RU2637259C2 - Термогазохимический бинарный состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта - Google Patents

Термогазохимический бинарный состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта Download PDF

Info

Publication number
RU2637259C2
RU2637259C2 RU2015156308A RU2015156308A RU2637259C2 RU 2637259 C2 RU2637259 C2 RU 2637259C2 RU 2015156308 A RU2015156308 A RU 2015156308A RU 2015156308 A RU2015156308 A RU 2015156308A RU 2637259 C2 RU2637259 C2 RU 2637259C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
gas
solution
solutions
thermogasochemical
Prior art date
Application number
RU2015156308A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015156308A (ru
Inventor
Борис Николаевич Басюк
Владимир Антонович Бурко
Юрий Александрович Ганькин
Виктор Борисович Заволжский
Альберт Раисович Идиятуллин
Вячеслав Александрович Соснин
Иван Валерьевич Хлестов
Антон Владимирович Бурко
Фердинант Лябибович Садриев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Центр Нефтяных Технологий" (ООО "ЦНТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Центр Нефтяных Технологий" (ООО "ЦНТ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Центр Нефтяных Технологий" (ООО "ЦНТ")
Priority to RU2015156308A priority Critical patent/RU2637259C2/ru
Publication of RU2015156308A publication Critical patent/RU2015156308A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2637259C2 publication Critical patent/RU2637259C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/58Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
    • C09K8/592Compositions used in combination with generated heat, e.g. by steam injection
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к нефтяной и газодобывающей промышленности. Технический результат - повышение эффективности обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта, безопасности процесса, уменьшение сырьевых затрат. Термогазохимический бинарный состав для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта содержит эквимолярные растворы аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующим раствором, в качестве инициирующего раствора используют растворы альдегидов, содержащие спирты или ацетон, превращающие альдегидные группировки в полуацетали, которые обладают пониженной реакционной способностью, что обеспечивает индукционный период, достаточный для безопасной закачки исходных реагентов в нефтегазоносный пласт. Способ для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта включает закачку в пласт термогазохимического бинарного состава - растворов аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующим раствором. Смешение растворов аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующим раствором производят в режиме интенсивного перемешивания до начала закачки термогазохимического бинарного состава в нефтегазоносный пласт. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл., 20 пр.

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам и способам термогазохимической обработки призабойной и удаленной зон нефтеносных пластов.
Изобретение может быть использовано в условиях нормальных и низких пластовых давлений (с различным типом коллектора), для повышения проницаемости призабойной зоны продуктового пласта и увеличения производительности скважины при добыче нефти, газа и газового конденсата. Прежде всего изобретение направлено на расширение и увеличение естественных и образование вновь создаваемых искусственных трещин с последующим воздействием термогазохимическим составом на всю толщу нефтегазоносного пласт.
Известны разнообразные термогазохимические составы для обработки призабойной зоны нефтегазоносного пласта. Например, смеси гранулированного магния с аммиачной селитрой в углеводородной жидкости с последующей закачкой в пласт 15-18% раствора соляной кислоты (А.С. 640023, МПК2 Е21В 43/34). Известны способы термохимической обработки призабойной зоны пласта путем закачки в эту зону горюче-окислительных составов (ГОС) на основе смесей нитрата аммония (15-20%), нитрита натрия (15-40%), стабилизатора (0-2%), эмульгатора (0,1-25) и нефти (10-25%) (Патент RU 2525386C2 от 10.08.2014) и инициатора реакции, представляющего собой 15-37% раствор неорганической кислоты. Подобный процесс термо- и газохимической обработки, включающий последовательную закачку в продуктовый пласт бинарной смеси аммониевой соли минеральной кислоты (NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3 и др.) и раствора нитрита щелочного металла с последующей закачкой активатора реакции, в качестве которого используются слабые кислоты или растворы сильных минеральных кислот (US 2014/0090839 А1, Apr. 3.2014).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ химического инициирования реакций тепло- и газовыделения под действием 15-37% соляной кислоты или 15-100% раствора органической кислоты в углеводородной среде. При этом предполагаются следующие 5 реакций, приводящих к образованию азота и воды с выделением большого количества тепла:
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Вышеприведенная схема не полностью отражает реальные процессы, происходящие при смешивании водных растворов нитрита натрия с минеральными или органическими кислотами. В частности, большой удельный вес в суммарном процессе имеет реакция образования азотистого ангидрида по реакции (6)
Figure 00000006
Общеизвестно, что большое количество азотистой кислоты в реакции нитрозирования аминов теряется по уравнению (6), даже в условиях проведения реакции с интенсивным перемешиванием в гомогенных растворах. В случае последовательной подачи кислоты, как инициатора реакции (1)-(6) в условиях отсутствия перемешивания, что реализуется в призабойной зоне, всегда будут существовать локальные зоны повышенных концентраций кислоты, что будет подавлять реакцию (4) и усиливать реакцию (6).
