), которая представляет собой однофазный оптически изотропный и термодинамически стабильный жидкий раствор.
В работе Уинсора в 1950-тые годы была создана система классификации различных одно- и многофазных микроэмульсионных систем. Мицеллярные дисперсии настоящего изобретения обычно будут существовать в виде одной фазы (микроэмульсия IV по Уинсору). В альтернативном варианте система может существовать в виде многофазной микроэмульсии. Многофазные системы включают, по меньшей мере, одну фазу, которая существует в виде микроэмульсионной системы. Системы I по Уинсору состоят из микроэмульсии «масло в воде» (М/В) в равновесии с избытком масляной фазы. Системы II по Уинсору состоят из микроэмульсии «вода в масле» (В/М) в равновесии с избытком водной фазы. Системы микроэмульсий III по Уинсору обычно представляют собой 3-фазные системы. Они состоят из средней (взаимно непрерывной) фазы, которая обычно содержит масло и воду приблизительно в равных пропорциях, и которая также содержит основное количество поверхностно-активного вещества, избыточной верхней (масляной) фазы и избыточной нижней (водной) фазы.
Как должно быть понятно специалистам в соответствующей области техники, к самопроизвольному образованию мицеллярной дисперсии в результате будет приводить использование конкретных соотношений подходящих выбранных компонентов. В этом заключается отличие от обычных эмульсий, которые не являются термодинамически стабильными и для образования эмульсии требуют подвода механической энергии, такой как в результате воздействия встряхивания, перемешивания, обработки ультразвуком или сдвига.
Мицеллярной дисперсией могут являться мицеллярная дисперсия «масло в воде» (М/В) или мицеллярная дисперсия «вода в масле» (В/М). Тип используемой дисперсии будет выбран в соответствии с конкретными требованиями к обработке и будет очевиден для специалистов в соответствующей области техники, связанной с мицеллярными дисперсиями и областями их применения. Например, в документе US 3554289 сообщается о предпочтительности использования в случае эмульсионного барьера, имеющего масляную внешнюю фазу, мицеллярной дисперсии, имеющей масляную внешнюю фазу, и возможности эффективного использования в случае эмульсионного барьера, имеющего водную внешнюю фазу, мицеллярной дисперсии, имеющей водную внешнюю фазу. Однако, могут иметься случаи, в которых для конкретного типа повреждения эффективными могут оказаться обе мицеллярные дисперсии, имеющие либо водную внешнюю фазу, либо масляную внешнюю фазу. В дополнение к этому, использующийся тип микроэмульсии по своей природе может быть взаимно непрерывным.
Как хорошо должно быть понятно специалистам в соответствующей области техники получения мицеллярных дисперсий, влияние на их образование будет оказывать присутствие солей или других водорастворимых растворенных веществ, в том числе органических растворенных веществ, например, сахаров и спиртов. Кроме того, на температурный диапазон, в котором мицеллярная дисперсия является стабильной, будет оказывать влияние конкретный состав мицеллярной дисперсии. Например, в документе US 3493048 сообщается о том, что увеличение в мицеллярной дисперсии концентрации спиртового вспомогательного поверхностно-активного вещества сдвигает ее термическую стабильность, сдвинутую к повышенным температурным диапазонам. При разработке обработок в общем случае во внимание принимают диапазон термической стабильности мицеллярной дисперсии, в том числе в отработанной форме. В случае предполагаемого прохождения фазового разделения это может оказаться приемлемым до тех пор, пока мицеллярная дисперсия будет сначала ликвидировать повреждение, предполагаемое для ликвидации, до тех пор, пока фазовое разделение в результате не приведет к эквивалентному или худшему повреждению.
Водная или полярная фаза мицеллярной дисперсии может содержать воду, в том числе пресную, водопроводную (из городского водопровода или питьевую), речную или поверхностную воду, морскую воду или минерализованную пластовую воду. Она также может содержать одного или нескольких представителей, выбираемых из смешиваемых с водой соединений или растворителей. Примеры подходящих соединений или растворителей включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: спирты, полиолы, простые эфиры и гликоли, такие как метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, изобутанол, трет-бутанол, бутилмоногликолевый эфир, бутилдигликолевый эфир, бутилтригликолевый эфир, этиленгликольмонобутиловый эфир, этиленгликоль, диглицерин и полиглицерин. Полярная фаза также может содержать водорастворимых предшественников органических кислот. В общем случае любые смешиваемые с водой соединения в приемлемой степени будут также и биоразлагаемыми.
Присутствие в водной фазе смешиваемого с водой растворителя, как представляется, стабилизирует мицеллярные дисперсии, так что для получения мицеллярной дисперсии потребуется меньшее количество поверхностно-активного вещества (документ US 6581687). Смешиваемые с водой соединения или растворители также могут исполнять функцию и вспомогательных поверхностно-активных веществ. В документе US 3568772 перечисляют спирты, амиды, аминосоединения, сложные эфиры, альдегиды, кетоны и тому подобные материалы, содержащие от 1 до приблизительно 20 атомов углерода, предпочтительно от приблизительно 3 до приблизительно 16 атомов углерода, при этом спирты являются предпочтительными.
