RU2196164C2

RU2196164C2 - Emulsion fluid

Info

Publication number: RU2196164C2
Application number: RU2000131467/03A
Authority: RU
Inventors: н Д.А. Гал; Д.А. Галян; Н.М. Комарова; Н.П. Чадина; А.Ю. Гличев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" Открытого акционерного общества "Газпром"
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2003-01-10

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: emulsion fluid used for drilling and killing wells contains 15-30 wt % petroleum, 30-40 wt % polysaccharide-based pellet-alkali reagent, and water. EFFECT: improved rheological characteristics of fluid. 2 tbl

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к эмульсионным растворам, применяемым при бурении и глушении скважин. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to emulsion solutions used in drilling and killing wells.

Известна эмульсия для глушения скважин на углеводородной основе (1), где в качестве эмульгатора содержится водный раствор сульфит-спиртовой барды и дополнительно введена резиновая крошка, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеводородная жидкость, например, газоконденсат - 50 - 75
Водный раствор сульфит-спиртовой барды 38%-ной концентрации - 25 - 50
Резиновая крошка - 0,25 - 0,5
Недостатком известной эмульсии является то, что в результате ее использования необратимо закупориваются поры продуктивного пласта, снижая их естественную проницаемость, так как резиновая крошка не подвержена биоразложению и не растворяется при соляно-кислотных обработках.Known emulsion for killing wells based on hydrocarbon (1), where an emulsifier contains an aqueous solution of sulphite-alcohol stillage and additionally crumb rubber is introduced, in the following ratio of components, wt.%:
Hydrocarbon liquid, for example, gas condensate - 50 - 75
An aqueous solution of sulfite-alcohol stillage of 38% concentration - 25 - 50
Rubber crumb - 0.25 - 0.5
A disadvantage of the known emulsion is that as a result of its use, the pores of the reservoir are irreversibly clogged, reducing their natural permeability, since crumb rubber is not biodegradable and does not dissolve during hydrochloric acid treatments.

Наиболее близкой к заявляемому составу по назначению и совокупности существенных признаков является крахмально-нефтяная эмульсия, состоящая из раствора полисахарида - крахмального реагента 5%-ной концентрации - 80 об.% и нефти - 20 об.% (2). The closest to the claimed composition according to the purpose and combination of essential features is a starch-oil emulsion consisting of a solution of a polysaccharide - a starch reagent of 5% concentration - 80 vol.% And oil - 20 vol.% (2).

Недостатком известной крахмально-нефтяной эмульсии является неудовлетворительное качество состава, обусловленное низкими реологическими показателями, которые приводят к возникновению поглощений рабочей жидкости в процессе глушения скважин при проведении ремонтных работ, а также вследствие использования большого количества дорогостоящего реагента - крахмала, состав имеет высокую стоимость. A disadvantage of the known starch-oil emulsion is the unsatisfactory quality of the composition, due to low rheological indicators, which lead to the occurrence of absorption of the working fluid in the process of killing wells during repair work, as well as due to the use of a large amount of expensive reagent - starch, the composition has a high cost.

Задачей заявляемого технического решения является повышение качества эмульсионного раствора за счет улучшения его реологических показателей. The objective of the proposed technical solution is to improve the quality of the emulsion solution by improving its rheological parameters.

Для решения указанной задачи заявляемый эмульсионный раствор, содержащий нефть, полисахарид и воду, в качестве полисахарида содержит дробино-щелочной реагент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нефть - 15 - 30
Дробино-щелочной реагент - 30 - 40
Вода - Остальное
Отличием предлагаемого технического решения является то, что эмульсионный раствор в качестве полисахарида содержит дробино-щелочной реагент в заявляемых пределах.To solve this problem, the inventive emulsion solution containing oil, polysaccharide and water, as a polysaccharide contains a fractional-alkaline reagent in the following ratio of components, wt.%:
Oil - 15 - 30
Fractional-alkaline reagent - 30 - 40
Water - Else
The difference of the proposed technical solution is that the emulsion solution as a polysaccharide contains a fraction-alkaline reagent within the claimed limits.

