RU2115686C1

RU2115686C1 - Technological liquid for perforation and suppressing of wells

Info

Publication number: RU2115686C1
Application number: RU97109448/03A
Authority: RU
Inventors: Н.Р. Старкова; Л.С. Бриллиант; В.Г. Новожилов; С.Ф. Чернавских
Original assignee: Открытое акционерное общество Нефтяная компания "ПРИОРИТЕТ"
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-07-20

Abstract

FIELD: exploitation of wells. SUBSTANCE: technological liquid comprises, mas. %: calcium chloride, 1.0-4.0; organic solvent, 10-50; inhibiting salt, 1.0-10; water, the balance. EFFECT: improved drying and inhibiting properties of technological liquid. 3 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам, используемым в качестве рабочей среды при вторичном вскрытии продуктивных пластов перфорацией и глушения скважин при проведении ремонтно-восстановительных работ. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to compositions used as a working medium for the secondary opening of productive formations by perforation and killing wells during repair and restoration work.

Известна жидкость для закачивания и ремонта скважин, включающая бромид цинка, бромид кальция, ксилозу, гидроксид натрия [1]. Known liquid for injection and repair of wells, including zinc bromide, calcium bromide, xylose, sodium hydroxide [1].

Недостатком данного состава является отсутствие веществ, ингибирующих глинистый минерал от набухания и предотвращающих образование стойких эмульсий в призабойной зоне скважин. The disadvantage of this composition is the lack of substances that inhibit the clay mineral from swelling and prevent the formation of persistent emulsions in the bottomhole zone of the wells.

Наиболее близким решением, взятым за прототип, является состав для приготовления технологических жидкостей, содержащий водорастворимую соль кальция, свободный аммиак и лигносульфонат [2]. The closest solution taken as a prototype is a composition for the preparation of process liquids containing a water-soluble calcium salt, free ammonia and lignosulfonate [2].

Недостатком данного состава является низкая ингибирующая и дегидратирующая способность состава по отношению к набухшим глинистым минералам, кольматирующим призабойную зону скважины. The disadvantage of this composition is the low inhibitory and dehydrating ability of the composition in relation to swollen clay minerals that clog the bottomhole zone of the well.

Задачей изобретения является повышение эффективности состава за счет дигидротирующего (осушающего) действия, ингибирующего действия на глинистые составляющие коллектора и снижение межфазного натяжения на границе с углеводородами. The objective of the invention is to increase the efficiency of the composition due to the dihydrotating (drying) effect, the inhibitory effect on the clay components of the reservoir and the decrease in interfacial tension at the border with hydrocarbons.

Поставленная задача решается тем, что технологическая жидкость для перфорации и глушения скважин, включающая хлорид кальция, добавку и воду, она дополнительно содержит органический растворитель и ингибирующую соль при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хлорид кальция - 1,0 - 40
Органический растворитель - 10 - 50
Ингибирующая соль - 1,0 - 10
Вода - Остальное
В качестве органических растворителей использовали те, физико-химические свойства которых удовлетворяли следующим требованиям: способность неограниченно смешиваться с водой и углеводородами или иметь низкое межфазное натяжение на границе с нефтью, например низшие алифатические спирты, гликоли, ацетон.The problem is solved in that the process fluid for perforating and killing wells, including calcium chloride, additive and water, it additionally contains an organic solvent and an inhibitory salt in the following ratio, wt.%:
Calcium Chloride - 1.0 - 40
Organic Solvent - 10 - 50
Inhibiting Salt - 1.0 - 10
Water - Else
The organic solvents used were those whose physicochemical properties met the following requirements: the ability to mix unlimitedly with water and hydrocarbons or to have a low interfacial tension at the interface with oil, for example lower aliphatic alcohols, glycols, acetone.

В качестве солей, ингибирующих набухание глин, содержащихся в коллекторе или привнесенных в процессе бурения, использовали хлорид калия или аммония. Potassium or ammonium chloride was used as salts that inhibit the swelling of clays contained in the reservoir or introduced during the drilling process.

Достижение положительного эффекта обеспечивается тем, что состав жидкости перфорации включает в себя, кроме традиционной соли (CACl₂), используемой для регулирования плотности раствора, органический растворитель, способствующий осушению (дегидратированию) набухших глинистых структур, снижению межфазного натяжения на границе с углеводородами, что способствует разрушению стойких эмульсий в призабойной зоне пласта, а также хлорид калия или аммония для предотвращения набухания и стабилизации глинистых минералов в коллекторах.Achieving a positive effect is ensured by the fact that the composition of the perforation liquid includes, in addition to the traditional salt (CACl ₂ ) used to control the density of the solution, an organic solvent that promotes the drainage (dehydration) of swollen clay structures and reduces interfacial tension at the border with hydrocarbons, which contributes to the destruction of persistent emulsions in the bottomhole formation zone, as well as potassium or ammonium chloride to prevent swelling and stabilization of clay minerals in the reservoirs.