Поверхностно-активными веществами, подходящими для использования в способе настоящего изобретения, будут являться любые поверхностно-активные вещества, которые могут быть введены в мицеллярные дисперсии, содержащие предшественников органических кислот. Могут быть использованы одно или несколько поверхностно-активных веществ. Подходящие поверхностно-активные вещества включают неионные, анионные, катионные или амфотерные поверхностно-активные вещества. Примеры подходящих неионных поверхностно-активных веществ включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: алкилполигликозиды, сорбитановые сложные эфиры, метилглюкозидные сложные эфиры или этоксилаты спиртов. Подходящие катионные поверхностно-активные вещества включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: метиловые сложные эфиры аргинина, алканоламины и алкилендиамиды. Подходящие анионные поверхностно-активные вещества включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: алкилсульфаты щелочных металлов, сульфонаты простых алкиловых эфиров, алкилсульфонат, сульфонаты разветвленных простых эфиров, алкилдисульфонат, алкилдисульфат, алкилсульфосукцинат, сульфат алкилового простого эфира или сульфаты разветвленных простых эфиров, такие как те, которые описываются в документе GB 2347682 A. Также могут быть использованы и легко биоразлагаемые поверхностно-активные вещества.
Как должно быть понятно специалистам в соответствующей области техники составления рецептур мицеллярных дисперсий, не все поверхностно-активные вещества могут оказаться подходящими для использования, но в результате варьирования типа и количеств поверхностно-активного вещества, предшественника органической кислоты, воды и других компонентов может быть составлен широкий ассортимент рецептур мицеллярных дисперсий, подходящих для использования в способе настоящего изобретения.
Неполярная фаза мицеллярной дисперсии может содержать одну или несколько неполярных жидкостей. Они могут быть выбраны из группы, состоящей из углеводородных фракций, в том числе дизельного топлива, керосина, реактивного топлива или сырой нефти, синтетических базовых и минеральных масел, сложноэфирных рабочих жидкостей, включающих сложные эфиры растительных масел (таких как кукурузное, подсолнечное, рапсовое, пальмовое, соевое и тому подобное), парафинов, изомеризованных олефинов или терпенов, таких как d-лимонен или альфа-терпинеол. Неполярная фаза также может содержать и предшественников органических кислот. В общем случае предшественник органической кислоты в приемлемой степени будет также и биоразлагаемым.
На процитированном предшествующем уровне техники приводятся примеры других химических веществ, подходящих для введения в мицеллярные дисперсии в качестве полярной фазы, неполярной фазы, поверхностно-активного вещества или вспомогательного поверхностно-активного вещества. Например, в документе PCT/GB2005/004012 перечисляется множество подходящих поверхностно-активных веществ и органических фаз.
В зависимости от конкретного состава мицеллярной дисперсии предшественник органической кислоты может исполнять функцию полярных или неполярных компонентов мицеллярной дисперсии. Они также могут исполнять функцию и поверхностно-активных веществ или вспомогательных поверхностно-активных вещества.
Как должно быть понятно, один или несколько предшественников органических кислот могут присутствовать во внешней или внутренней фазе мицеллярной дисперсии или распределяться между фазами. Необходимо, чтобы, по меньшей мере, часть предшественника органической кислоты могла бы вступать в контакт с количеством воды, достаточным для гидролиза с образованием водорастворимой органической кислоты, которая после этого может растворять кислоторастворимый материал.
Мицеллярные дисперсии настоящего изобретения, как минимум, будут содержать воду, поверхностно-активное вещество и предшественника органической кислоты.
Предшественниками органических кислот, подходящими для использования в способе настоящего изобретения, будут являться любые предшественники органических кислот, которые могут быть введены в мицеллярные дисперсии в количестве, достаточном для получения количества органической кислоты, достаточного по существу для растворения кислоторастворимого материала, присутствующего в фильтрационных корках или другом повреждении в подземном пласте или по соседству с ними.
Как должно быть понятно специалистам в соответствующей области техники составления рецептур мицеллярных дисперсий, не все предшественники органических кислот могут оказаться подходящими для использования, но в результате варьирования типа и количеств поверхностно-активного вещества, предшественника органической кислоты, воды и других компонентов может быть составлен широкий ассортимент рецептур мицеллярных дисперсий, подходящих для использования в способе настоящего изобретения.
Предшественники органических кислот, подходящие для использования в способе настоящего изобретения, могут включать сложные эфиры, сложные ортоэфиры, ангидриды и сложные полиэфиры, и сложные полиортоэфиры. В присутствии даже небольшого количества воды предшественник органической кислоты будет с предсказуемой скоростью гидролизоваться с образованием органической кислоты. Предшественники органических кислот предпочтительно будут характеризоваться низким уровнем опасности и токсичности, демонстрируя высокую температуру вспышки и высокий уровень приемлемлемости с точки зрения охраны окружающей среды. В общем случае они в приемлемой степени будут также и биоразлагаемыми.