В реальных условиях при закачивании эмульсии горюче-окислительной смеси (ГОС) в пористый нефтеносный пласт образуется не перемешиваемый слой эмульсии нитрата аммония и нитрита натрия, отделенный слоем воды или слоем нефти и кислоты, добавленной в последнюю очередь. Контакт между кислотой и эмульсией бинарной смеси затруднен и взаимодействие компонентов по реакциям (1)-(6) происходит в результате диффузии в порах и трещинах продуктового слоя. Реальная скорость такого процесса очень низкая и соответственно коэффициент полезного использования энергетического потенциала системы NH4NO3-NaNO2 очень низкий.
Экспериментальная проверка подобных систем проведена на стендовой установке, в трубчатом реакторе длиной 1,5 м и диаметром 76 мм, заполненном гранулированным порошком (песком, пропантом и т.п.), моделирующим состав нефтегазонасыщенного пласта, показала, что даже после трехсуточной выдержки реакция разложения нитрита аммония образующегося по равновесной реакции (7)
Figure 00000007
не заканчивается полностью.
Этот принципиальный недостаток относится в полной мере и к патенту US 2014/0090839 A1.
Химическая схема, приведенная в патенте US 2014/0090839 А1
Figure 00000008
так же как в термохимическом составе для обработки призабойной и удаленной зон продуктивного пласта (Патент RU 2525386) чрезвычайно упрощена. Возможность образования азотистого ангидрида, так же как и других окислов азота, ни в одном патенте не упоминается. В то же время отмечается, что температура при завершении окислительно-восстановительной реакции может достигать 560°F (287°С). В этих условиях неизбежно будут протекать реакции нитрования и нитрозирования углеводородов от C1 до C8. При температурах 250-300°С конверсия углеводородов в соответствующие нитросоединения составляет 30÷40% за время 0,2÷0,5 сек. Образовавшиеся нитро- и нитрозосоединения будут попадать в добываемую нефть, что может существенно повлиять на безопасность дальнейшей переработки нефти (Ф. Азингер. Парафиновые углеводороды, Москва, 1959 год. Стр. 287-300).
Принципиальным недостатком термохимического состава для обработки призабойной и удаленной зон продуктивного пласта является повышенная опасность (Патент RU 2525386 С2 от 10.08.2014). Эмульсия смесей NaNO2/NH4NO3 с 10-25% нефти представляют собой ни что иное, как эмульсионные взрывчатые вещества (ВВ). Поступление таких ВВ в зону разложения бинарной смеси с температурой выше 250°С легко может перейти во взрыв, который в свою очередь может распространяться по коммуникациям закачки на поверхность и представлять реальную опасность для технологического персонала, выполняющего работу на скважине.
Целью предложенного изобретения является разработка термогазохимического бинарного состава и способа его применения для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта, исключающего применение кислотных реагентов для инициирования реакций образования азота и воды, что полностью исключает образование азотистого ангидрида и других окислов азота, а также исключает попадания эмульсий ВВ в высокотемпературную, призабойную зону нефтегазоносного пласта.
Указанная цель достигается тем, что в термогазохимическом бинарном составе для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта, содержащем эквимолярные растворы аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующим раствором, согласно изобретению в качестве инициирующего раствора используют растворы альдегидов, содержащие спирты или ацетон, превращающие альдегидные группировки в полуацетали, которые обладают пониженной реакционной способностью, что обеспечивает индукционный период, достаточный для безопасности закачки исходных реагентов в нефтегазоносный пласт, при этом инициирующий раствор, обеспечивающий индукционный период развития реакций тепло- и газовыделения от 20 до 180 минут, состоит из смеси водных растворов алифатических альдегидов с алифатическими спиртами или ацетоном в молярном соотношении от 0,5:1 до 2:1, а молярное соотношение между альдегидом, содержащимся в инициирующем растворе, и аммониевой солью в термогазохимическом бинарном составе используют в соотношении от 1: 40 до 1:250 и смесь аммониевых солей минеральных кислот и нитриты щелочных металлов в водном растворе используют в пределах от 40 до 85 мас.%.
