ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ И ГЛУШЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
PROCESS FLUID FOR OIL WELLS PERFORATING AND KILLING

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам, используемым в качестве рабочей среды при вторичном вскрытии продуктивных пластов перфорацией и глушении скважин при проведении ремонтно-восстановительных работ.
Известна технологическая жидкость (ТЖ) для перфорации и глушения нефтяных скважин (Пат. РФ №2401857, опубл. 20.10.2010), содержащая хлорид калия, водорастворимое ПАВ СНПХ-ПКД-515, ингибитор коррозии СОНКОР - 9510, воду. К недостаткам данного состава ТЖ можно отнести следующие:
- недостаточная утяжеляющая способность хлорида калия;
- дополнительное использование ингибитора коррозии СОНКОР-9510;
- многокомпонентность состава ТЖ;
- узкий относительно пластовых давлений диапазон использования ТЖ;
- высокое содержание хлоридов, что является неблагоприятным в экологическом отношении.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в увеличении плотности ТЖ, уменьшении количества компонентов ТЖ и, как следствие, упрощении ее приготовления, расширении диапазона использования ТЖ.
Новизна разработки заключается в научно обоснованном использовании формиата калия в качестве загустителя совместно с ПАВ комплексного действия в составе ТЖ и одновременно в качестве ингибитора коррозии.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2.
НСООК
3
На фиг.1 представлено межфазное натяжение на границе с гептаном растворов ПКД-515 в присутствии формиата калия (С=14%) от концентрации ПКД-515 до и после адсорбции ПКД-515 из раствора на керне при t=21°C, на фиг.2 - динамика набухания бентонита в растворах солей с выходом 18 м/т.
3
3
Замена хлорида калия на формиат калия позволяет увеличить плотность ТЖ: в прототипе она составляет 1,05-1,16 г/см, в заявляемом изобретении - 1,05-1,56 г/см. Замена хлорида калия на формиат калия позволяет исключить необходимость дополнительного использования ингибитора коррозии, т.к. формиат калия является и ингибитором коррозии.
Кроме того, при соизмеримой ингибирующей способности хлорида калия и формиата калия предлагаемую ТЖ можно использовать в более широком диапазоне пластовых давлений - коэффициент аномального пластового давления составляет от 1,2 до 1,4. Замена хлорида калия на формиат калия позволяет сократить содержание довольно токсичного и горючего ПКД-515 до 0,5%. Это обусловлено взаимным влиянием ПКД-515 и формиата калия, что и позволяет сократить содержание ПКД-515 при сохранении требуемых свойств ТЖ.
Были проведены следующие исследования.
В лабораторных условиях было измерено межфазное натяжение σ на границе с гептаном водного раствора ПКД-515 в присутствии формиата калия при различных концентрациях ПКД-515. Как в отсутствии, так и в присутствии минеральных солей ПКД-515 эффективно действует на межфазной границе вода/углеводород, понижая межфазное натяжение до низких значений σ≤5 мН/м (фиг.1). ПАВ комплексного действия ПКД-515 характеризуется высокой поверхностной активностью и способностью понижать межфазное натяжение на границе с углеводородом при концентрациях ПАВ 0,5%; 0,8%; 1,0%, т.е. использование формиата калия не оказывает существенного влияния на межфазное натяжение.
ПКД
ПКД
Исследовано влияние адсорбции ПКД-515 в присутствии формиата калия на керновом материале на понижение межфазного натяжения. Данные представлены в таблице (фиг.1). Адсорбция ПКД-515 на керне при длительном (в течение 24 час) контакте водного раствора ПКД с керном приводит к понижению содержания ПАВ в растворе. Это в свою очередь приводит к повышению поверхностного натяжения. При низких концентрациях исходного (до адсорбции) раствора ПКД-515 С=0.5% разница между значениями межфазного натяжения σ до и после адсорбции составляет ~4 мН/м. При высоких концентрациях ПКД С=1.0% эта разница уменьшается в два раза и составляет ~2 мН/м, что соответствует норме, т.е. σ меньше 10 мН/м.