В лаборатории проведены исследования влияния водных растворов неорганических солей на процесс набухания и дигидратации глин, находящихся в набухшем состоянии. Для исследований использовали бентонитовую глину и ряд неорганических солей, наиболее употребляемых для приготовления жидкостей глушения и перфорации. The laboratory conducted research on the effect of aqueous solutions of inorganic salts on the swelling and dehydration of clays in a swollen state. For research used bentonite clay and a number of inorganic salts, the most used for the preparation of kill fluids and perforations.

Для проведения опытов готовили растворы исследуемых солей и определяли их физические свойства - плотность и межфазное натяжение на границе с углеводородами. For the experiments, solutions of the studied salts were prepared and their physical properties — density and interfacial tension at the interface with hydrocarbons — were determined.

Определение проводилось стандартными методами : плотность - ареометрами общего назначения, межфазное натяжение - методом отрыва капли. The determination was carried out by standard methods: density - with general-purpose hydrometers, interfacial tension - by the drop separation method.

Определение набухания глины в исследуемых растворах проводили следующим образом : брали навески сухой глины массой 10 г или навески заранее гидратированной глины в пересчете на сухую глину 10 г, уплотняли навеску и определяли объем, который занимала сухая глина, затем заливали 100 см³ исследуемого раствора и перемешивали 15 мин на лабораторной мешалке со скоростью 1000 - 1200 об/мин. После перемешивания пробы помещают в мерные цилиндры и оставляют в покое на сутки, после чего замеряют объем осветленной части в см³.Determination of clay swelling in the studied solutions was carried out as follows: weighed samples of dry clay weighing 10 g or weighed samples of pre-hydrated clay in terms of dry clay 10 g, weighed the sample and determined the volume occupied by dry clay, then we filled in 100 cm ^{3 of the} test solution and mixed 15 min on a laboratory stirrer at a speed of 1000 - 1200 rpm After mixing, the samples are placed in graduated cylinders and left alone for a day, after which the volume of the clarified part is measured in cm ³ .

В табл. 1 приведены физические свойства утяжеленных растворов и ингибирующее действие растворов на глины. Из данных лабораторных исследований видно, что при добавлении в традиционные растворы, используемые для глушения скважин, 2 - 10%-ный KCl или NH₄ Cl, ингибирующее действие раствора на сухие глины увеличивается, однако при действии исследуемыми растворами на гидратированную глину разрушения глиняной суспензии и осветления раствора не наблюдается. Если брать соль, содержащую катион K⁺ или NH⁺ ₄ концентрацией менее 1%, раствор не будет оказывать ингибирующее действие на сухие глины. Увеличение концентрации более 10% не приводит к дальнейшему улучшению свойств технологической жидкости.In the table. 1 shows the physical properties of weighted solutions and the inhibitory effect of solutions on clay. From laboratory studies, it is seen that when traditional solutions used for killing wells add 2-10% KCl or NH ₄ Cl, the inhibitory effect of the solution on dry clays increases, however, when the test solutions act on hydrated clay, the clay suspension breaks down and clarification of the solution is not observed. If you take a salt containing a K ⁺ or NH ⁺ ₄ cation with a concentration of less than 1%, the solution will not have an inhibitory effect on dry clays. An increase in concentration of more than 10% does not lead to further improvement of the properties of the process fluid.

Для улучшения свойств жидкости глушения в лаборатории исследовали ряд растворителей, физико-химические свойства которых удовлетворяют следующим требованиям : способность неограниченно совмещаться с водой и иметь невысокий показатель межфазного натяжения на границе с углеводородами. To improve the properties of the silencing fluid, a number of solvents were studied in the laboratory, the physicochemical properties of which satisfy the following requirements: the ability to combine unlimitedly with water and have a low interfacial tension at the interface with hydrocarbons.

В табл. 2 приведены физико-химические свойства растворителей и их осушающие свойства. Из данных, приведенных в табл. 2 , видно что объем сухой глины в среде растворителя не увеличивается, значит, не происходит набухание глины. Навески гидратированной глины, диспергированные в исследуемых растворителях, дегидратируют глину в разной степени. Из всех исследуемых растворителей наибольшим дегидратирующим действием обладает пропанол, бутанол, этиловый эфир, ацетон, глицерин. In the table. 2 shows the physicochemical properties of solvents and their drying properties. From the data given in table. 2, it is seen that the volume of dry clay in the solvent does not increase, which means that clay does not swell. Samples of hydrated clay dispersed in the studied solvents dehydrate the clay to various degrees. Of all the studied solvents, propanol, butanol, ethyl ether, acetone, and glycerin have the greatest dehydrating effect.