В способе для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта, включающем закачку в пласт термогазохимического бинарного состава - растворов аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующем раствором, согласно изобретению смешение растворов аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующем раствором производят в режиме интенсивного перемешивания до начала закачки термогазохимического бинарного состава в нефтегазоносный пласт, в качестве инициирующего раствора используют растворы альдегидов, содержащие спирты или ацетон, превращающие альдегидные группировки в полуацетали, которые обладают пониженной реакционной способностью, что обеспечивает индукционный период, достаточный для безопасной закачки исходных реагентов в нефтегазоносный пласт, при этом температуру водного раствора аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов перед смешением с инициирующим раствором применяют в пределах от -10 до +30°С.
Предложенный термогазохимический бинарный состав, рекомендуемый для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта, содержит эквимолярные растворы аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующим раствором, состоящим из растворов альдегидов, содержащих спирты или ацетон, превращающие альдегидные группировки в полуацетали, и которые обладают пониженной реакционной способностью. Эти свойства раствора позволят обеспечить индукционный период, достаточный для безопасной закачки исходных реагентов в нефтегазоносный пласт.
Реализация такого замысла возможна с использованием принципиально новых химических реакций, в которых из первоначально нейтральных веществ образуются свободные кислоты в количествах строго пропорциональных количеству прореагировавшей соли аммония с одновременным образованием основания более слабого, чем аммиак. Принципиальное существование таких реакций известно давно и наиболее подробно изучено для образования уротропина взаимодействием формальдегида с солями аммония
Figure 00000009
Figure 00000010
Метиленимин, образующийся одновременно с соляной или азотной кислотами по реакциям (8) и (9), является основанием более слабым, чем аммиак в солях аммония. В результате лабораторных экспериментов установлено, что иминогруппы продуктов конденсации альдегидов с солями аммония очень легко подвергаются нитрозированию с образованием соответствующих нитрозаминов
Figure 00000011
Азотистая кислота, необходимая для осуществления реакции (10), образуется взаимодействием нитрита щелочного металла с кислотами, образующимися по реакции (8) и (9).
Figure 00000012
Значительно более высокая способность аминопроизводных альдегидов к реакции нитрозирования по сравнению с аминами обеспечивает быстрое связывание азотистой кислоты и соответственно исключает образование азотистого ангидрида по реакции (6).
В свою очередь нитрозамины, образующиеся по реакции (10), очень нестабильны и быстро разлагаются на молекулярный азот, воду и исходный альдегид, который получает возможность многократно участвовать в суммарном процессе взаимодействия солей аммония с нитритами металлов
Figure 00000013
Суммарное уравнение (12) фактически отражает способность алифатических альдегидов катализировать образование азота и воды из нитритов металлов и солей аммония без участия минеральных или органических кислот.
Как показывают прямые эксперименты один моль альдегида (формальдегид или глиоксаль) успевает принять участие в образовании 50-100 молей молекулярного азота в водных растворах солей аммония до момента полного израсходования соли аммония.
В качестве солей аммония использовали хлорид, нитрат и сульфат аммония. Наиболее высокую активность в образовании азота обнаруживает хлорид аммония. В то же время нитрат аммония, благодаря более высокой растворимости в воде, позволяет обеспечивать достижение более высоких температур в ходе реакции. Испытания на стендовой установке показали, что при содержании эквимолярной смеси нитрата аммония и нитрита натрия 70% температура в реакционной системе достигается 240-290°С при давлении до 130 кг/см2 при использовании 0,15 моль формальдегида на моль нитрата аммония.
Использование каталитических количеств альдегидов для реакций образования азота, воды и тепла вместо добавки минеральных или органических кислот, обеспечивает значительное экономическое преимущество благодаря низкой стоимости формальдегида.
Существенным преимуществом данной инициирующей системы является ее нейтральность, что обеспечивает низкую коррозионную способность и соответственно увеличивает срок службы оборудования скважин на нефтепромыслах.
Высокая каталитическая способность альдегида, наряду с вышеперечисленными преимуществами, обладает существенными недостатком, а именно очень быстрое развитие реакций: тепло- и газовыделение осложняет закачку растворов в призабойную зону скважины. Например, при добавлении 2 мл 38%-ного формалина к 60%-ному раствору 24,0 г нитрата аммония и 20,7 г нитрита натрия время до начала бурного тепло- и газовыделения составляет 4÷10 мин. При использовании 0,5 мл 40%-ного раствора глиоксаля уже через 1 минуту температура достигает 105-110°С при атмосферном давлении. Такая высокая реакционная способность водных растворов альдегидов не позволяет использовать их для одновременной закачки в призабойную зону наряду с бинарными составами солей аммония и нитритов металлов.
