СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ БЕЗ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ С ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ
COMPOSITION FOR PREPARING HIGH-DENSITY NON-SOLID PHASE PROCESS LIQUIDS

3
Изобретение относится к новым составам для приготовления жидкостей без твердой фазы с высокой плотностью (около 1,60-1,80 г/м), который может быть использован в нефтегазодобывающей промышленности для глушения и ремонта нефтяных и газовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений и высоких температур, для разбуривания соленосных отложений, первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов.
3
Известен состав для приготовления технологической жидкости без твердой фазы с плотностью до 1600 кг/м для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин (патент РФ 2291181), содержащий нитрат кальция, хлорид кальция, оксид или ацетат двухвалентного металла, ингибитор коррозии аминного типа при следующем содержании компонентов (% масс.): нитрат кальция 28-67, хлорид кальция - 31-69, оксид или ацетат двухвалентного металла - 0,5-1,2, ингибитор коррозии аминного типа - 0,75-2,5. Состав может дополнительно содержать понизитель фильтрации (полианионная целлюлоза, оксиэтилцеллюлоза) в количестве не более 1,2%.
3
Недостатками указанного состава и жидкостей на его основе являются низкая плотность, не превышающая 1600 кг/см, что сужает область применения состава, а также завышенное содержание нитрата кальция. В техническом нитрате кальция практически всегда присутствует нитрат аммония в количестве 2-5%, что в значительной степени снижает его гигроскопичность. Растворы, содержащие нитрат аммония, особенно агрессивны ввиду высокой деполяризационной способности нитрат-иона и способности катиона аммония образовывать с металлом оборудования растворимые комплексы. Кроме того, эти растворы имеют кислую реакцию вследствие гидролиза:
4
4
+
+
NH + НОН ↔ NHOH + H
Присутствующий в составе ингибитор коррозии аминного типа (например, гексаметилентетрамин) выделяет очень токсичные пары формальдегида.
3
Наиболее близким по своей сущности к заявляемому является состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы плотностью до 1950 кг/м для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин (патент РФ 2365612), содержащий хлорид и нитрат кальция, хлориды цинка и натрия и бензоат натрия при следующем соотношении компонентов (% масс.): хлорид кальция - 13,3-21,9, нитрат кальция - 13,3-21,9, хлорид цинка - 52,55 - 72,1, хлорид натрия - 0,5-2,35 и бензоат натрия - 0,80-1,30.
3
Состав пригоден для приготовления технологических жидкостей плотностью до 1,95 г/см. При этом при температуре 120°С и выше фильтрационные показатели жидкостей на его основе остаются стабильными, что особенно важно при использовании их на месторождениях с содержанием сероводорода.
3
3
Недостатком указанного состава является повышенная коррозионная активность жидкостей на его основе при значении плотностей ниже 1,80 г/см, что требует их дополнительной обработки ингибиторами коррозии. Повышенная коррозионная активность объясняется увеличением растворимости кислорода в жидкости из-за снижения концентрации солей при разбавлении ее до значения плотности 1,8 г/см и ниже.
3
Задачей настоящего изобретения является разработка более простого и доступного состава, с показателями по активности, находящимися на уровне известных для известной ближайшей композиции, и позволяющего его использовать для приготовления жидкостей без твердой фазы плотностью 1,6-1,80 г/см с низкой коррозионной активностью.
3
Состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы плотностью 1,60-1,80 г/см для заканчивания (для глушения) и ремонта нефтяных и газовых скважин согласно изобретению обеспечивает технический результат - снижение токсичности при сохранении технологических свойств, т.е. без ухудшения технологических без добавления ингибитора коррозии аминного типа.
3
Согласно настоящему изобретению состав для приготовления технологических жидкостей с высокой плотностью (1,60-1,80 г/см) состав содержит нитрат и хлорид кальция, хлорид цинка и дополнительно содержит оксид цинка при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Нитрат кальция
31,20-49,0
Хлорид цинка
0,20-37,59
Оксид цинка
0,01-1,80
Хлорид кальция
остальное
Отличием предлагаемого состава от ближайшего является то, что состав дополнительно содержит оксид цинка при соотношении компонентов, указанных выше.