2
2
Предпочтительно предшественником органической кислоты является сложный эфир, наиболее предпочтительно сложный эфир карбоновой или гидроксикарбоновой кислоты. Подходящими для использования в мицеллярных дисперсиях настоящего изобретения являются сложные эфиры, о которых сообщается в документах US 5678632, US 5813466, US 6702023 и US 6763888. Они включают сложные эфиры алифатической карбоновой кислоты, описывающейся формулой RCOH, где R выбирают из группы, состоящей из водорода, алкильной группы, содержащей от 1 до 6 атомов углерода, и -R'-COH, где R' представляет собой связь или алкиленовую группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, при этом алкильная или алкиленовая группа является незамещенной или замещенной галогеном или гидрокси.
В особенности подходящими для использования являются сложные эфиры короткоцепных карбоновых кислот, в том числе этановой и метановой кислоты (уксусной и муравьиной кислоты). Кальциевые и магниевые соли данных кислот характеризуются хорошей растворимостью в воде. В особенности подходящими для использования также являются и сложные эфиры гидроксикарбоновых кислот, таких как гликолевая и молочная кислота. Например, сульфат кальция может растворять гидроксиуксусная кислота.
В случае наличия у кислоты гидрокси-заместителя сложным эфиром может являться циклический сложный эфир, такой как лактон. Также могут быть использованы и сложные эфиры хелатообразующих соединений, таких как малоновая кислота, щавелевая кислота, янтарная кислота, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУ), нитрилоуксусная кислота (НТУ), лимонная кислота или гидроксиуксусная кислота, как об этом сообщается в документах US 6702023 и US 6763888. Как должно быть понятно, в случае присутствия основания и нейтрализации хелатообразующей кислоты соли таких хелатообразующих кислот также могут исполнять функцию растворяющих агентов для кислоторастворимых материалов, как об этом сообщается в документе US 7021377. В случае указания в настоящем описании изобретения на кислоторастворимые материалы это также будет относиться и к материалу, растворимому в растворах солей хелатообразующих кислот и агентов.
Спиртовая часть сложного эфира может быть одноатомной или многоатомной. Степень этерификации многоатомных спиртов будет оказывать влияние на растворимость сложного эфира в воде и углеводородах. Например, могут быть использованы неполные сложные эфиры многоатомных спиртов, в случае чего неэтерифицированные гидроксильные группы используются для увеличения растворимости сложного эфира в воде в сопоставлении с полностью этерифицированными многоатомными спиртами.
Подходящие сложные эфиры включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: этиленгликольмоноформиат, диэтиленгликольдиформиат, глицеринмоноформиат, глицеринтриацетат, глицериндиацетат, бутиллактат, пропиллактат и этиллактат.
Органические кислоты, полученные в результате гидролиза предшественника органической кислоты, которые являются подходящими для использования в способе настоящего изобретения, включают любую органическую кислоту, которая вступает в реакцию с кислоторастворимыми материалами внутри скважины с образованием солей, характеризующихся растворимостью, достаточной для обеспечения по существу прохождения существенного растворения кислоторастворимых материалов, например, формиата кальция или лактата кальция. Обычно соль является растворимой в водной или полярной фазе мицеллярной дисперсии.
Как должно быть понятно, несмотря на обычное присутствие мицеллярных дисперсий настоящего изобретения при введении в подземный пласт в виде одной фазы изменения одного или нескольких условий, выбираемых из (а) температуры и давления, (b) значения рН, концентрации соли и ионной силы, обуславливающихся результатом гидролиза, по меньшей мере, части предшественника кислоты, (с) растворения кислоторастворимого материала и (d) солюбилизации углеводородов или другого материала, растворяемых благодаря действию мицеллярной дисперсии, могут привести к фазовому разделению рабочей жидкости для обработки скважины во время ее вырабатывания. Например, отработанная рабочая жидкость для обработки скважины может присутствовать в виде микроэмульсионных систем по Уинсору I, II или III.
В случае прохождения в мицеллярной дисперсии фазового разделения в результате увеличения температуры или изменений, обуславливающихся результатом гидролиза предшественника органической кислоты, после фазового разделения соль обычно все еще будет растворимой в водной фазе. Однако, как должно быть понятно, могут существовать и определенные ситуации, в которых металлические комплексы хелатообразующих кислот или их солей, полученные из определенных предшественников органических кислот, могут оказаться значительно растворимыми и в неполярной фазе мицеллярной дисперсии или неполярной фазе, полученной в результате фазового разделения. Важно, чтобы кислоторастворимый материал, растворенный в результате обработки, не образовывал бы осадков повторно в другой твердой или иной форме, что привело бы к образованию другого типа повреждения.
В мицеллярной дисперсии присутствует предшественник органической кислоты (или предшественники органических кислот) в количестве, достаточном для получения при гидролизе предшественника органической кислоты в целях получения кислоты, количества кислоты, достаточного для оказания существенного влияния на кислоторастворимый материал, присутствующий в фильтрационных корках или других типах повреждения или по соседству с ними. Под существенным влиянием подразумевается получение при гидролизе предшественника органической кислоты количества кислоты, достаточного для достижения достаточного уровня растворения кислоторастворимого материала, присутствующего в фильтрационной корке, отложениях или другом повреждении или по соседству с ними, в целях содействия устранению повреждения или увеличения проницаемости карбонатных горных пород.
