ЭМУЛЬСИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ВОДОПРИТОКОВ, ВЫРАВНИВАНИЯ ПРОФИЛЯ ПРИЕМИСТОСТИ И ГЛУШЕНИЯ СКВАЖИН
EMULSION FORMULATION FOR WATER SUPPRESSION, CONFORMANCE CONTROL AND WELL KILLING

Изобретение относится к области добычи нефти и газа, в частности к потокоотклоняющим составам, применяемым для ограничения водопритоков и выравнивания профилей приемистости нагнетательных скважин в теригенных и карбонатных коллекторах, а также для глушения нефтегазодобывающей скважины с целью повышения продуктивности и легкости освоения при производстве текущих и капитальных ремонтов скважин.
2
2
3
Известна эмульсия для глушения скважин, включающая газоконденсат, конденсированную сульфит-спиртовую барду (КССБ), хлорид кальция (CaCl), кальцинированную соду (NaCO), карбамид, химически осажденный мел и воду [пат. РФ №2168003]. Недостатками этого эмульсионного состава является большое количество компонентов, а также то, что данная эмульсия не будет устойчивой при пластовых температурах 60-80°C, так как в качестве эмульгатора используется конденсированная сульфит-спиртовая барда, не обладающая высокими эмульгирующими свойствами.
Известна обратная дисперсия, содержащая газоконденсат, эмульгатор - эмультал, наполнитель - алюмосиликатные микросферы АСМ, минерализованную воду и дополнительно в качестве термостабилизатора - гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11H [пат. РФ №2213762]. Недостатками данной дисперсии являются высокая фильтрация в пластовых условиях и наличие в составе в качестве наполнителя твердой фазы.
Авторами [пат. РФ №2379473] описывается эмульсионный состав для временной изоляции пласта, включающий полисахаридный структурообразователь - биополимер ксантанового рода MC Bioxan, наполнитель - Полицелл ЦФ, неионогенный эмульгатор - полиэтиленгликолевый эфир алкилфенола (ОП-10), углеводородную жидкость - отработанные нефтепродукты на основе нефтяных масел; вода - остальное. Недостатками данного состава является сложность, необходимость использования дорогих и дефицитных компонентов, а также отрицательное влияние на подготовку нефти.
Также известна [Г.А. Орлов, М.Ш. Кендис, В.Н. Глушенко "Применение обратных эмульсий в нефтедобыче". М.: "Недра", 1991 г.] эмульсия, включающая углеводородную жидкость, пластовую воду или водный раствор хлорида кальция или раствор сильной кислоты и эмульгатор ЭС-2 - продукт амидирования кубовых остатков синтетических жирных кислот декстрамином. Недостатком данной эмульсии является наличие в ее составе эмульгатора ЭС-2, который является дорогостоящим продуктом, кроме того, эмульсия является неустойчивой в нейтральных и слабоминерализованных средах.
3
3
17
20
17
20
17
20
17
20
Известна гидрофобная эмульсия для изоляции притока пластовых вод в скважину [пат. №2134345, 1999 г.], содержащая нефть, пластовую воду хлоркальциевого типа плотностью 1060-1180 кг/м и аминосодержащее соединение, в качестве последнего содержит остатки кубовые при производстве аминов С-С или продукт поликонденсации остатков кубовых при производстве аминов С-С и остатков кубовых при производстве капролактама - 20-30%-ный раствор в углеводородном растворителе аминосодержащих продуктов (енаминов, иминов и аминоспиртов) при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: нефть - 32,0-56,0; остатки кубовые при производстве аминов С-С или продукт поликонденсации остатков кубовых при производстве аминов С-С и остатков кубовых при производстве капролактама - 1,0-4,0; пластовая вода хлоркальциевого типа с плотностью 1060-1180 кг/м - остальное. Недостатками являются наличие в составе соединений, влияющих на нефтеподготовку, недостаточная устойчивость к расслаиванию и большое содержание нефти в конечной эмульсии, приводящее к ее удорожанию.