Дробино-щелочной реагент (ДЩР) - экологически чистый продукт полисахаридной природы. ДЩР является продуктом гидролиза пивной дробины (отход производства пива) и приготавливается на основе трех компонентов: пивной дробины, воды или рассола хлористого натрия и гидроксида натрия. Fractional-alkaline reagent (DCHR) is an environmentally friendly product of a polysaccharide nature. DSR is a product of hydrolysis of beer grains (beer production waste) and is prepared on the basis of three components: beer grains, water or brine of sodium chloride and sodium hydroxide.

Известно применение ДЩР в качестве стабилизатора буровых растворов с целью улучшения фильтрационных свойств растворов на водной основе (3, 4). It is known to use DSBR as a stabilizer of drilling fluids in order to improve the filtration properties of water-based fluids (3, 4).

В заявляемом техническом решении ДЩР является эмульгатором. Применение ДЩР в данном качестве не выявлено. In the claimed technical solution, the DCHR is an emulsifier. The use of DCHR in this quality has not been identified.

Авторами экспериментально установлено, что ДЩР обладает большими эмульгирующими свойствами по сравнению с крахмальным реагентом, что позволяет получить эмульсионный раствор с высокими значениями пластической вязкости (η) и динамического напряжения сдвига (τ). The authors experimentally established that the DSBR has greater emulsifying properties compared with starch reagent, which allows to obtain an emulsion solution with high values of plastic viscosity (η) and dynamic shear stress (τ).

Основным структурным компонентом ДЩР является линейный полисахарид - амилоза и разветвленный - амилопектин. Молекулы имеют дипольный характер, это обеспечивает образование высоковязких гидратированных оболочек вокруг глобул нефти, что способствует получению эмульсионных растворов с высокими реологическими показателями. Высокие значения реологических показателей эмульсии, особенно динамического напряжения сдвига, способствуют предотвращению возможных поглощений раствора в пласт. The main structural component of the DSB is the linear polysaccharide - amylose and branched - amylopectin. The molecules are dipole in nature, this ensures the formation of highly viscous hydrated shells around oil globules, which contributes to the production of emulsion solutions with high rheological parameters. High values of the rheological parameters of the emulsion, especially the dynamic shear stress, help prevent possible absorption of the solution into the reservoir.

Достигаемый при осуществлении изобретения технический результат заключается в образовании гидратированных оболочек вокруг нефти, что обеспечивает получение эмульсионных растворов с высокими реологическими показателями. The technical result achieved during the implementation of the invention consists in the formation of hydrated shells around the oil, which provides emulsion solutions with high rheological parameters.

Таким образом, не смотря на известность применения ДЩР, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. ДЩР в предлагаемом решении проявляет новое свойство - эмульгатора, которое в известных источниках не обнаружено. Thus, in spite of the popularity of the use of the DCHR, the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step", because DCHR in the proposed solution exhibits a new property - an emulsifier, which is not found in known sources.

Эмульсионный раствор готовят следующим образом. An emulsion solution is prepared as follows.

В гидромешалку или другую удобную для перемешивания емкость загружают техническую или минерализованную воду. При постоянном перемешивании вводят дробино-щелочной реагент. Перемешивают до образования однородной массы. Затем порциями при постоянном перемешивании вводят нефть и перемешивают до образования стабильной эмульсии. Technical or mineralized water is loaded into a hydro mixer or other container convenient for mixing. With constant stirring, a fractional-alkaline reagent is introduced. Stir until a homogeneous mass is formed. Then, oil is added in portions with constant stirring and mixed until a stable emulsion is formed.