Примеры ситуаций, в которых растворение кислоторастворимого материала является желательным, включают растворение карбоната, присутствующего в фильтрационной корке, возникающей в результате использования рабочей жидкости для вскрытия пласта на водной основе или на масляной основе, растворение карбонатной горной породы по соседству с фильтрационной коркой, растворение карбонатной горной породы по соседству с искусственно или естественно образованными трещинами и растворение отложений карбоната в стволе буровой скважины, пласте или системах труб.
Мицеллярные дисперсии настоящего изобретения также могут быть использованы и для увеличения проницаемости кислоторастворимого скелета горной породы по соседству со стволом буровой скважины, естественно или искусственно образованной трещиной.
Для достижения достаточного уровня растворения необходимо получение, как минимум, нескольких процентов (масс./об.) кислоты. Концентрация предшественника органической кислоты, введенного в мицеллярную дисперсию настоящего изобретения, обычно будет составлять, по меньшей мере, 1% (масс./об.), но может доходить и вплоть до 20% (масс./об.) и более.
Предпочтительно органическая кислота, полученная в результате гидролиза предшественника органической кислоты, должна быть водорастворимой, по меньшей мере, на 1% (масс./об.).
Мицеллярные дисперсии настоящего изобретения исполняют функцию относительно быстрой солюбилизации углеводородов, эмульсий и водяных барьеров, в общем случае в течение часов. Обычно для достижения солюбилизации будут требоваться периоды останова продолжительностью от 0,5 часа до 24 часов, хотя могут быть использованы также и более долгие или более короткие периоды обработки. Солюбилизация углеводородов с поверхностей, таких как частицы в фильтрационных корках, возникающих в результате использования бурового раствора на масляной основе, может потребовать только нескольких минут. Как можно сказать без желания связывать себя теорией, вероятно, работает множество механизмов, в том числе воздействие растворителя на углеводород, микроэмульгирование углеводородных компонентов в водной фазе и смачивание водой лежащих ниже твердых поверхностей благодаря действию поверхностно-активного вещества/детергента.
В идеальном случае образование кислоты из предшественника органической кислоты и растворение кислоторастворимого материала будут происходить в течение подобных временных промежутков продолжительностью от 0,5 до 24 часов, хотя могут быть использованы также и более долгие или более короткие периоды обработки. В общем случае скважину желательно подвергать обработке в течение периода, который является достаточно продолжительным для обеспечения хорошего зонального охвата, но не настолько продолжительным, чтобы затраты оператора, такие как затраты времени при эксплуатации скважины, ненадлежащим бы образом увеличились. В некоторых ситуациях, таких как обработка фильтрационной корки в скважине, которая была пробурена, но которая была остановлена в течение недель или месяцев перед введением в эксплуатацию, приемлемой может оказаться обработка в течение долгого периода.
В простейшем случае предшественник органической кислоты будет гидролизоваться с подходящей скоростью и в отсутствие какого-либо катализатора. В случае недостаточности скорости гидролиза для увеличения скорости образования кислоты в мицеллярную дисперсию желательно ввести катализатор.
Катализаторы, подходящие для увеличения скорости гидролиза предшественников органических кислот, включают ферменты, неферментативные катализаторы и соли карбоновой кислоты. Из объема настоящего изобретения не выходят и случаи возможного исполнения определенными поверхностно-активными веществами функции катализаторов гидролиза предшественников органических кислот.
Ферменты, подходящие для введения в мицеллярные дисперсии настоящего изобретения, включают те, о которых сообщается в документах US 5678632, US 6702023 и US 6763888, в том числе липазы, эстеразы и протеазы. О неферментативных катализаторах, подходящих для введения в мицеллярные дисперсии настоящего изобретения, сообщается в документе US 6702023. В случае использования фермента необходимо выбрать фермент, который остается активным в пластовых условиях и в рабочей жидкости для обработки скважины, по меньшей мере, до тех пор, пока будет требоваться каталитическая активность. Обычно используют выделенные ферменты. Ферменты могут быть выделены из растительных, животных, бактериальных или грибковых источников. Ферменты могут быть получены из организмов дикого типа, организмов, выведенных обычным путем, мутировавших или генетически модифицированных организмов. Ферменты необязательно можно модифицировать химически до тех пор, пока они будут сохранять или иметь желательную каталитическую активность. Предпочтительно ферментами будут являться промышленные ферменты, доступные в больших объемах из коммерческих источников.
Неферментативные катализаторы, о которых сообщалось, включали ионы металлов, такие как ионы переходных металлов, органические молекулы, в том числе аминокислоты, пептиды, моносахариды, олигосахариды, нуклеиновые кислоты, пептид-нуклеиновые кислоты и производные органических молекул и их комбинации. Об использовании солей карбоновых кислот для увеличения скорости гидролиза предшественников органических кислот сообщается в документе WO 04007905 A1. Подходящие соли включают соли алифатической карбоновой кислоты, описывающиеся формулой RCO2H, где R выбирают из водорода, алкильной группы, содержащей от 1 до 6 атомов углерода, и R'-CO:H, где R' представляет собой связь или алкиленовую группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, при этом упомянутая алкильная или алкиленовая группа является разветвленной или неразветвленной и замещенной или незамещенной.