Попытка замедлить реакцию (12) дальнейшим уменьшением количества альдегида встретила значительные затруднения в связи с влиянием рН среды на дальнейшее поведение промежуточного образующегося метиленимина. Исследования химизма реакции образования уротропина взаимодействием формальдегида с солями аммония показало, что максимум скорость реакции находится при рН 9,0-9,2 (Y. Ogata, A. Kawasaki, Bull. Soc. ChimJap.1964, 37(4), 514-519). При этих величинах рН скорость превращения метиленимина в уротропин по реакции (13)
Figure 00000014
довольно высокая, а скорость реакции нитрозирования метиленимина существенно уменьшается из-за уменьшения содержания свободной азотистой кислоты в реакции (11). Соответственно, реакция бинарного раствора смеси солей с очень малыми количествами альдегидов может затухать вследствие образования уротропина по реакции (13) с использованием формальдегида или тетрагидроксидиазинов при использовании глиоксаля.
Возможен вариант осуществления реакции с последовательной закачкой в призабойную зону инициирующего раствора и водного раствора смеси солей. В лабораторных условиях в гомогенных средах реакция протекает быстро и процесс тепло- и газовыделения легко регулируется скоростью подачи растворов реагентов.
Проверка этих режимов проводилась на стендовой установке с использованием в качестве реактора трубы диаметром 76 мм и длиной 1500 мм, заполненной гранулированным порошком (песком, пропантом и т.п.), моделирующим состав горной породы, показала, что последовательная закачка растворов чрезвычайно сильно замедляет реакцию. Даже после 3 суток реакция не завершается полностью. Остается не прореагировавшим большое количество нитрита. Диффузия инициирующего раствора в слой раствора NH4NO3/NaNO2 очень медленная.
Для обеспечения максимального использования энергетического потенциала водного раствора смеси солей аммония и нитритов щелочных металлов необходимо обеспечить равномерное распределение в водном растворе смеси солей инициирующего раствора.
В результате лабораторных экспериментов установлено, что добавление алифатических спиртов (метанол, этанол, пропанол) или ацетона к водным растворам альдегида позволяет уменьшить скорость тепло- и газовыделения из растворов солей аммония с нитритами щелочных металлов до величин, приемлемых для практического применения в нефтепромысловых условиях. Известно, что альдегиды со спиртами или ацетоном способны образовывать полуацетали в равновесных реакциях (14)
Figure 00000015
Для глиоксаля возможно образование циклического полуацеталя по реакции (15)
Figure 00000016
Реакционная способность полуацеталей в реакции с солями аммония существенно замедляется.
В результате лабораторных экспериментов нами установлено, что добавление алифатических спиртов (метанол, этанол и др.) или ацетона к водным растворам формальдегида или глиоксаля позволяет регулировать скорость тепло- и газовыделения в широких пределах, обеспечивая индукционный период от 20 до 180 минут, что позволяет осуществлять одновременную подачу водного раствора смеси солей и инициирующего раствора - это термогазохимический бинарный состав, в котором реакционная способность карбонильной группы уменьшена добавлением веществ, способных превращать альдегидную группу в полуацетали. Добавление такого инициирующего раствора к водному раствору смеси солей аммония и нитрита щелочного металла вызывает сдвиг равновесных реакций (14) и (15) в сторону исходных альдегидов, обладающих высокой реакционной способностью.
Увеличения индукционного периода до начала интенсивного процесса тепло- и газовыделения можно достичь разбавлением исходных растворов альдегидов от 3 до 10% вес. В таких растворах уменьшение скорости тепловыделения обеспечивается уменьшением молекулярной формы альдегида за счет превращения ее в нереакционноспособную гидратную форму
Figure 00000017
Приведенные ниже примеры поясняют сущность данного изобретения.
Примеры 1-4
В экспериментах 1-4 использовали инициирующий раствор, приготовленный добавлением 0,4 вес.ч. метанола к 1 вес.ч. формалина. Состав инициатора: CH2O - 21,7%, СН3ОН - 27,42%, вода - 50,8%.
24,0 г (0,3 моль) нитрата аммония в 19,2 мл воды растворяются с понижением температуры до -6°С. К холодному раствору добавляли 20,7 г (0,3 моль) нитрита натрия и перемешивали до полного растворения при -1°С÷+1°С, к холодному раствору приливали 0,5÷1,0 мл инициирующего раствора. Полученный термогазохимический бинарный состав помещали в коническую колбу с термометром и контролировали изменения температуры до достижения точки кипения и начала бурного выделения азота и паров воды. Время от момента добавления инициирующего раствора и до выброса реакционной массы из колбы составляет индукционный период. Зависимость индукционных периодов (τинд) от количества инициирующего раствора и концентрации солей в бинарной смеси приведена в таблице 1.
Figure 00000018
Примеры 5, 6
В экспериментах 5 и 6 инициирующий раствор готовили добавлением 5 вес.ч. ацетона к 1 вес.ч. водного раствора формалина. Состав инициирующего раствора: CH2O - 4,4%, ацетон - 85,12%, вода - 10,55%.
