СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ГЛУШЕНИЯ ГАЗОВЫХ И НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН И ЖИДКОСТЬ ГЛУШЕНИЯ, ПОЛУЧЕННАЯ ЭТИМ СПОСОБОМ
PROCEDURE FOR PRODUCTION OF FLUID FOR KILLING GAS AND OIL WELLS AND KILLING FLUID OBTAINED BY THIS PROCEDURE

Изобретение относится к добыче нефти и газа, бурению нефтяных и газовых скважин, в частности, к жидкостям для перфорации и глушения скважин.
Известно, что в качестве жидкостей глушения для нефтяных и газовых скважин используют большое количество рецептур [1-5]. Известность получили жидкости глушения на углеводородной основе, в частности жидкости на основе обратных эмульсий [6]. Недостатком этих жидкостей является их пожароопасность и уменьшение продуктивности скважин вследствие снижения проницаемости пласта компонентами эмульсии.
Наиболее близкими аналогами для заявленных способа и жидкости являются способ получения жидкости для глушения нефтяных и газовых скважин и жидкость глушения, полученная этим способом. Указанная жидкость глушения содержит в качестве дисперсной фазы известь, в качестве дисперсионной среды - водные растворы хлористых солей натрия, магния, алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: известь 10-30, хлористые соли натрия, магния, алюминия 5-25, отходы производства изопропилового спирта 0,5-1,5, реагенты-понизители фильтрации 0-1,5, вода - остальное, причем отходы производства изопропилового спирта представляют собой смесь углеводородов нормального и изостроения, содержащие три- и тетраполимеры, пропилен и другие низкомолекулярные полимеры, а также альдегиды, кетоны, изопропиленовый спирт. В способе ее получения известь интенсивно размешивают в пресной или пластовой воде, при необходимости добавляют соли, в полученное известковое молоко при интенсивном перемешивании с доступом воздуха добавляют указанные отходы и реагенты - понизители фильтрации. Получают устойчивую пену [7].
Недостатком данных способа и жидкости является большое количество различных компонентов, вводимых в пласт, которые после окончания работ мешают быстрому выходу скважины на рабочий режим и что, как следствие, приводит к снижению дебитов добывающих скважин. Кроме того, применение полученной жидкости в пластах с аномально низким пластовым давлением требует дополнительно применять блокирующую систему, предотвращающую поглощение жидкости в пласт.
Целью изобретения является обеспечение применения негорючей жидкости глушения в широком интервале проницаемости пород, температур пласта и пластовых давлений, сохранение проницаемости породы призабойной зоны скважины после проведения ремонтных работ.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения жидкости глушения для газовых и нефтяных скважин, включающем совмещение извести, воды, органического компонента, в качестве органического компонента используют, по крайней мере, один гликоль с молекулярной массой не более 160, осуществляют совмещение извести негашеной с, по крайней мере, одним указанным гликолем при их соотношении, мас.ч. 2-10:10 соответственно, затем к полученному продукту их реакции при перемешивании добавляют воду в количестве 5-50 мас.ч.
Причем вода может дополнительно содержать до 50% от ее массы низкомолекулярного спирта или соли, а также в жидкость глушения может быть дополнительно введен сухой порошкообразный полиакриламидный гель в количестве до 5% от массы жидкости глушения, а также полые микросферы.
При использовании диэтиленгликоля и его смесей с другими гликолями реакцию можно проводить при комнатной температуре. Для других гликолей целесообразно провести предварительный нагрев до температуры выше 50°С для ускорения реакции. Способ получения жидкости глушения может быть реализован непосредственно в скважине. В этом случае также можно получить дополнительный блокирующий эффект и избежать применения специальных блокирующих составов.
Поставленная цель также достигается тем, что жидкость глушения газовых и нефтяных скважин характеризуется тем, что получена указанным выше способом.
Сущность изобретения состоит в том, что оксид кальция, содержащийся в негашеной извести, химически взаимодействует с гликолями с образованием гликолятов кальция, которые взаимодействуют с водой. При этом образуется аморфный гидроксид кальция, в отличие от кристаллического гидроксида кальция, образующегося при прямом взаимодействии воды с оксидом кальция. Аморфный гидроксид кальция обладает малой плотностью и является твердым эффективным наполнителем для жидкости глушения. Для регулирования плотности жидкости глушения и ее температуры замерзания в воду могут быть введены низкомолекулярные добавки, например низший спирт или водорастворимая соль.