Множество липаз при нахождении в мицеллярных дисперсиях имеют повышенную активность и/или значительно стабилизированы. Как можно себе представить без желания связывать себя теорией, такие ферменты обычно действуют на межфазных поверхностях, и в сопоставлении с объемной водной или органической фазой мицеллярная дисперсия обеспечивает получение более оптимальных условий для их функционирования и стабилизации. Следствием этого является возможная потребность в меньших концентрациях фермента в мицеллярной дисперсии для достижения той же самой скорости гидролиза предшественника органической кислоты в сопоставлении с водными системами. Для определенных неферментативных катализаторов, таких как металлоорганические имитаторы ферментов, в случае использования в мицеллярной дисперсии можно ожидать подобного улучшения активности или стабилизации.
Химические вещества, необходимые для способа настоящего изобретения, обычно будут технической чистоты, что уменьшит стоимость способа.
Простейшие мицеллярные дисперсии, подходящие для использования в настоящем изобретении, образованы из воды, одного поверхностно-активного вещества и одного предшественника органической кислоты. Мицеллярная дисперсия солюбилизирует углеводороды, эмульсии и водяные барьеры, восприимчивые к обработке при использовании мицеллярной дисперсии, и, по меньшей мере, часть предшественника органической кислоты гидролизуется с образованием количества органической кислоты, достаточного по существу для растворения кислоторастворимого материала, присутствующего в фильтрационных корках или другом повреждении в подземном пласте или по соседству с ними.
Например, простая мицеллярная дисперсия, подходящая для использования в способе настоящего изобретения, может быть образована из воды, поверхностно-активного вещества и бутиллактата. Такая комбинация описывается в документе WO 2006/051255 для использования в качестве чистящего состава. В результате обеспечения достижения достаточной степени гидролиза бутиллактата до молочной кислоты в соответствии со способом настоящего изобретения также может быть проведена и существенная кислотная обработка кислоторастворимого материала. Вследствие гидролиза бутиллактата с относительно низкой скоростью при пониженных температурах, таких как меньшие, чем 80°С, для обеспечения образования молочной кислоты с подходящей скоростью в мицеллярную дисперсию обычно будет необходимо ввести катализатор, предпочтительно фермент.
В общем случае, по меньшей мере, часть предшественника органической кислоты будет перераспределяться в полярную фазу или присутствовать в ней, где данная полярная фаза будет содержать воду, по меньшей мере, в количестве, необходимом для гидролиза предшественника органической кислоты и растворения продуктов реакции органической кислоты с кислоторастворимым материалом.
Более сложные мицеллярные дисперсии, подходящие для использования в способе настоящего изобретения, могут использовать более, чем одного представителя, выбираемого из поверхностно-активного вещества, полярного растворителя или предшественника органической кислоты, а также могут включать неполярное соединение, которое не является предшественником органической кислоты, но которое облегчает образование мицеллярной дисперсии. Они также могут включать соли или вспомогательные поверхностно-активные вещества.
Мицеллярная дисперсия может быть получена в результате перемешивания компонентов в любом порядке. Как должно быть понятно, вследствие термодинамической стабильности мицеллярных дисперсий вода или полярный компонент, неполярный компонент и компонент поверхностно-активного вещества могут быть перемешаны в любом порядке, и потребуется минимальное перемешивание. Обычно к смеси полярной фазы и поверхностно-активного вещества водную или полярную фазу примешивают последней.
Обычно мицеллярную дисперсию получают периодически в резервуарах или других подходящих емкостях. В некоторых ситуациях рабочая жидкость для обработки скважины может быть получена «во время закачивания» в результате непрерывного, предпочтительно тщательно контролируемого и отслеживаемого, перемешивания индивидуальных компонентов во время нагнетания рабочей жидкости в подземный резервуар. Специалистам в соответствующей области техники хорошо должны быть известны и другие способы получения рабочей жидкости для обработки скважины.
Мицеллярную дисперсию в подземный пласт обычно вводят через нагнетательные или добывающие скважины. Скважины могут быть вертикальными, искривленными, наклонными или горизонтальными. В случае введения в свежепробуренную скважину, в частности, в случае использования для устранения повреждения, возникшего во время бурения, такого как фильтрационные корки, рабочая жидкость для обработки скважины обычно может быть введена при использовании бурильной колонны с применением насосов для бурового раствора. Рабочая жидкость для обработки скважины также может быть введена и при использовании гибких насосно-компрессорных труб или глушения скважины с вытеснением пластового флюида в пласт из кольцевого пространства.
В некоторых вариантах реализации мицеллярная дисперсия может быть получена внутри скважины после раздельного введения в подземный пласт индивидуальных компонентов.
Низкая коррозионная активность рабочей жидкости в общем случае позволит проводить введение в скважины или бурильную колонну без потребности в добавлении замедлителей коррозии. Рабочую жидкость обычно будут вводить при давлении, меньшем, чем давление гидравлического разрыва пласта, но при желании будут вводить и при давлении, большем, чем давление гидравлического разрыва пласта.