3
Исследованы ингибирующие свойства формиата калия в сравнении с хлоридами калия и кальция. Оценка степени набухания немодифицированного бентонита, имеющего высокую степень коллоидальности (выход раствора 18 м/т), в 5-10%-ных растворах солей позволяет сделать вывод о том, что формиат калия обладает достаточной ингибирующей способностью. Динамика набухания образцов бентонита в растворах солей представлена в таблице (фиг.2). При этом ингибирующую способность водных растворов формиата калия оценивали по степени набухания бентонита, имеющего коэффициент коллоидальности 0.92 по методу Ярова-Жигача. Набухаемость характеризовали увеличением линейного размера образца бентонита во времени при контакте с водными растворами минеральных солей. Максимальное время контакта 24 часа.
Исследования проводили с бентонитом, так как керновый материал Песчаноозерского месторождения в основном представлен песчаниками, а набухание присутствующего в нем глинистого материала можно оценить только по изменению проницаемости, что требует соответствующего аппаратурного оформления. К тому же использование высококоллоидального бентонита позволяет более полно оценить ингибирующую способность исследуемых растворов и исключить ошибки, появление которых возможно из-за неоднородности состава кернового материала.
Исследования устойчивости эмульсий на основе смесей нефти и водных растворов ПКД-515 в присутствии формиата калия, полученных при различных объемных соотношениях нефтяной и водной фаз, показали, что реагент комплексного действия ПКД-515 не обладает эмульгирующими свойствами и не стабилизирует водонефтяные эмульсии.
Совместимость технологической жидкости с пластовым флюидом.
Совместимость жидкости перфорации с пластовой водой оценивали по изменению оптической плотности смесей от объемной доли ТЖ. Полученные результаты свидетельствуют об отсутствии какого-либо физико-химического взаимодействия между ТЖ и пластовой водой, т.е. об их совместимости.
Жидкость обладает аналогичными поверхностно-активными свойствами, что и в прототипе, при более низком содержании ПКД-515 и меньшем количестве компонентов ТЖ.
Разработанная ТЖ для перфорации и глушения скважин позволяет:
- повысить продуктивность скважин;
- обеспечить сохранение коллекторских свойств пласта;
- ускорить процесс освоения скважин;
- частично восстановить коэффициент продуктивности.
Использовались результаты проведенных научно-исследовательских работ по изучению:
- адсорбции ПАВ комплексного действия ПКД-515 на керновом материале Песчаноозерского месторождения;
- межфазного и поверхностного натяжения растворов ПАВ ПКД-515 в присутствии формиата калия на границе с воздухом, углеводородом и нефтью;
- ингибирующей способности растворов формиата калия;
- эмульгирующей (деэмульгирующей) способности ПКД-515 по отношению к водонефтяным системам;
- совместимости ТЖ на основе водных растворов ПКД-515 в присутствии формиата калия с пластовой водой.
При вскрытии продуктивных пластов при репрессии ТЖ удовлетворяет следующим требованиям:
1. не взаимодействует с породой пласта, с пластовыми водами, фильтратом бурового раствора, проникшего в прискваженную зону в процессе вскрытия пласта бурением;
2. обладает высокой ингибирующей способностью (особенно для низкопроницаемых пластов);
3. имеет низкие значения межфазного и поверхностного натяжения на границе с нефтью;
4. гидрофобизирует породы пласта;
5. содержит не более 0.01% твердых частиц размером меньше 10 мкм;
6. имеет ограниченное время контакта с пластом; время начала освоения скважины после перфорации не должно превышать 24 часа.
Предложенная рецептура жидкости апробирована в лабораторных условиях.
ТЖ представляет собой водный раствор формиата калия с регулируемой плотностью, содержащий поверхностно-активное вещество (ПАВ) комплексного действия. В качестве ПАВ комплексного действия используется реагент СНПХ ПКД-515.
Компоненты ТЖ
1.Вода техническая или морская.
2.Формиат калия техн. ТУ 2432-007-52257004-2005.
3. СНПХ-ПКД-515 (ТУ 39-05765670-ОП-211-95), поставляется в жидком виде. Представляет собой композицию многофункциональных ПАВ (нефрас, этилбензол, изопропанол, неонол АФ 9-12, лапрол 5003-2-15), разработан ОАО НПО «Бурение». Активной основой ПКД-515 является неонол АФ 9-12 (ТУ 38.507-63-300-93). Неонол АФ 9-12 - оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, является высокоэффективным неионогенным поверхностно-активным веществом. Состав ТЖ
1. Содержание формиата калия определяется необходимой плотностью жидкости в соответствии с пластовым давлением продуктивных пластов.