3
2
2
2
2
Хлорид цинка обладает высокой растворимостью, что позволяет использовать его для приготовления растворов плотностью до 1,80 г/см. В то же время концентрированные растворы хлорида цинка имеют отчетливо выраженную кислую реакцию, обусловленную гидролизом с образованием с водой комплексных кислот типа H[ZnClOH] или H[ZnCl(OH)].
При взаимодействии с окисью цинка в результате реакции:
2
2
2
2
2
2
ZnO + H[ZnCl(OH)] = Zn[ZnCl(OH)] + HO или
2
2
2
2
ZnO + 2H[ZnCl(OH)] = Zn[ZnCl(OH)] + HO
кислотность раствора и соответственно его коррозионная активность резко понижается.
Процесс приготовления заявляемого состава производится путем смешения компонентов. Приготовление технологических жидкостей производится путем растворения сухой солевой композиции полученного состава в пресной воде.
Для сравнения заявляемого состава с прототипом готовили жидкость без твердой фазы на основе известного состава.
Примеры приготовления технологических жидкостей без твердой фазы на основе сухой солевой композиции
3
ПРИМЕР 1 (сравнительный). В механической мешалке смешивали 310 г хлорида кальция, 670 г нитрата кальция, 12 г соединения двухвалентного металла, например ацетата калия, и 8 г ингибитора коррозии гексаметилентетрамина. Полученный состав растворяли в 500 мл пресной воды. Получившиеся 930 мл рассола плотностью 1,60 г/см испытывали аналогично примеру 1.
3
ПРИМЕР 2 (сравнительный). В механической мешалке смешали 133 г хлорида кальция, 133 г нитрата кальция, 721 г хлорида цинка, 5 г хлорида натрия и 8 г бензоата натрия. Полученные 1000 г состава растворили в 272 мл пресной воды. Получившиеся 669 мл рассола плотностью 1,90 г/см испытывали аналогично примеру 1.
3
ПРИМЕР 3 (сравнительный). В механической мешалке смешали 133 г хлорида кальция, 133 г нитрата кальция, 721 г хлорида цинка, 5 г хлорида натрия и 8 г бензоата натрия. Полученные 1000 г состава растворили в 356 мл пресной воды. Получившиеся 753 мл рассола плотностью 1,80 г/см испытывали аналогично примеру 1.
3
ПРИМЕР 4. В механической мешалке смешивали 490 г хлорида кальция, 490 г нитрата кальция, 18,9 г хлорида цинка и 1,1 г оксида цинка (% масс. 49:49:18,9:0,011). Полученный состав растворяли в 625 мл пресной воды. Получившиеся 617 мл рассола плотностью 1,62 г/см испытывали аналогично примеру 1.
3
ПРИМЕР 5. В механической мешалке смешивали 361 г хлорида кальция, 361 г нитрата кальция, 264 г хлорида цинка и 14 г оксида цинка (% масс. 36,1:36,1:24,6:1,4). Полученный состав растворяли в 390 мл пресной воды. Получившиеся 808 мл рассола плотностью 1,72 г/см испытывали аналогично примеру 1.
3
ПРИМЕР 6. В механической мешалке смешивали 312 г хлорида кальция, 312 г нитрата кальция, 358 г хлорида цинка и 18 г оксида цинка (% масс. 31,2:31,2:35,8:1,4). Полученный состав растворяли в 375 мл пресной воды. Получившиеся 774 мл рассола плотностью 1,80 г/см испытывали аналогично примеру 1.
Результаты испытаний приведены в таблице.
При последующем повышении температуры свойства полностью восстанавливаются.
3
3
Из табличных данных видно, что добавка оксида цинка и исключение из рецептуры органического ингибитора коррозии (в сравнении с прототипом) позволяет получать растворы высокой плотностью до 1,80 г/см с сопоставимыми данными по скорости коррозии по сравнению с прототипом. Коррозионная активность жидкостей плотностью выше 1,60 г/см при 110°С также не превышает нормы, разрешенной в нефтегазодобыче.
Технологические жидкости на основе заявляемого солевого состава совместимы с применяемыми в нефтегазодобыче химреагентами и по мере необходимости могут быть обработаны реагентами - понизителями фильтрации, регуляторами структурно-реологических свойств, ПАВ, нейтрализатором кислых газов и т.д.