Введение в жидкость глушения перед закачкой в скважину сухого полиакриламидного геля позволяет придать этой жидкости блокирующие свойства при минимальной модификации. Это необходимо при глушении скважин с аномально низким пластовым давлением.
Предлагаемой жидкости глушения можно придать блокирующие свойства, если часть жидкости глушения готовить непосредственно в скважине. Для этого реакцию гликоля и негашеной извести частично можно проводить в призабойной зоне скважины. Для этого непрореагировавшую суспензию извести в гликоле закачивают на забой скважины, где протекает реакция и далее добавляют воду, водно-спиртовой раствор или водный раствор соли необходимой плотности и температуры замерзания. После реакции с водой образуется жидкость глушения непосредственно в скважине, при этом обеспечивается блокирующий эффект за счет высокой концентрации аморфной извести на забое скважины.
В любой момент аморфный гидроксид кальция может быть полностью разрушен при солянокислотной обработке вследствие перехода кальция в растворимый хлорид кальция. Для регулирования плотности в жидкость глушения могут быть добавлены микросферы, имеющие малую плотность, например полые стеклянные микросферы. Для увеличения вязкости и снижения фильтруемости жидкости в пласт можно добавить до 5% сухого порошкообразного полиакриламидного геля. Частицы полиакриламидного геля разбухают в водной среде и тем самым повышают ее вязкость и седиментационную устойчивость.
Для подтверждения возможности практического получения жидкости глушения с указанными свойствами приводится ряд примеров.
Пример 1.
10 мас.ч. этиленгликоля с молекулярной массой 62,05 смешивают с 4,5 мас.ч. негашеной извести. Перемешивание продолжают до прекращения выделения тепла. Далее к продукту реакции добавляют 10 мас.ч. воды и перемешивают. В результате образуется тиксотропная жидкость с показателем водоотдачи 16 мл за 30 минут и вязкостью 150 сП.
Пример 2.
10 мас.ч. пропиленгликоля с молекулярной массой 76,09 смешивают с 4,5 негашеной извести и нагревают массу до 100°С. После начала реакции температура достигла 160°С, а затем опустилась до прежнего значения. Перемешивание продолжают до прекращения выделения тепла. Далее к продукту реакции добавляют 10 мас.ч. воды и перемешивают. В результате образуется тиксотропная жидкость с показателем водоотдачи 21 мл за 30 минут и вязкостью 130 сП.
Аналогично были проведены испытания способа получения для реакции негашеной извести с другими низкомолекулярными гликолями. Результаты представлены в таблице.
Пример 3.
Для получения жидкости глушения при нормальной температуре был испытан способ получения жидкости глушения на основе смеси моно- и диэтиленгликоля. Взято 3 мас.ч. моноэтиленгликоля с молекулярной массой 62,05 и смешано с 7 мас.ч. диэтиленгликоля с молекулярной массой 106,12. К полученной смеси добавлено 5 мас.ч. негашеной извести, содержащей 95% оксида кальция. Систему перемешивали 4 часа. Система первоначально нагревалась до 45°С, а затем температура падала до комнатной температуры. К концу перемешивания вязкость продукта возросла. Далее к системе добавлено 10 мас.ч. воды (т.е. 67% к сумме гликолей и извести) и перемешано в течение 30 минут. В результате получена жидкость глушения, свойства которой были изучены и получены следующие результаты:
- показатель фильтрации за 30 минут - 15 мл;
3
- плотность 1195 кг/м;
- суточный отстой - 0%;
-1
- вязкость при скорости сдвига 1 с 8500 мПа·с (сП);
-1
- вязкость при скорости сдвига 14 с 430 мПа·с;
- вязкость пластическая 95 мПа·с;
- динамическое предельное напряжение сдвига 45 Па;
- температура замерзания -35°С;
- растворимость в соляной кислоте - полная.
Пример 4.
В этом примере показана возможность превращения жидкости глушения при минимальной модификации в эффективную блокирующую систему. К жидкости глушения, приготовленной в примере 3, добавлено 5% от ее массы сухого порошкообразного полиакриламидного геля. Гель был получен обработкой порошкообразного полиакриламида ионизирующим излучением дозой 1 Мрад. Через 40 минут перемешивания жидкость потеряла подвижность. Испытание этой системы на водоотдачу показало водоотдачу 5 мл.
Пример 5.