24,0 г (0,3 моль) нитрата аммония растворяли в 30,4 мл воды с понижением температуры до -4°С, к холодному раствору добавляли 20,7 г (0,3 моль) нитрита натрия и перемешивали до полного растворения. При -1°С добавляли инициирующий раствор, полученный при добавлении формалина к ацетону. Полученный термогазохимический бинарный состав помещали в коническую колбу и определяли индукционный период до полного бурного газовыделения и быстрого подъема температуры до точки кипения 104-105°С. Результаты приведены в таблице 2.
Figure 00000019
Примеры 7-12
В экспериментах 7-12 инициирующий раствор готовили добавлением 1 вес.ч. метанола к 1 вес.ч. водного раствора глиоксаля. Состав полученного инициирующего раствора: глиоксаль - 21,81%, метанол - 31,7%, вода - 48,48%.
24,0 г (0,3 моль) нитрата аммония растворяли в 19-46 мл воды с понижением температуры до (-6°С)-(-4°С). К холодному раствору нитрита аммония добавляли 20,7 г (0,3 моль) нитрита натрия и перемешивали до полного растворения. К холодному раствору добавляли 0,4-1,0 мл инициирующего раствора вышеуказанного состава. Индукционный период полученного термогазохимического бинарного состава до начала бурного газовыделения и повышения температуры до точки кипения определяли, как описано в предыдущих примерах.
Результаты приведены в таблице 3.
Figure 00000020
Примеры 13-16
В экспериментах 13-16 инициирующий раствор готовили добавлением 1 вес.ч. ацетона к 2 вес.ч. 32%-ного раствора глиоксаля. Состав использованного инициирующего раствора: глиоксаль - 21,5%, ацетон - 33, 24%, вода - 45,64%.
Определение индукционных периодов полученного термогазохимического бинарного состава производили аналогично предыдущим опытам. Результаты приведены в таблице 4.
Figure 00000021
Пример 17 и 18
В экспериментах (17) и (18) использовали тот же самый инициирующий раствор как и в примере (13)-(16). Термогазохимический бинарный состав готовили с использованием сульфата аммония и нитрита натрия. 20,15 г - 0,15 моль - сульфата аммония растворили в 26 мл воды. К раствору сульфата добавили 20,7 г нитрита натрия и после растворения нитрита при 16,5°С добавили инициирующий раствор. Результаты приведены в таблице 5.
Figure 00000022
Пример 19
В эксперименте использовали водный раствор глиоксаля, приготовленный разбавлением 40%-ного глиоксаля водой до концентрации 3,85% мас. Термогазохимический состав готовили смешением 49,92 г нитрата аммония с 15 мл воды и 41,55 нитрита натрия. К полученной суспензии добавили 0,5 мл раствора глиоксаля, содержащего 3,85% альдегида, при температуре -10°С. В автотермическом режиме тепловыделение завершается подъемом температуры до 137°С в течение 191 мин.
Пример 20
В эксперименте для инициирования тепло- и газовыделения использовали раствор формальдегида, предварительно разбавленный водой до 10%. 49,92 г нитрата аммония смешивали с 15 мл воды и добавляли 41,54 г нитрита натрия, к полученной суспензии добавляли 0,47 мл 10%-ного формальдегида. В автотермическом режиме температура суспензии достигла 137°С после 114 мин. Температура окружающей среды составляла 18,5°С.
Проведенные лабораторно-стендовые эксперименты были систематизированы и оформлены в виде примеров и таблиц, анализ которых позволил сделать следующие выводы:
- определены оптимальные соотношения бинарных смесей и инициирующих растворов водных, спиртовых, ацетоновых растворов формальдегида, глиоксаля и других - от 0,5:1 до 2:1, которые обеспечивают запуск процесса температурного разложения бинарных смесей и позволяют получить индукционный период развития реакций тепло- и газовыделения в пределах от 20 до 180 минут;
- определены молярные соотношения между альдегидом, содержащимся в инициирующем растворе, и аммониевой солью в термогазохимическом бинарном составе, которые соответствуют соотношениям от 1:40 до 1:250;
- установлены оптимальные концентрации бинарных смесей (40-85%), которые рекомендуются к применению на добывающих и нагнетательных газонефтяных скважинах.
Для практического применения предлагается способ обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта, включающий закачку в пласт растворов аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующем раствором, причем смешивание их производится на поверхности в режиме интенсивного перемешивания, до начала закачки термогазохимического бинарного состава в нефтегазоносный пласт, при этом температура водного раствора аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов перед смешением с инициирующим раствором предлагается в пределах от -10 до +30°С.