В табл. 3 приведены свойства жидкостей глушения, содержащие в своем составе органические растворители и ингибирующие соли. Плотность растворов варьируется раствором хлорида кальция от 1050 до 1293 кг/м³. Межфазное натяжение на границе с углеводородами может изменяться от 6 до 20 мН/м в зависимости от содержания растворителя в составе жидкости глушения. Лучшими дегидратирующими свойствами обладают растворы, содержащие пропанол, ацетон, бутанол в количестве 20 - 40%.In the table. 3 shows the properties of kill fluids containing organic solvents and inhibitory salts. The density of the solutions varies with a solution of calcium chloride from 1050 to 1293 kg / m ³ . Interfacial tension at the border with hydrocarbons can vary from 6 to 20 mN / m depending on the solvent content in the composition of the killing fluid. The best dehydrating properties are solutions containing propanol, acetone, butanol in an amount of 20-40%.

Присутствие органических растворителей в технологической жидкости с концентрацией ниже 10% не снижает межфазное натяжение на границе с углеводородами и не оказывает дегидратирующего (осушающего) действия на глинистые структуры. При концентрации более 50% значение плотности технологической жидкости будет низким (0,880-0,950) и при этом будет выпадать осадок. The presence of organic solvents in the process fluid with a concentration below 10% does not reduce interfacial tension at the border with hydrocarbons and does not have a dehydrating (drying) effect on clay structures. At a concentration of more than 50%, the density of the process fluid will be low (0.880-0.950) and a precipitate will form.

При содержании хлорида кальция более 40% затруднено его растворение в жидкости. When the content of calcium chloride is more than 40%, it is difficult to dissolve in a liquid.

Для приготовления составов использовали технические продукты, выпускаемые в больших объемах отечественной промышленностью:
Хлорид кальция - ГОСТ 450-77
Хлорид кальция - ГОСТ 3234-77
Хлорид аммония - ТУ 6-00-5751766-2-88
Ацетон технический - ГОСТ 2668-84
Этиленгликоль - ГОСТ 19710-83
Изопропиловый спирт - ГОСТ 9805-84
Приготовление раствора производится простым смешением компонентов в следующей последовательности : сначала в воде растворяют соли, а затем добавляют органические растворители.For the preparation of compositions used technical products produced in large volumes by domestic industry:
Calcium Chloride - GOST 450-77
Calcium Chloride - GOST 3234-77
Ammonium Chloride - TU 6-00-5751766-2-88
Technical acetone - GOST 2668-84
Ethylene glycol - GOST 19710-83
Isopropyl alcohol - GOST 9805-84
The solution is prepared by simply mixing the components in the following sequence: first, salts are dissolved in water, and then organic solvents are added.

Пример приготовления раствора (пример 4, табл. 3). В стеклянный стакан емкостью 100 - 150 мл наливают 45 см³воды, в ней растворяют 20 г CaCl₂ и 5 г NH₄Cl, после полного растворения солей в раствор добавляют 37 см³ ацетона и все перемешивают на лабораторной мешалке до помутнения гомогенного раствора.An example of the preparation of the solution (example 4, table. 3). 45 cm ^{3 of} water is poured into a glass beaker with a capacity of 100 - 150 ml, 20 g of CaCl ₂ and 5 g of NH ₄ Cl are dissolved in it, after complete dissolution of the salts, 37 cm ^{3 of} acetone is added to the solution and all is mixed on a laboratory stirrer until a homogeneous solution is cloudy.

Технологическую жидкость на промысле готовят в емкости цементировочного агрегата. Для приготовления 1 м³ раствора необходимо залить 45 л воды пресной или минерализованной, растворить в ней 20 кг CaCl₂ и 5 кг NH₄Cl, после растворения солей заливается 37 л ацетона. Раствор готовится в емкости цементировочного агрегата при включенном циркуляционном насосе.Technological fluid in the field is prepared in the capacity of the cementing unit. To prepare a 1 m ³ solution, it is necessary to fill in 45 l of fresh or mineralized water, dissolve 20 kg of CaCl ₂ and 5 kg of NH ₄ Cl in it, after dissolving the salts, pour 37 l of acetone. The solution is prepared in the tank of the cementing unit with the circulation pump turned on.

Предлагается жидкость безопасна при ее приготовлении и использовании в производственных условиях. The proposed fluid is safe when it is prepared and used in a production environment.

Жидкость имеет осушающее и ингибирующее действие, что позволяет с большей эффективностью вскрывать продуктивные пласты перфорацией, а при глушении скважин не ухудшает коллекторских свойств призабойной зоны и облегчает вызов притока флюида после окончания ремонтных работ. The fluid has a drying and inhibitory effect, which makes it possible to open productive formations with perforation with greater efficiency, and when killing wells, it does not impair the reservoir properties of the bottomhole zone and facilitates the call of fluid inflow after the completion of repair work.

Claims

1. Technological fluid for perforating and killing wells, including calcium chloride, additive and water, characterized in that it additionally contains an organic solvent, and as an additive contains an inhibitory salt in the following ratio, wt.%:
Calcium Chloride - 1 - 40
Organic Solvent - 10 - 50
Inhibiting Salt - 1 - 10
Water - Else
2. The liquid according to claim 1, characterized in that lower aliphatic alcohols, glycols, acetone are used as an organic solvent.

3. The liquid according to claim 1, characterized in that potassium chloride or ammonium chloride is used as the inhibitory salt.