Берется 5 мас.ч. моноэтиленгликоля с молекулярной массой 62,05 и смешивается с 5 мас.ч. диэтиленгликоля с молекулярной массой 106,12. К полученной смеси добавляют 2,5 мас.ч. негашеной извести. Систему перемешивают 6 часов. Система первоначально нагревается до 50°С, а затем температура падает до комнатной температуры. К концу перемешивания вязкость продукта возрастает. Далее к системе добавляют 13 мас.ч. воды (т.е. 83% к сумме гликолей и извести) и перемешивают в течение 30 минут. В результате получается жидкость глушения, свойства которой были изучены и получены следующие результаты:
- показатель фильтрации за 30 минут - 35 мл;
3
- плотность 1170 кг/м;
- суточный отстой - 0%;
-1
- вязкость при скорости сдвига 14 с 270 мПа·с;
- вязкость пластическая 56 мПа·с;
- температура замерзания -22°С;
- растворимость в соляной кислоте - полная.
По аналогии с примерами 1 и 2 проведены исследования свойств жидкостей, полученных при других условиях получения по предлагаемому способу. Основные свойства полученных жидкостей глушения - водоотдача, стабильность и температура замерзания - приведены в таблице. Из таблицы видно, что стабильная система образуется в примерах 1-10. В примерах 11 и 12, в которых состав жидкости выходит за пределы заявляемых параметров, получается нестабильная система.
Пример 6.
Берется 3 мас.ч. моноэтиленгликоля с молекулярной массой 62,05 и смешивается с 7 мас.ч. диэтиленгликоля с молекулярной массой 106,12. К полученной смеси добавляют 5 мас.ч. негашеной извести, содержащей 95% оксида кальция. Систему перемешивают 4 часа. Система первоначально нагревается до 45°С, а затем температура падает до комнатной температуры. К концу перемешивания вязкость продукта возрастает. Далее к системе добавляют 10 мас.ч. 50%-ного раствора метанола в воде и перемешали в течение 30 минут. В результате получается жидкость глушения, свойства которой были изучены и получены следующие результаты:
- показатель фильтрации за 30 минут - 19 мл;
3
- плотность 1052 кг/м;
- суточный отстой - 0%;
- температура замерзания - 45°С;
- растворимость в соляной кислоте - полная.
Пример 7.
Данный пример приводится для подтверждения возможности снижения плотности жидкости глушения путем введения в состав жидкости полых микросфер. Берется 4 мас.ч. негашеной извести и перемешивается в течение 3-х часов со смесью 2,5 мас.ч. моноэтиленгликоля и 7,5 мас.ч. диэтиленгликоля. Далее к дисперсии добавили 10 мас.ч. пресной воды и 0,25 мас.ч. полых микросфер и продолжали перемешивание еще 30 минут. В результате образуется однородная система со следующими параметрами:
- температура замерзания - 31°C;
- показатель фильтрации за 30 минут - 11 мл;
3
- плотность 980 кг/м;
- суточный отстой менее 2%.
Пример показывает, что при введении микросфер снижается плотность и при этом сохраняется стабильность системы во времени.
Таблица
Свойства жидкости глушения, полученной по данному способу
№
Известь, мас.ч.
Гликоль, мас.ч.
Вода, мас.ч.
Дополнительный компонент к воде, мас.ч.
Водоотдача, мл
Суточный отстой, %
Температура застывания, °C
1
5
МЭГ
30
нет
17
0
-35
2
5
ДЭГ
30
нет
21
0
-31
3
5
ПГ
30
нет
15
0
-26
4
5
ТЭГ
40
нет
18
0
-24
5
5
МЭГ и ДЭГ
30
нет
19
0
-29
6
10
МЭГ и ДЭГ
5
нет
23
0
-35
7
2
МЭГ и ДЭГ
50
нет
12
0
-23
8
10
МЭГ и ДЭГ
30
50% метанол
36
0
-41
9
10
МЭГ и ДЭГ
30
20% CaCl<sub>2</sub>
39
0
-31
10
10
МЭГ и ДЭГ
30
20% ДЭГ
9
0
-28
Обозначения:
МЭГ - моноэтиленгликоль, мол. масса 62,5
ДЭГ - диэтиленгликоль, мол. масса 106,12
ТЭГ - триэтиленгликоль, мол. масса 150,12
ПГ - пропиленгликоль, мол. масса 76,09
Источники информации
1. RU, №2136854 С1, 28.04.1997.
2. RU, №2151162С1, 10.11.1998.
3. RU, №2168003 С2, 10.05.1999.
4. RU, №2183735 С2, 11.05.2000.
5. RU, №2184839 С2, 25.04.2000.
6. RU, №2132936 C1, 18.11.1997.
7. RU, №2136854 С1, 28.04.1997.