Испытание термогазохимического бинарного состава проводилось на стендовой установке в герметичных условиях.
Моделирование поведения термогазохимического бинарного состава в условиях, наиболее приближенных к реальным условиям, существующих на большой глубине залегания нефтегазоносной породы (1500-3000 м), осуществляли с использованием стенда, основным элементом которого является металлическая труба-реактор диаметром 76 мм и длиной 1500 мм. Подача термогазохимического бинарного состава (водный раствор смеси солей и инициирующий раствор) осуществляется с помощью дозирующего насоса, способного развивать давление до 200 кг/см2, производительностью 2,5 л/мин и осуществляющего подачу бинарного состава через один из торцевых герметизирующих фланцев.
Контроль процессов тепловыделения осуществлялся дистанционными температурными датчиками с диапазонами измерений от 0 до 600°С. Датчики устанавливали в 3 точках: в центре трубы и в торцевых герметизирующих фланцах, которые герметизируют металлическую трубу-реактор. Давление образующихся газов контролируется дистанционным датчиком давления, установленным в торцевом герметизирующем фланце.
Перед началом испытаний металлическая труба-реактор заполнялась гранулированным порошком (пропантом), моделирующим состав нефтегазоносной породы в призабойной зоне (AL2O3 - 65%, Fe2O3 - 7%, SiO2 - 22-26%, CaO - 1,5%, TiO - 1,5%, Na2O до 100%). Количество гранулированного порошка (пропанта), загруженного в трубу-реактор, составляло 7,0-8,0 кг на одно испытание.
Термогазохимический бинарный состав готовили следующим образом: 934 г (11,67 моль) нитрата аммония растворяли в 1160 мл воды, при этом температура раствора понижалась до -6°С. К холодному гомогенному раствору селитры добавляли 806 г (11,68 моль) нитрита натрия и перемешивали до полного растворения (10-15 мин). К холодному -1°С - -2°С раствору добавили инициирующий раствор, приготовленный накануне (к 10 мл 40%-ного водного глиоксаля (12,28 г), содержащего 4,91 г (0,085 моль) глиоксаля, добавляли 6,8 мл (5,36 г) ацетона).
Состав полученного инициирующего раствора был следующим:
- глиоксаль 27,84%, ацетон 30,4%, вода 44,76%.
Молярное соотношение нитрат аммония/глиоксаль 137:1. Инициирующий раствор в количестве 16,9 г - содержание глиоксаля 4,7 г (0,081 моль) добавляли в раствор солей и перемешивали непосредственно перед заливкой в напорный бачок, откуда дозировочным насосом закачивали в металлическую трубу-реактор. Регистрация давления газов и температур во всех точках металлической трубы-реактора осуществлялась дистанционно с записью на регистраторе.
На фиг. 1 и фиг. 2 представлен процесс термогазохимического разложения бинарного состава в металлической трубе-реакторе, который зарегистрировали три температурных датчика и датчик давления. Целью подобных экспериментов являлось определение максимальных давления, температуры и время задержки начала реакции - индукционный период реакции - термогазохимического разложения бинарных составов. Работа на стенде позволила уточнить зависимости термогазовыделения бинарных составов при различной концентрации солей, инициирующего раствора и гранулированного порошка (пропанта). Установлено, что термогазохимические бинарные составы с равной концентрацией солей и инициирующего раствора имеют различную задержку начала реакции (индукционный период реакции), которая может отличаться от индукционного периода, наблюдающегося в лабораторных экспериментах. Основное отличие результатов в трубе-реакторе от результатов лабораторных испытаний состоит в использовании пропанта (7,5 кг). Наличие пропанта в трубе-реакторе увеличивает индукционный период из-за расхода значительного количества тепла на нагрев пропанта. Индукционный период 46-210 минут вполне достаточен для безопасной закачки в нефтегазоносный пласт термогазохимического бинарного состава вместе с инициирующим раствором.
На фиг. 1 представлены результаты закачки бинарного состава вместе с инициирующим раствором. Они показали, что рост температуры начинается одновременно во всех точках трубы-реактора, достигает максимума при давлении 130 кг/см2, после чего произошел сброс давления из-за открытия предохранительного клапана. Максимальная температура достигала 200-210°С.
На фиг. 2 представлена последовательная закачка, без предварительного смешивания, тех же количеств компонентов 2900 г раствора солей и 100 мл инициирующего раствора, обнаруживается только очень слабый и медленный подъем температуры до 48-50°С в центральной части трубы-реактора. Температура у фланцев трубы-реактора изменяется при этом незначительно, едва повышаясь до 30-32°С. Такая большая разница тепло- и газовыделения объясняется плохим смешиванием реагирующих растворов в гранулированном порошке (пропанте), где диффузионные процессы очень сильно замедляются из-за мелкого размера пор между частицами гранулированного порошка (пропанта).