1
12
Наиболее близким аналогом изобретения является эмульгатор обратных водонефтяных эмульсий [пат. №2414290, 2011 г.], содержащий в качестве активного вещества продукт взаимодействия ненасыщенных жирных кислот и сложных этиленаминов, аминоспиртов и их смесей, в качестве растворителя - фракции углеводородов, содержащие спирты, эфиры и альдегиды C-C или нефтяные дистилляты, а в качестве функциональных добавок - гидроксиэтилированные алкилфенолы (например, неонол АФ 9-12 по ТУ 2483-077-05766801-98) или поливинилацетатную депрессорную присадку при следующем соотношении компонентов, мас.%: активное вещество 20-90, растворитель 8-75 и функциональные добавки - остальное. Для приготовления эмульсий использовали следующее соотношение компонентов, мас.%: эмульгатор 1-4, углеводородная фаза 46-49, водная фаза - остальное. Недостатком данного эмульгатора является большое содержание углеводородной фазы, необходимой для получения эмульсии, что приводит к удорожанию конечной эмульсии, снижению ее вязкости и ухудшению фильтрационных характеристик.
Задачей изобретения является разработка рецептуры эмульсии, не содержащей твердой фазы, состоящей из малого количества доступных компонентов, имеющей низкую температуру застывания.
Технический результат при использовании изобретения - повышение стабильности эмульсии в течение длительного времени, в том числе термостабильность при пластовых температурах 20-80°C, улучшение регулирования реологических свойств эмульсии.
5
20
2
n
4
22
2
4
Указанный технический результат достигается тем, что эмульсионный состав для ограничения водопритоков, выравнивания профиля приемистости и глушения скважин, содержащий углеводородную и водную фазы, эмульгатор, включающий в качестве активного вещества продукт взаимодействия жирных кислот и аминов, в качестве функциональной добавки неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ) и в качестве растворителя спирт, согласно изобретению эмульгатор содержит в качестве активного вещества продукт взаимодействия жирной кислоты типа R-COOH, где R=C-C, с амином R-N-(R′-NH), где R=С-С, R′=С-С, n=0-2 при следующем соотношении компонентов эмульгатора, мас.%:
продукт взаимодействия жирных кислот типа R-COOH,
5
20
2
n
где R=С-С, с амином R-N-(R′-NH),
где R=С<sub>4</sub>-С<sub>22</sub>, R′=С<sub>2</sub>-С<sub>4</sub>, n=0-2
2-80
неионогенный ПАВ
2-60
спирт
остальное.
а состав содержит следующее отношение компонентов, мас.%:
углеводородная фаза
2-25
эмульгатор
0,1-5,0
водная фаза
остальное
При этом эмульсионный состав в качестве углеводородной фазы содержит нефть или органический растворитель, в качестве органического растворителя содержит керосин или дизельное топливо; а в качестве водной фазы содержит пресную или минерализованную воду.
Существенные отличия предлагаемого способа
5
20
2
n
4
22
2
4
В предлагаемом составе в качестве эмульгатора применяется продукт взаимодействия жирных кислот типа R-COOH, где R=С-С с амином R-N-(R′-NH), где R=С-С, R′=С-С, n=0-2 и спиртовой раствор неионогенного ПАВ, кроме того, в качестве углеводородной фазы используется нефть, либо органический растворитель (керосин, дизельное топливо и т.д.).