Для проведения лабораторных исследований были использованы:
- крахмал модифицированный по ГОСТ 7698-93;
- нефть, ГОСТ 9965-76*;
- дробино-щелочной реагент, приготовленный по патенту РФ 2087512 на основе отхода Оренбургского пивоваренного завода;
- вода техническая;
- рапа полисолевого состава.For laboratory research were used:
- modified starch according to GOST 7698-93;
- oil, GOST 9965-76 *;
- fractional-alkaline reagent prepared according to the patent of the Russian Federation 2087512 based on the waste of the Orenburg brewery;
- technical water;
- brine polysalt composition.

Пример. Example.

Для приготовления 1 л эмульсионного раствора в 400 мл технической воды порциями при постоянном перемешивании вводили 400 г дробино-шелочного реагента. Перемешивали 20 мин до образования однородного раствора, затем порциями вводили 200 мл нефти. Перемешивали 40-60 мин до получения стабильной эмульсии. To prepare 1 l of an emulsion solution in 400 ml of industrial water, 400 g of a silk-grain reagent was added in portions with constant stirring. Stirred for 20 minutes until a homogeneous solution was formed, then 200 ml of oil was added in portions. Stirred for 40-60 minutes to obtain a stable emulsion.

В качестве перемешивающего устройства использовали смесительную установку "Воронеж" со скоростью перемешивания 7000 об/мин. As a mixing device, a Voronezh mixing plant was used with a stirring speed of 7000 rpm.

Остальные составы готовились аналогичным образом. The remaining compositions were prepared in a similar way.

Замер технологических показателей производился стандартными приборами по известным методикам. Measurement of technological indicators was carried out using standard instruments according to known methods.

Результаты исследований представлены в таблице 1. The research results are presented in table 1.

Анализ данных таблицы 1 показал, что известный состав характеризуется низкими значениями пластической вязкости (η) 30,8 мПас и динамического напряжения сдвига (τ) 86,7 дПа и нулевыми значениями статического напряжения сдвига (СНС) (опыт 1). An analysis of the data in Table 1 showed that the known composition is characterized by low values of plastic viscosity (η) of 30.8 mPas and dynamic shear stress (τ) of 86.7 dPa and zero values of static shear stress (SSS) (experiment 1).

Эмульсионные растворы, приготовленные с использованием дробино-щелочного реагента, характеризуются достаточно высокими значениями пластической вязкости 39,8-67,5 мПас и динамического напряжения сдвига 107,5-154,7 дПа и приемлемыми значениями статического и динамического напряжения сдвига 1/2-3/5 дПа. Emulsion solutions prepared using a fractional-alkaline reagent are characterized by rather high values of plastic viscosity of 39.8-67.5 mPas and a dynamic shear stress of 107.5-154.7 dPa and acceptable values of static and dynamic shear stress 1 / 2-3 / 5 dPa.

Содержание нефти 15-30% в эмульсии является оптимальным. При уменьшении количества нефти до 10 мас. % в составе эмульсии (состав 3) пластическая вязкость снижается в 1,5-2,5 раза, а динамическое напряжение сдвига в 1,5-1,9 раза. С увеличением количества нефти в составе эмульсионного раствора возрастают реологические показатели, но наиболее существенно увеличивается условная вязкость (опыт 6), что осложняет процесс закачивания жидкости глушения в скважину. Кроме того, увеличение концентрации нефти в составе эмульсии более 30% экономически не целесообразно, т.к. требуемые значения показателей уже достигнуты. The oil content of 15-30% in the emulsion is optimal. When reducing the amount of oil to 10 wt. % in the composition of the emulsion (composition 3), the plastic viscosity decreases by 1.5-2.5 times, and the dynamic shear stress by 1.5-1.9 times. With an increase in the amount of oil in the composition of the emulsion solution, rheological indices increase, but the conditional viscosity increases most significantly (experiment 6), which complicates the process of pumping the kill fluid into the well. In addition, an increase in oil concentration in the composition of the emulsion of more than 30% is not economically feasible, because the required values of indicators have already been achieved.