Сопоставление молярных количеств прореагировавшего нитрата аммония 934 г (11,67 моль) и глиоксаля (инициирующего раствора) 4,7 г (0,081 моль) показывает, что одного моля глиоксаля было достаточно для конверсии 144 молей нитрата аммония.
Это испытание демонстрирует принципиально различную реакционную способность одинаковых по соотношению солей и инициирующего раствора в термогазохимических бинарных составах в случае изменения последовательности закачки его (состава) в реакционную зону.

Claims (6)

1. Термогазохимический бинарный состав для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта, содержащий эквимолярные растворы аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующим раствором, отличающийся тем, что в качестве инициирующего раствора используют растворы альдегидов, содержащие спирты или ацетон, превращающие альдегидные группировки в полуацетали, которые обладают пониженной реакционной способностью, что обеспечивает индукционный период, достаточный для безопасной закачки исходных реагентов в нефтегазоносный пласт.
2. Термогазохимический бинарный состав по п. 1, отличающийся тем, что инициирующий раствор, обеспечивающий индукционный период развития реакций тепло- и газовыделения от 20 до 180 минут, состоит из смеси водных растворов алифатических альдегидов с алифатическими спиртами или ацетоном в молярном соотношении от 0,5:1 до 2:1.
3. Термогазохимический бинарный состав по п. 1, отличающийся тем, что молярное соотношение между альдегидом, содержащимся в инициирующем растворе, и аммониевой солью в термогазохимическом бинарном составе используют в пределах от 1:40 до 1:250.
4. Термогазохимический бинарный состав по п. 1, отличающийся тем, что смесь аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов в водном растворе используют в пределах от 40 до 85 мас.%.
5. Способ для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта, включающий закачку в пласт термогазохимического бинарного состава - растворов аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующим раствором, отличающийся тем, что смешение растворов аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов с инициирующим раствором производят в режиме интенсивного перемешивания до начала закачки термогазохимического бинарного состава в нефтегазоносный пласт, а в качестве инициирующего раствора используют растворы альдегидов, содержащие спирты или ацетон, превращающие альдегидные группировки в полуацетали, которые обладают пониженной реакционной способностью, что обеспечивает индукционный период, достаточный для безопасной закачки исходных реагентов в нефтегазоносный пласт.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что температура водного раствора аммониевых солей минеральных кислот и нитритов щелочных металлов перед смешением с инициирующим раствором применяется в пределах от -10 до +30°С.
RU2015156308A 2015-12-28 2015-12-28 Термогазохимический бинарный состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта RU2637259C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156308A RU2637259C2 (ru) 2015-12-28 2015-12-28 Термогазохимический бинарный состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156308A RU2637259C2 (ru) 2015-12-28 2015-12-28 Термогазохимический бинарный состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015156308A RU2015156308A (ru) 2017-06-30
RU2637259C2 true RU2637259C2 (ru) 2017-12-01

Family

ID=59309338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015156308A RU2637259C2 (ru) 2015-12-28 2015-12-28 Термогазохимический бинарный состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2637259C2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696714C1 (ru) * 2018-06-14 2019-08-05 Акционерное общество "Сибнефтемаш" Способ термохимической обработки нефтяного пласта
RU2766283C1 (ru) * 2021-08-23 2022-03-11 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Способ обработки нефтяного пласта
RU2778919C1 (ru) * 2021-12-28 2022-08-29 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ добычи высоковязкой нефти и термогазохимический состав для его осуществления
US11454098B2 (en) 2020-05-20 2022-09-27 Saudi Arabian Oil Company Methods for wellbore formation using thermochemicals

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU640023A1 (ru) * 1977-01-17 1978-12-30 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта
RU2126084C1 (ru) * 1997-06-30 1999-02-10 Евгений Николаевич Александров Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта
RU2224103C1 (ru) * 2002-05-28 2004-02-20 Институт биохимической физики РАН Способ и устройство для термохимической обработки продуктивного пласта
RU2401941C1 (ru) * 2009-06-05 2010-10-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (ОАО "Татнефть") Способ термохимической обработки нефтяного пласта
US20140090839A1 (en) * 2012-05-29 2014-04-03 Saudi Arabian Oil Company Enhanced oil recovery by in-situ steam generation
RU2525386C2 (ru) * 2012-11-26 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Нефтяных Технологий" (ООО "ЦНТ") Термогазохимический состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зоны продуктивного пласта