Преимущества предлагаемого способа
5
20
2
n
4
22
2
4
Компоненты эмульсионного состава, в частности углеводородная фаза, представляющая собой нефть, либо органический растворитель (керосин, дизельное топливо и т.д.) и эмульгатор, содержащий продукт взаимодействия жирных кислот типа R-COOH, где R=С-С с амином R-N-(R′-NH), где R=С-С, R′=С-С, n=0-2 и спиртовой раствор неионогенного ПАВ, обладают хорошими низкотемпературными свойствами, и представляют собой жидкости вплоть до температуры ниже минус 40°C. Данный эмульгатор, а также углеводородная фаза, как отдельно, так и в совокупности, обладают отличными низкотемпературными свойствами, что позволяет использовать эмульгатор и углеводородную фазу при отрицательных температурах, что облегчает их применение в зимний период времени, кроме того, вследствие низкого влагосодержания, данные компоненты эмульсионного состава обладают низкой удельной теплоемкостью, что позволяет снижать время и энергозатраты на разогрев. Кроме того, преимуществом является возможность регулирования реологических свойств образующейся эмульсии варьированием количеств углеводородной фазы и эмульгатора. Входящие в состав заявляемого эмульсионного состава ПАВы не ухудшают качество подготавливаемой нефти.
Приготовление эмульсии заключается в диспергировании углеводородной фазы в водной среде в присутствии эмульгатора. Особенностью является возможность регулирования реологических свойств образующейся эмульсии варьированием количества углеводородной фазы и эмульгатора. Образующаяся эмульсия обладает высокой стабильностью в течение длительного времени; стойкостью к механическим воздействиям, термостабильностью при пластовых температурах 20-80°C.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
2
3
2
6
18
10
16
Пример 1. В круглодонную колбу загружается 28,9 г кокопропилендиамина (диамин на основе кокосового масла, продукт вида R-N-(CH)-NH, где R=C-C) и нагревается при перемешивании. При температуре 100°C в колбу загружается 71,1 г синтетических высших жирных кислот фракции C-C. По окончании загрузки данная смесь выдерживается при температуре 140°C в течение 4 часов под прямым холодильником в токе азота. Полученный продукт анализируется.
На основании полученного продукта готовится раствор эмульгатора: продукт взаимодействия кислоты с амином - 40 мас.%; в качестве неионогенного ПАВ полиэфир простой ПП-4202 - 20 мас.%; метиловый спирт - 40 мас.%.
Для образования эмульсии используется полученный эмульгатор, в качестве углеводородной фазы используется нефть с месторождений ОАО «Оренбургнефть»; в качестве водной фазы - пресная вода, при различном соотношении углеводородной фазы, эмульгатора и водной фазы.
Данные по реологическим свойствам, стабильности, в том числе и термостабильности для различного соотношения углеводородной фазы, эмульгатора и водной фазы представлены в таблице.
Седиментационную стабильность (СС) (фазовое равновесие) обратных эмульсий оценивали по количеству отделившейся диспергированной воды из объема эмульсии при комнатной температуре (23°C) через 7 дней статического отстоя. Термостабильность инвертных эмульсий оценивали в течение 3-х суток выдерживания образца эмульсии при температуре 80°C. Динамическую вязкость эмульсии определяли на ротационном вискозиметре при 20°C.
Как видно из приведенной таблицы, изменяя соотношение компонентов, можно регулировать реологические свойства и время образования эмульсии. Все эмульсии обладают стойкостью при температуре 20°C и термостабильностью от 2 до 48 часов. Кроме того, все используемые компоненты эмульсии обладают пониженной коррозионной активностью, а эмульгированная вода в обратной эмульсии, являясь дисперсной фазой, не способна вызывать коррозию.
2
3
2
2
6
18
Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что эмульгатор содержит продукт взаимодействия кокодипропилентриамина (триамин на основе кокосового масла, продукт вида R-N-((CH)-NH), где R=C-C) и олеиновой кислоты - 20 мас.%; в качестве неионогенного ПАВ синтерол - 40 мас.%; этиловый спирт - 40 мас.%.
Для образования эмульсии используется полученный эмульгатор, в качестве углеводородной фазы используется керосин; в качестве водной фазы - минерализованная вода системы ППД ОАО «Оренбургнефть» при следующем соотношении: углеводородная фаза - 10 мас.%, эмульгатор - 5 мас.%, водная фаза - 85 мас.%. Эмульсия образуется через 45 минут, динамическая вязкость эмульсии при 20°C 745 мПа·с, седиментационная стабильность - 35% отделения воды через 7 дней, термостабильность 23% отделения воды через 24 часа.