Оптимальная концентрация дробино-щелочного реагента в составе эмульсионного раствора - 30-40%. При концентрациях ДЩР 20 мас.% эмульсионный раствор имеет низкие структурно-механические и реологические показатели (опыт 8), при этом значительно возрастает показатель фильтрации до 6•10^-6 м³/30 мин.The optimal concentration of fractional-alkaline reagent in the composition of the emulsion solution is 30-40%. At concentrations DSCHR 20 wt.% Emulsion solution has low structural, mechanical and rheological parameters (Experiment 8), thus considerably increasing the filtration rate to 6 • 10 ^-6 m ^3/30 min.

При увеличении содержания ДЩР до 45 мас.% в составе эмульсии увеличивается пластическая вязкость и динамическое напряжение сдвига (опыт 9). При этом резко возрастает показатель условной вязкости, что затрудняет возможность ее применения из-за плохой прокачиваемости. With an increase in the content of DSCR up to 45 wt.% In the composition of the emulsion, the plastic viscosity and dynamic shear stress increase (experiment 9). At the same time, the conditional viscosity index sharply increases, which complicates the possibility of its use due to poor pumpability.

Выбор водной фазы определяется требуемой плотностью эмульсионного раствора. Изменяя уровень минерализации воды можно регулировать плотность получаемого эмульсионного раствора. The choice of the aqueous phase is determined by the desired density of the emulsion solution. By changing the level of mineralization of water, you can adjust the density of the resulting emulsion solution.

В предлагаемых составах в качестве минерализованной воды использовался пластовый рассол иреньского горизонта. Химический состав пластового рассола представлен в таблице 2. In the proposed compositions, the saline of the Irenian horizon was used as saline water. The chemical composition of the brine is presented in table 2.

При использовании пластового рассола в качестве водной фазы эмульсионный раствор имеет более высокие показатели условной и пластической вязкости, а также статического и динамического напряжения сдвига (опыты 10, 11 табл. 1). When using brine as an aqueous phase, the emulsion solution has higher conditional and plastic viscosity, as well as static and dynamic shear stress (experiments 10, 11 of table 1).

Использование ДЩР в качестве эмульгатора позволяет получать эмульсионные растворы с более высокими по сравнению с прототипом реологическими показателями. Применение предлагаемых растворов эмульсий позволяет максимально сохранить естественную проницаемость продуктивного пласта, что положительно отражается на добыче пластового продукта. При этом исключается применение дорогостоящего пищевого продукта - крахмала в качестве реагента эмульсионного раствора, удешевляется стоимость получаемой эмульсии. Кроме того, утилизируются отходы производства, расширяется сырьевая база. Using DCHR as an emulsifier allows you to get emulsion solutions with higher rheological indicators compared to the prototype. The use of the proposed emulsion solutions allows you to maximize the preservation of the natural permeability of the reservoir, which positively affects the production of the reservoir product. This eliminates the use of expensive food product - starch as a reagent of the emulsion solution, reduces the cost of the resulting emulsion. In addition, industrial waste is utilized, and the raw material base is expanding.

Источники информации
1. А.с. СССР 484300, МКИ Е 21 В 21/04, Б.И. 34, 1975.Sources of information
1. A.S. USSR 484300, MKI E 21 V 21/04, B.I. 34, 1975.

2. К.Ф. Паус "Буровые растворы". М.: "Недра", 1973 г., с. 189. 2. K.F. Paus "Drilling fluids". M .: "Nedra", 1973, p. 189.

3. Патент РФ 2087512, 6 МПК С 09 К 7/00, Б.И. 23, 1997. 3. RF patent 2087512, 6 IPC S 09 K 7/00, B.I. 23, 1997.

4. А.с. СССР 1350168, 4 МКИ С 09 К 7/00, Б.И. 41, 1987.3 4. A.S. USSR 1350168, 4 MKI S 09 K 7/00, B.I. 41, 1987.3

Claims

An emulsion solution containing oil, polysaccharide and water, characterized in that as a polysaccharide it contains a fractional-alkaline reagent, in the following ratio, wt. %:
Oil - 15-30
Fractional-alkaline reagent - 30-40
Water - Else