2. Содержание ПАВ комплексного действия (СНПХ ПКД-515) строго регламентировано и не должно быть ниже 0,5%.
3. Рецептурный состав жидкости перфорации представлен в таблице
Наименование компонента
Вещество
Содержание, %
Примечание
1
2
3
4
ПАВ комплексного действия
СНПХ ПКД-515
0,5
Водорастворимый утяжелитель и ингибитор коррозии
формиат калия
10-50
Плотность ТЖ 1,05-1,56 г/см<sup>3</sup>
Вода
техническая или морская
89,5-49,5
ИТОГО
100
Такое соотношение компонентов в составе ТЖ является наиболее оптимальным для достижения технического результата. Так, содержание формиата калия в количестве 10-50% обеспечивает необходимую плотность ТЖ. При содержании формиата калия меньше 10% ТЖ будет иметь недостаточную плотность, при содержании более 50% формиат калия просто уже не растворяется в воде. Содержание ПАВ в количестве 0,5% обусловлено тем, что ПКД-515 эффективно действует на межфазной границе вода/углеводород, понижая межфазное натяжение до низких значений σ≤5 мН/м как при концентрациях 0,5%, так и при 0,8%; 1,0% (фиг.1), таким образом, нецелесообразно использовать ПАВ в количестве 0,8% или 1,0% для достижения одного и того же результата.
3
3
Пример. Конкретный рецептурный состав 1 м ТЖ плотностью 1344 кг/м (на морской воде):
СНПХ-ПКД-515- 5 л (0,5 мас.%);
Формиат калия - 300 кг (30 мас.%);
вода морская - 695 л (69,5 мас.%).
Технология приготовления технологической жидкости
1. Общий объем жидкости рассчитывают исходя из условия полного заполнения скважины.
2. До начала приготовления ТЖ в соответствии с вместимостью емкости, выбранной для приготовления, рассчитывают количество материалов для приготовления одной порции жидкости.
3. Для приготовления ТЖ необходимо использовать техническую или морскую воду, не содержащую взвешенных механических примесей.
4. Емкости, используемые для приготовления и хранения ТЖ должны быть чистыми.
3
5. Приготовительную емкость заполняют технической или морской водой, в которой растворяют расчетное количество формиата калия. После полного растворения формиата калия вводят СНПХ ПКД-515 из расчета 0,5% (5 л/м).
Заполнение скважины технологической жидкостью
1. Перед закачкой ТЖ в скважину предварительно готовят буферную разделительную пачку.
3
2. В качестве разделительной пачки используют водный раствор AQUA РАС R вязкостью 75-100 с. Приблизительный расход AQUA РАСР-5 кг/м.
3
3. Объем разделительной пачки - 1 м.
Техника безопасности
1. Формиат калия не токсичен, при растворении образует щелочные растворы. Пожаро - и взрывобезопасен.
2. СНПХ-ПКД-515 являются умеренно опасными веществами 3-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76, оказывают раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки. Работающие с ПКД-515 должны быть обеспечены средствами индивидуальной зашиты: очки защитные, резиновые перчатки или рукавицы.
По пожароопасным свойствам ПКД-515 относятся к группе легковоспламеняющихся жидкостей. Запрещается хранить и проводить работы с ПКД-515 вблизи источников нагревания, искрения, открытого огня.
При возникновении загорания в качестве средств пожаротушения применять песок, пенные и углекислотные огнетушители.
Способы и методы очистки от механических примесей и сроки консервации
1. ТЖ может использоваться многократно при условии отсутствия в ней механических примесей. Крупные механические примеси удаляют отстаиванием, для очистки механических примесей размером до 2 мкм необходимо использовать специальное оборудование - фильтр-пресс. Например, мобильный блок тонкой очистки, выпускаемый ОАО НПО «Бурение» согласно ТУ 3616-236-00147-001-2001.
3
3
2. Перед повторным использованием каждый раз необходимо восполнять потери ПКД-515, связанные с адсорбцией, разбавлениями и другими возможными потерями. Для этого в технологическую жидкость, очищенную от механических примесей, необходимо ввести ПКД-515 из расчета 5 л/м в количестве 0,1 л/м.