4
9
2
2
2
2
17
20
Пример 3. Отличается от примера 1 и 2 тем, что эмульгатор содержит продукт взаимодействия бутилдиэтилентриамина (триамин вида CH-N-((CH)-NH)) и синтетических высших жирных кислот фракции C-C - 80 мас.%; в качестве неионогенного ПАВ неонол АФ-9/12 - 2 мас.%; метиловый спирт - 18 мас.%.
3
Для образования эмульсии используется полученный эмульгатор, в качестве углеводородной фазы - дизельное топливо; в качестве водной фазы - пресная вода, доведенная до плотности 1,16 г/см с помощью различных солей при следующем соотношении: дизельное топливо - 20 мас.%, эмульгатор - 4 мас.%, водная фаза - 76 мас.%. Эмульсия образуется через 55 минут, динамическая вязкость эмульсии при 20°C 1048 мПа·с, седиментационная стабильность - 30% отделения воды через 7 дней, термостабильность 20% отделения воды через 24 часа.
22
2
5
9
Пример 4. Отличается от примеров 1-3 тем, что эмульгатор содержит продукт взаимодействия амина на основе рапсового масла (амин C-NH) и синтетических высших жирных кислот фракции C-C - 60 мас.%; в качестве неионогенного ПАВ стеарокс-6 - 10 мас.%; бутиловый спирт - 30 мас.%.
3
Для образования эмульсии используется полученный эмульгатор, в качестве углеводородной фазы - керосин; в качестве водной фазы - пресная вода (ρ=1,030 г/см) с солерастворного узла ЗАО «Импульснефтесервис» при следующем соотношении: керосин - 25 мас.%, эмульгатор - 3 мас.%, водная фаза - 72 мас.%. Эмульсия образуется через 40 минут, динамическая вязкость эмульсии при 20°C 658 мПа·с, седиментационная стабильность - 10% отделения воды через 7 дней, термостабильность 15% отделения воды через 24 часа.
2
4
2
2
6
18
5
9
Пример 5. Отличается от примеров 1-4 тем, что эмульгатор содержит продукт взаимодействия кокодибутилентриамина (триамин вида R-N-((CH)-NH), где R=C-C) и синтетических высших жирных кислот фракции C-C - 2 мас.%; в качестве неионогенного ПАВ - лапрол 4503 -60 мас.%; изопропилового спирта - 38 мас.%.
3
Для образования эмульсии используется полученный эмульгатор, в качестве углеводородной фазы - нефть ОАО «РН-Няганьнефтегаз»; в качестве водной фазы - пресная вода, доведенная до плотности 1,16 г/см с помощью различных солей при следующем соотношении: нефть - 2 мас.%, эмульгатор - 0,1 мас.%, водная фаза - 97,9 мас.%. Эмульсия образуется через 15 минут, динамическая вязкость эмульсии при 20°C 10525 мПа·с, седиментационная стабильность устойчива в течение 7 дней, термостабильность 3% отделения воды через 72 часа.
Таблица
Данные по реологическим свойствам, стабильности, в том числе и термостабильности для различного соотношения углеводородной фазы, эмульгатора и водной фазы
Процентное содержание компонентов УВ:эмульгатор:вода
Время образования эмульсии, мин
Вязкость образующейся эмульсии, мПа·с
СС при комнатной температуре 23°C через 7 дней
Термостабильность эмульсии при 80°C
2:0,1:97,9
10
18572
устойчива
устойчива
4:1:95
5
8602
устойчива
устойчива
10:1,5:88,5
5
763
устойчива
устойчива
15:2,5:82,5
15
594
устойчива
устойчива
20:3,8:76,2
20
468
устойчива
2% отделение воды через 48 часов
25:5:70
35
320
устойчива
3% отделение воды через 48 часов