ТВЕРДОТОПЛИВНАЯ КИСЛОТОГЕНЕРИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
ACID-GENERATING SOLID-FUEL COMPOSITION FOR TREATMENT OF OIL WELLS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обработки призабойной зоны пласта, сложенной как из карбонатной, так и из терригенной породы, а также силикатных загрязнений, образованных в призабойной зоне в процессе бурения и цементирования скважин.
Известна твердотопливная кислотогенерирующая композиция для обработки нефтяных скважин, содержащая нитрат аммония, гексохлорэтан и поливинилхлоридную смолу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
нитрат аммония
32-33
гексохлорэтан
57-58
поливинилхлоридная смола
10,
см. RU Патент №2386026, МПК E21B 43/27 (2006.01), 2010.
Недостатком указанного технического решения является низкая эффективность обработки призабойной зоны пласта, сложенного из терригенных пород. Кроме того, композиция имеет низкую температуру горения и скорость горения, а также низкую удельную теплоту сгорания.
Наиболее близкой к изобретению является твердотопливная кислотогенерирующая композиция для обработки нефтяных скважин, содержащая нитрат аммония, гексохлорэтан и фторопласт марки ФП-4, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
нитрат аммония
32-33
гексохлорэтан
51 -53
политетрафторэтилен - фторопласт ФП-4
15-16
Композиция при термодеструкции выделяет смесь плавиковой и соляной кислот, позволяющих осуществлять кислотное воздействие на призабойную зону пласта, сложенную как из карбонатной, так и из терригенной породы, а также на силикатные загрязнения, образованные в призабойной зоне в процессе бурения и цементирования скважины,
см. RU Патент №2469189, МПК E21B 43/27 (2006.01), C09K 8/72 (2006.01), 2012.
Недостатками указанного технического решения являются недостаточно высокая температура горения, скорость горения композиции, что обусловливает низкую интенсивность кислотного воздействия на скелет породы. Кроме того, стабильное горение наблюдается только при скважинных давлениях не менее 5 МПа. При этом в процессе горения образуется значительное количество твердых продуктов (шлаков), до 20% от исходной массы композиции, которые загрязняют призабойную зону пласта и снижают ее фильтрационные характеристики. Композиция в своем составе содержит гексахлорэтан, являющийся токсичным нестабильным веществом с температурой сублимации около 80°C. Это накладывает высокие требования на организацию систем очистки атмосферы рабочей зоны при переработке композиции и герметизации изделий, изготовленных из нее. Композиция не может быть переработана в изделие высокопроизводительным методом экструзии.
Задачей изобретения является создание твердотопливной кислотогенерирующей композиции, обладающей повышенной температурой горения и скоростью горения, высокой удельной теплотой сгорания, высокой стабильностью горения в широком интервале давлений, с меньшим шлакообразованием и способной перерабатываться методом экструзии.
Техническая задача решается тем, что твердотопливная кислотогенерирующая композиция, содержащая нитрат аммония, фторопласт, в качестве фторопласта она содержит сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом, дополнительно содержит эластомерный сополимер винилиденфторида и хлортрифторэтилена с размером частиц 0,5-1,5 мм и поливинилхлорид мол. массы 25-50 тыс., при следующем соотношении компонентов, мас.%:
нитрат аммония
35-40
сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом
5
эластомерный сополимер винилиденфторида и
хлортрифторэтилена с размером частиц 0,5-1,5 мм
10-12
поливинилхлорид мол. массы 25-50 тыс.
43-50
Решение технической задачи позволяет повысить температуру горения, скорость горения и удельную теплоту сгорания твердотопливной кислотогенерирующей композиции при ее высокой стабильности горения в широком интервале давлений, что позволяет повысить эффективность воздействия на скелет призабойной зоны пласта, сложенного как из карбонатных, так и терригенных пород, а также на силикатные загрязнения в призабойной зоне, снизить шлакообразование и придать способность композиции перерабатываться методом экструзии.
Характеристика компонентов твердотопливной кислотогенерирующей композиции:
нитрат аммония является окислителем, в качестве которого используют гранулированный нитрат аммония (аммиачная селитра) марки Б по ГОСТ 2-85;
сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом, в качестве которого используют порошкообразный фторопласт марки Ф-32Л В по ОСТ 6-05-432-78;
эластомерный сополимер винилиденфторида и хлортрифторэтилена, в качестве которого используют порошкообразный фторкаучук марки СКФ-32 сорт 2-й по ГОСТ 18376-79;
поливинилхлорид, в качестве которого используют порошкообразный поливинилхлорид марки ПВХ-С-4700-Ж по ГОСТ 14332-78.