В случае выявления желательности перед проведением обработки при использовании мицеллярной дисперсии может быть проведена предварительная промывка при использовании подходящих материалов. Подобным же образом предварительные промывки при использовании подходящих материалов могут быть проведены и после обработки.
В одном варианте реализации настоящего изобретения может быть использован объем мицеллярной дисперсии, который является достаточным для обеспечения проникновения рабочей жидкости на определенное расстояние, например, в диапазоне от одного до нескольких метров, в карбонатный пласт в окрестности ствола буровой скважины или позади поверхности трещины. В дополнение к устранению повреждения из области околоскважинного пространства или поверхностей трещины и одновременно с ним это в результате может привести к увеличению проницаемости скелета горной породы карбонатного пласта до желательной глубины. В таких случаях в результате может быть получено отрицательное значение призабойной зоны, что дополнительно увеличит производительность скважины за пределы того, что может быть достигнуто даже при полном устранении повреждения в околоскважинном пространстве. Объем рабочей жидкости, необходимый для проведения таких обработок, будет зависеть от пористости пласта, желательной глубины проникновения и размеров ствола буровой скважины, трещины или трещинной системы. Такой подход, опять-таки при использовании одностадийной обработки, также может оказаться эффективным и для обработки песчаных резервуаров, имеющих карбонатные отложения, которые также характеризуются повреждением околоскважинного пространства.
В случае обработок околосважинного пространства объем рабочей жидкости для обработки скважины, введенной в резервуар, обычно будет, по меньшей мере, равным объему ствола буровой скважины плюс допуск на определенную утечку в пласт. Обычно будет использоваться объем рабочей жидкости в диапазоне от 120% до 200% от объема ствола буровой скважины, хотя в случае предположительно высокой степени водоотдачи может быть выбран и объем, доходящий вплоть до 300% и более от объема ствола буровой скважины. При обработках, у которых целью является повреждение, расположенное в пласте глубже, такое как в естественно или искусственно образованных трещинах или трещинных систем, объем будет выбран соответствующим требованиям обработки.
После введения мицеллярной дисперсии скважина обычно будет остановлена на период продолжительностью обычно в диапазоне от 0,5 часа до 24 часов (хотя также могут быть использованы и более долгие или более короткие периоды обработки), что обеспечит солюбилизацию углеводородов, эмульсий или водяных барьеров и растворение кислоторастворимого материала при использовании кислоты, образованной в результате гидролиза предшественника органической кислоты. После этого скважину вводят или возвращают в эксплуатацию или в случае нагнетательных скважин переводят на нагнетание.
Мицеллярные дисперсии настоящего изобретения могут быть использованы во множестве ситуаций при обработке нефтяного месторождения, включающих ликвидацию повреждения, обусловленного асфальтенами, парафинами, отложениями, мелкими фракциями, тяжелыми нефтяными побочными продуктами, водяными барьерами, буровыми рабочими жидкостями, фильтрационными корками, рабочими жидкостями для глушения скважины, трубной смазкой, углеводородными эмульсиями, рабочими жидкостями или буровыми растворами для вскрытия пласта на водной основе, рабочими жидкостями для вскрытия пласта на масляной основе или рабочими жидкостями для вскрытия пласта на основе синтетических масел. Они также могут быть использованы и для проведения интенсификации притока в скважину и кислотной обработки, включая гидравлический разрыв пласта, расклинивание трещины при гидравлическом разрыве пласта и кислотный гидравлический разрыв пласта.
Они являются в особенности подходящими для использования в ситуациях, в которых желательно солюбилизировать углеводороды или подвергнуть обработке эмульсии или водяные барьеры в комбинации с контролируемой скоростью растворения кислоторастворимого материала, присутствующего в фильтрационных корках или другом повреждении в подземном пласте или по соседству с ними, или в случае возможной подходящей комбинации устранения повреждения с глубокой кислотной обработкой под давлением ниже давления гидравлического разрыва пласта, проводимой для пласта по соседству со стволом буровой скважины или искусственно или естественно образованных трещин.
В одном предпочтительном варианте реализации изобретения мицеллярную дисперсию используют для устранения фильтрационных корок, возникающих в результате использования рабочих жидкостей или буровых растворов для вскрытия пласта на водной основе, рабочих жидкостей для вскрытия пласта на масляной основе (рабочих жидкостей для вскрытия пласта на основе обращенных эмульсий) или рабочих жидкостей для вскрытия пласта на основе синтетических масел, где они содержат карбонат кальция или другие кислоторастворимые материалы в качестве утяжеляющих материалов и/или понизителей водоотдачи.
Мицеллярные дисперсии настоящего изобретения могут быть в особенности подходящими для использования при очистке от фильтрационной корки и другого повреждения в необсаженных скважинах, в частности, фильтрационной корки, присутствующей при заканчиваниях скважины, предусматривающих задержку песка, включающих фильтры и гравийные засыпки. Они также могут быть использованы в качестве рабочей жидкости для формирования гравийной засыпки.
Вследствие очень низкого межфазного поверхностного натяжения, типичного для мицеллярных дисперсий, мицеллярные дисперсии настоящего изобретения могут оказаться в особенности подходящими для использования при обработке газовых скважин, где очистка будет облегчаться.