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU640023A1 (ru) * 1977-01-17 1978-12-30 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта
RU2126084C1 (ru) * 1997-06-30 1999-02-10 Евгений Николаевич Александров Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта
RU2224103C1 (ru) * 2002-05-28 2004-02-20 Институт биохимической физики РАН Способ и устройство для термохимической обработки продуктивного пласта
RU2401941C1 (ru) * 2009-06-05 2010-10-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (ОАО "Татнефть") Способ термохимической обработки нефтяного пласта
US20140090839A1 (en) * 2012-05-29 2014-04-03 Saudi Arabian Oil Company Enhanced oil recovery by in-situ steam generation
RU2525386C2 (ru) * 2012-11-26 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Нефтяных Технологий" (ООО "ЦНТ") Термогазохимический состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зоны продуктивного пласта

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696714C1 (ru) * 2018-06-14 2019-08-05 Акционерное общество "Сибнефтемаш" Способ термохимической обработки нефтяного пласта
WO2019240627A1 (ru) * 2018-06-14 2019-12-19 Акционерное общество "Сибнефтемаш" Способ термохимической обработки нефтяного пласта
CN112272731A (zh) * 2018-06-14 2021-01-26 “西布涅弗捷玛什”股份公司 对油藏进行热化学处理的方法
US11454098B2 (en) 2020-05-20 2022-09-27 Saudi Arabian Oil Company Methods for wellbore formation using thermochemicals
RU2766283C1 (ru) * 2021-08-23 2022-03-11 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Способ обработки нефтяного пласта
RU2778919C1 (ru) * 2021-12-28 2022-08-29 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ добычи высоковязкой нефти и термогазохимический состав для его осуществления
RU2812385C1 (ru) * 2023-06-05 2024-01-30 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ добычи высоковязкой нефти с внутрискважинной тепловой активацией бинарного раствора
RU2812996C1 (ru) * 2023-06-05 2024-02-06 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ добычи высоковязкой нефти с внутрискважинной тепловой активацией бинарного раствора
RU2812983C1 (ru) * 2023-06-05 2024-02-06 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ добычи высоковязкой нефти с внутрискважинной тепловой активацией бинарного раствора
RU2812985C1 (ru) * 2023-06-07 2024-02-06 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ добычи высоковязкой нефти с внутрискважинной тепловой активацией бинарного раствора

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015156308A (ru) 2017-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2919577C (fr) Reservoir stimulation by energetic chemistry
CA2744556C (en) Methods of treating the near-wellbore zone of the reservoir
RU2637259C2 (ru) Термогазохимический бинарный состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зон нефтегазоносного пласта
RU2525386C2 (ru) Термогазохимический состав и способ применения для обработки призабойной и удаленной зоны продуктивного пласта
US9657552B2 (en) In-situ downhole heating for a treatment in a well
US4371443A (en) Method of and composition for acidizing subterranean formations
CN104066812A (zh) 利用原位氮气生成的致密气增产
RU2126084C1 (ru) Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта
CN103911139B (zh) 胶囊包裹固体盐酸制备方法
RU2615543C2 (ru) Энергогазообразующий состав и технология обработки призабойной зоны продуктивного пласта
RU2456444C2 (ru) Способ кислотной обработки призабойной зоны нефтяного пласта
Dieva et al. Hydrodynamic analysis of the efficiency of thermochemical methods at deposits with complicated development conditions
US20180127637A1 (en) Methods of enhancing oil recovery
Yadav et al. Experimental studies, modeling and numerical simulation of gelation behavior of a partially hydrolyzed polyacrylamide-hexamine-pyrocatechol polymer gel system for profile modification jobs
RU2717151C1 (ru) Способ термогазохимической и ударно-волновой обработки нефтеносных пластов
RU2165011C1 (ru) Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта
Koochi et al. Feasibility of application of thermal shocking by in-situ generation of hot N2/CO2 for development of unconventional reservoirs
RU2812983C1 (ru) Способ добычи высоковязкой нефти с внутрискважинной тепловой активацией бинарного раствора
RU2812385C1 (ru) Способ добычи высоковязкой нефти с внутрискважинной тепловой активацией бинарного раствора
US3602309A (en) Method of exploding or igniting materials using adiabatic compression of gas
RU2812996C1 (ru) Способ добычи высоковязкой нефти с внутрискважинной тепловой активацией бинарного раствора
RU2803463C1 (ru) Термогазохимический состав и способ его применения при обработке призабойной и удаленной зоны продуктивного пласта (варианты)
RU2100582C1 (ru) Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта
Vershinin et al. Control methods of propellant fracturing for production stimulation
US2746551A (en) Method of increasing permeability of a producing formation

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180727