Твердотопливную кислотогенерирующую композицию получают путем механического смешения компонентов.
Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения.
Пример 1.
Заявляемую композицию готовят в барабанном смесителе путем механического смешения нитрата аммония, сополимера трифторхлорэтилена с винилиденфторидом - порошкообразного фторопласта марки Ф-32Л В, эластомерного сополимера винилиденфторида и хлортрифторэтилена - фторкаучука марки СКФ-32 с размером частиц 0,5 мм, поливинилхлорида - порошкообразного поливинилхлорида марки ПВХ-С-4700-Ж с молекулярной массой 25 тыс. при следующем соотношении компонентов, мас.%:
нитрат аммония
35
сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом
5
эластомерный сополимер винилиденфторида
и хлортрифторэтилена
10
поливинилхлорид с мол. массой 25 тыс.
50
Примеры 2-3 аналогичны примеру 1, данные по составу композиции и ее свойствам приведены в таблице 1.
Доставку твердотопливной кислотогенерирующей композиции к призабойной зоне пласта осуществляют с помощью герметичного устройства на кабель-тросе. Устройство представляет собой сгораемую оболочку со встроенным средством инициирования горения,
см., например, RU Патент №2124630, МПК E21B 43/25, E21B 43/26, 1999.
Из полученной композиции путем экструзии изготавливают образцы топлива диаметром 10 мм. Высоту образцов варьируют в зависимости от характера проводимых исследований. Скорость горения образцов определяют в приборе постоянного давления, имитирующего скважинные условия, при давлении 0,1-10 МПа. Содержание твердых веществ в продуктах сгорания определяют взвешиванием кварцевого отборника, размещенного в приборе постоянного давления до и после сжигания образцов топлива. Массу кислот, выделяемых при сгорании одного килограмма твердотопливной композиции, удельную теплоту сгорания композиции определяют расчетным путем, см. Алемасов В.Е. и др. Учебник«Теория ракетных двигателей», под ред. В.П. Глушко. - М.: Машиностроение, 1980, с.44.
Состав композиции и ее свойства приведены в таблице 1.
Таблица 1
Состав композиции
Примеры конкретного выполнения
по прототипу
Состав композиции по заявляемому объекту, мас.%
№1
№2
№3
1
2
3
4
5
Нитрат аммония
33
35
37
40
Фторопласт марки Ф-32Л В
5
5
5
Фторкаучук марки СКФ-32 с размером частиц 0,5 мм
-
10
-
12
Фторкаучук марки СКФ-32 с размером частиц 1,5 мм
-
-
11
-
Поливинилхлорид марки ПВХ-С-4700-Ж, с молекулярной массой 25 тыс.
-
50
-
43
Поливинилхлорид марки ПВХ-С-4700-Ж, с молекулярной массой 50 тыс.
-
47
-
Фторопласт марки ФП-4
16
-
-
-
Гексахлорэтан
51
-
-
-
Свойства композиции
Масса кислот в числителе - концентрированная соляная / в знаменателе - плавиковая, выделяемых при сгорании с одного кг образца топлива, кг/кг
0,48/0,11
0,48/0,11
0,48/0,115
0,49/0,12
Продолжение таблицы
1
2
3
4
5
Шлакообразованиеобразцов топлива относительномассы устройства, %
15-20
3-5
2-4
1-3
Температура горения образцов топлива, К
989
1278
1315
1356
Удельная теплота сгорания образцов топлива, кДж/кг
1600
1850
1960
2110
Скорость горения образцов топлива, мм/с, при давлении 0,1-5 МПа
Не горит
1-2
1-3
2-4
Скорость горения образцов топлива при давлении 5-10 МПа
1-2
3-5
4-6
5-7
Как видно из примеров конкретного выполнения, решение технической задачи позволяет повысить температуру горения, скорость горения и удельную теплоту сгорания твердотопливной кислотогенерирующей композиции при ее высокой стабильности горения в широком интервале давлений, что позволяет повысить эффективность воздействия на скелет призабойной зоны пласта, сложенного как из карбонатных, так и терригенных пород, а также на силикатные загрязнения в призабойной зоне, при этом снизить шлакообразование при ее сгорании и придать способность композиции перерабатываться методом экструзии.