Как должно быть понятно, устранение повреждения или растворение кислоторастворимого материала при использовании способа настоящего изобретения могут быть неполными. Однако, обработка может быть признана успешной в случае по существу ликвидации повреждения, что в результате приведет к получению более высоких объемов добычи или нагнетания в сопоставлении со случаем отсутствия обработки.
Способ настоящего изобретения в сопоставлении с предшествующим уровнем техники обладает следующими преимуществами. В рамках одностадийной обработки он обеспечивает получение простого и эффективного способа обработки повреждения пласта, такого как углеводородный, эмульсионный или водяной барьер в подземном пласте, когда может быть растворен также и кислоторастворимый материал.
Мицеллярные дисперсии, использующиеся в способе настоящего изобретения, являются очень простыми для получения и использования.
В сопоставлении с другими способами обработки, в которых для растворения кислоторастворимого материала может потребоваться отдельная стадия «активной» кислоты, или в которых в мицеллярную дисперсию вводят «активную» кислоту, это представляющий очень малую опасность способ растворения кислоторастоворимых материалов с контролируемой скоростью. Манипуляций операторов с «активной» кислотой избегают, и в общем случае отсутствует потребность в проведении нагнетания при высоком давлении и высоких скоростях, что зачастую используют в обычных способах кислотной обработки для противодействия высокой скорости реакции «активных» кислот.
По меньшей мере, в некоторых вариантах реализации в способе используют компоненты, которые являются высокоприемлемыми с экологической точки зрения, например, в общем случае в способе используют предшественников органических кислот, характеризующихся низкой токсичностью и высокой температурой вспышки.
В общем случае мицеллярные дисперсии не являются высококоррозионноактивными в том смысле, что в общем случае использование замедлителей коррозии не требуется.
Вследствие хорошего зонального охвата, который может быть получен, способ настоящего изобретения является в особенности эффективным для устранения фильтрационных корок на длинных горизонтальных интервалах и при заканчиваниях скважины, предусматривающих задержку песка, включающих гравийные засыпки, обособленные и расширяемые фильтры. Однородная очистка от фильтрационных корок в таких ситуациях является критическим моментом при сведении к минимуму риска появления преждевременной неисправности.
Способ настоящего изобретения также может обеспечить проведение глубокой кислотной обработки под давлением ниже давления гидравлического разрыва пласта для пласта по соседству со стволом буровой скважины или трещины одновременно с удалением повреждения, ликвидируемого при использовании мицеллярной дисперсии.
Изобретение будет дополнительно проиллюстрировано в следующих далее примерах:
Пример 1
Для подтверждения присутствия мицелл в мицеллярных дисперсиях настоящего изобретения несколько примеров дисперсий получали в отфильтрованной искусственной морской воде (морские соли Sigma, продукт от компании Sigma Aldrich номер S-9883) при использовании 10% (об./об.) ORCA 1 или ORCA 2 (запатентованные смеси поверхностно-активных веществ, коммерчески доступные в компании Cleansorb Limited) в комбинации с 10% (об./об.) ORCA А, ORCA B или ORCA C (запатентованные смеси сложных эфиров карбоновых кислот, коммерчески доступные в компании Cleansorb Limited). Анализ размеров частиц для дисперсий проводили при 25°С по методу рассеяния лазерного излучения при использовании прибора Malvern Zetasizer Nano ZS.
Средний размер частиц (мицелл) для дисперсий продемонстрирован в таблице 1.
Таблица 1
Средний размер частиц и показатель полидисперсности в примерах мицеллярных дисперсий
Образец
Композиция (в искусственной морской воде)
Z-средний размер частиц (нм)
Показатель полидисперсности
А
10% (об./об.) ORCA 2 плюс 10% (об./об.) ORCA A
9,89
0,231
B
10% (об./об.) ORCA 2 плюс 10% (об./об.) ORCA B
11,49
0,241
C
10% (об./об.) ORCA 2 плюс 10% (об./об.) ORCA C
8,70
0,266
D
10% (об./об.) ORCA 1 плюс 10% (об./об.) ORCA A
10,12
0,265
E
10% (об./об.) ORCA 1 плюс 10% (об./об.) ORCA B
12,14
0,335
F
10% (об./об.) ORCA 1 плюс 10% (об./об.) ORCA C
23,87
0,214
Все растворы были прозрачными, и анализ подтверждает присутствие мицелл во всех дисперсиях.
Пример 2
Для подтверждения эффективности примеров мицеллярных дисперсий при обработке фильтрационных корок, возникающих в результате использования буровых растворов на масляной основе, на 5-микронных керамических дисках (диаметром 2,5'' (64 мм), толщиной 0,25'' (6,4 мм)) в высоконапорной высокотемпературной ячейке получали фильтрационные корки при использовании 2 типичных рабочих буровых растворов и одного лабораторного бурового раствора на масляной основе.
2
2
Керамические диски сначала затопляли в результате добавления 100 мл 4%-ного раствора KCl в высоконапорную высокотемпературную ячейку, увеличения давления до 100 фунт/дюйм (689 кПа) при использовании газообразного азота, а после этого открывания нижнего клапана для обеспечения медленного прохождения 50 мл 4%-ного раствора KCl через керамический диск в направлении нагнетания. После этого нижний клапан закрывали, давление в высоконапорной высокотемпературной ячейке сбрасывали в результате открывания верхнего клапана и раствор над керамическим диском сливали. Затем в высоконапорную высокотемпературную ячейку помещали 25 мл хорошо перемешанного бурового раствора на масляной основе и в высоконапорной высокотемпературной ячейке при открытом нижнем клапане в течение 1 часа создавали повышенное давление 200 фунт/дюйм (1379 кПа). После этого нижний клапан закрывали и давление в высоконапорной высокотемпературной ячейке сбрасывали в результате открывания верхнего клапана, а избыточный жидкий буровой раствор над фильтрационной коркой на керамическом диске сливали.
2
Затем мицеллярную дисперсию (100 мл) помещали в высоконапорную высокотемпературную ячейку, в которой опять создавали повышенное давление 200 фунт/дюйм (1379 кПа) и в течение желательного периода времени проводили инкубирование при пластовой температуре. После этого нижний клапан высоконапорной высокотемпературной ячейки открывали и измеряли скорость истекания рабочей жидкости из ячейки. Затем нижний клапан закрывали, давление в ячейке сбрасывали и керамический диск осматривали для определения количества оставшейся фильтрационной корки (в случае наличия таковой) и идентификации присутствующих компонентов. Результаты продемонстрированы в таблице 2.
Как демонстрируют результаты, мицеллярные дисперсии были способны обеспечивать по существу очистку от фильтрационных корок, возникающих в результате использования бурового раствора на масляной основе, в том числе растворение любого присутствующего кислоторастворимого материала, делая возможными высокие скорости течения рабочей жидкости даже в направлении нагнетания.
Пример 3
Для подтверждения эффективности примеров мицеллярных дисперсий при устранении углеводородов с поверхностей использовали качественное роторное испытание.
Вокруг стандартного ротора Fann 35 Rheometer размещали мелкоячеистую гильзу. Определяли массу чистого сухого ротора плюс гильзы. Химический стакан из пластика объемом 250 мл заполняли буровым раствором до 190 мл и в химический стакан помещали ротор, так чтобы буровой раствор достигал бы вершины сетки. Ротор оставляли в буровом растворе на 30 секунд, после этого вынимали и переносили на бумажное полотенце еще на 30 секунд для обеспечения стекания избыточного бурового раствора. После этого ротор взвешивали в перевернутом состоянии. Затем ротор прикрепляли к реометру и погружали в промывной раствор, выдерживаемый при комнатной температуре. Скорость вращения устанавливали равной 300 об./мин. Через регулярные интервалы ротор вынимали из раствора для испытаний и взвешивали в перевернутом состоянии. После этого для каждого временного интервала рассчитывали процентную долю удаленного бурового раствора. В таблицах от 3 до 5 приведены результаты испытаний на удаление бурового раствора при использовании трех рецептур.
Таблица 3
Удаление бурового раствора при использовании ORCA B, 10% (масс./масс.) + ORCA 1, 10% (масс./масс.) в растворе NaCl с концентрацией 0,58 моль/л. Буровой раствор на масляной основе 4,22°С
Минуты
Масса (г)
Оставшийся буровой раствор
Удаленный буровой раствор
% удаления
0,5
828,00
1,00
2,25
69,2
1
827,82
0,82
2,43
74,8
2
827,45
0,45
2,80
86,2
3
827,20
0,20
3,05
93,8
4
827,20
0,20
3,05
93,8
5
827,20
0,20
3,05
93,8
7
827,17
0,17
3,08
94,8
10
827,17
0,17
3,08
94,8
Таблица 4
Удаление бурового раствора при использовании ORCA B, 10% (масс./масс.) + ORCA 2, 10% (масс./масс.) в растворе NaCl с концентрацией 0,58 моль/л. Буровой раствор на масляной основе 4,22°С
Минуты
Масса (г)
Оставшийся буровой раствор
Удаленный буровой раствор
% удаления
0,5
829,50
2,35
3,34
58,7
1
828,27
1,12
4,57
80,3
2
827,51
0,36
5,33
93,7
3
827,42
0,27
5,42
95,3
4
827,33
0,18
5,51
96,8
5
827,30
0,15
5,54
97,4
7
827,28
0,13
5,56
97,7
10
827,27
0,12
5,57
97,9
Таблица 5
Удаление бурового раствора при использовании ORCA B, 10% (масс./масс.) + ORCA 3, 10% (масс./масс.) в растворе NaCl с концентрацией 0,58 моль/л. Буровой раствор на масляной основе 4,22°С
Минуты
Масса (г)
Оставшийся буровой раствор
Удаленный буровой раствор
%удаления
0,5
829,00
1,85
3,20
63,4
1
828,15
1,00
4,05
80,2
2
827,56
0,41
4,64
91,9
3
827,37
0,22
4,83
95,6
4
827,34
0,19
4,86
96,2
5
827,29
0,14
4,91
97,2
7
827,29
0,14
4,91
97,2
10
827,28
0,13
4,92
97,4