SU1684308A1 - Технологическа жидкость дл заканчивани и ремонта нефт ных и газовых скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к строительству и эксплуатации нефт ных и газовых скважин и м.б. использовано дл -вскрыти  продуктивных пластов, забуривани  зумпфов, Цель - повышение стабильности жидкости при одновременном снижении ее загр зн ющего действи . Жидкость содержит следующие ингредиенты при их соотношении. мас.%: органический реагент стабилизатор 0,5-5,0, аммонизированный растрор нитрата кальци  - побочный продукт производства комплексных азотно-фосфорных удобрений остальное. В качестве органического реагента стабилизатора возможно использование крахмала или оксиэтилцеллюлозы или поливинилового спирта. Жидкость также содержит ингибитор коррозии аминного типа в кол-ве 0,01 - до 0,3% от общей массы Жидкость готов т путем смешени  вход щих в нее ингредиентов. Дл  данной жидкости характерен высокий электрохимический потенциал между отдельными частицами. Заполнение скважины жидкостью осуществл ют по прин той на предпри тии технологии закачивани  и ремонта скважин. 2 з.п. ф-лы, 4 табл. СП С

Description

Изобретение относитс  к строительству и эксплуатации нефт ных и газовых скважин и может быть использовано дл  вскрыти  продуктивных пластов, забуривани  зумпфов, при перфорационных работах, подготовке скважин к ремонту путем глушени  задавочной жидкостью с последующим освоением скважин, в том числе при кислотных обработках, а также при выполнении специальных работ при заканчивании и ремонте скважин.

Цель изобретени  - повышение стабильности технологической жидкости дл  заканчивани  и ремонта нефт ных и газовых скважин при одновременном снижении ее загр зн ющего действи .

Технологическа  жидкость дл  заканчивани  и ремонта скважин ча основе водного раствора неорганической соли, в качестве которого используют аммонизированный раствор нитрата кальци  - побочный продукт производства комплексных азотно- фосфорных удобрений (АРНК). с добавкой органического реагента при следующем соотношении ингредиентов, мас.% Органический реагент-стабилизатор0 ,5-5,0 АРНК Остальное

При необходимости следует вводить ингибиторы коррозии аминного типа в количестве 0,01-0,3 мас.%.

о

00

00

о

оэ

Аммонизированный раствор нитрата кальци  образуетс  из тетрагидрата кальци , вымороженного из азотнокислых растворов , получающихс  при разложении хибинского апатитового концентрата, после расплавлени  и нейтрализации газообразным аммиаком. В качестве посто нно сопутствующих веществ в растворе наход тс  азотнокислый аммоний, фосфаты, фториды. Аммонизированный раствор нитрата кальци  имеет следующий состав, мас.%: Азотнокислый кальций35-53

Азотнокислый аммоний2-8

Избыточный аммиак0,1-2,0

Общий азот11-40

Примеси микроэлементов - меди, никел , хрома, цинка, фтора, фосфора0,01-2,0

ВодаОстальное

Стабилизационный эффект дл  данной жидкости сопр жен с тем, что вводимые добавки интенсифицируют возникновение и увеличение до определенного предела сил электростатического отталкивани . Мицел- лообразование в суспензоидах  вл етс  кооперативным процессом, а стабилизаторы останавливают его, фиксиру  кластеры конечного размера. Поэтому экстремум предельной концентрации суспензии при добавках стабилизаторов полимерного типа смещаетс . Дл  используемой жидкости характерен высокий электрохимический потенциал между отдельными частицами, т.е. высока  пол ризуемость двойного электрического сло ,  вл юща с  показателем ее высокой стабильности. Образуютс  ассо- циаты определенных размеров, геометрической конфигурации и структуры. Стабилизатор из водного раствора переходит в поверхностный слой на границу раздела тверда  глобула - раствор. Адсорбированные на поверхности раздела молекулы стабилизатора  вл ютс  центрами последующей ассоциации. Создаетс  буферный слой на поверхности глобул. Очевидно , что кроме структурных сил (электрических, молекул рных), действующих в граничных сло х, про вл ютс  сте- рические силы, действующие между поверхност ми, которые возникают при адсорбции полимерных стабилизаторов из растворов. Здесь наблюдаетс  силовой гистерезис и зависимость сил взаимодействи  от времени. Неудержанные на поверхности труб молекулы ингибиторов коррозии соли- даризируют с молекулами стабилизаторов. Имеет место и снижение фильтрации рабочей жидкости в пласт, повышение ее стабильности во времени и понижени  коррозионной активности к воздействию на

металлические поверхности от совместного применени  стабилизаторов и ингибиторов. Такое  вление объ сн етс  спецификой химической основы технологической жидкос ги - аммонизированного раствора нитрата кальци . Ингибиторно-стабилизационные эффекты от присутствующих в жидкости примесных агентов: азотнокислого аммони , фосфатов и фторидов усиливают и закрепл ют требуемые технологические свойства системы. Устойчивость образующейс  структуры и возможность мобилизации системы с оперативным управлением и позвол ют сохранить коллекторские свойства продуктивных пластов при осуществлении операций по заканчиванию и ремонту скважин, а также предотвратить коррозию и эррозию бурового оборудовани . Затем установлено , что жидкость на основе АРНК.

имеет улучшенные гидродинамические характеристики по сравнению с жидкост ми известных составов, что крайне важно при осуществлении технологических процессов. Приготовление технологической жидкости

путем смешени  АРНК со стабилизатором (и ингибитором коррозии) производ т в любой емкости, в которой можно обеспечить перемешивание жидкости, например с использованием осреднительной емкости или

цементировочного агрегата. Следует осуществить расчет компонентного состава технологической жидкости с учетом скважинных условий. Затем в интенсивно перемешиваемую жидкость постепенно всыпают (чтобы

не образовалось комков) сухие или вливают жидкие компоненты. Технологи  растворени  должна быть такой, чтобы обеспечивалась циркул ци  во всем объеме обрабатываемой жидкости без наличи  застойных зон. При необходимости дл  создани  условий скорейшего растворени  стабилизатора или ингибитора коррозии предварительно они раствор ютс  в отдельной емкости в разогретой до 60-80°С жидкой основе или в воде. В последнем случае внос т коррективы на возможное снижение плотности при смешении полученных растворов и неорганической основы.

Заполнение скважины жидкостью осуществл ют по прин той на предпри тии -технологии заканчивани  и ремонта скважин. Если технологический процесс включает вытеснение из ствола скважины ут желенного

глинистого раствора, то необходимым условием применени  технологической жидкости  вл етс  использование разделительной буферной пачки, объем которой исключает смешение растворов. В качестве таковой может примен тьс  аммонизированный раствор с загустителем (модифицированный крахмал, реагенты группы ОЭЦ).

При глушении скважин, в которых возможны нефтегазоводопро влени  в зону фильтра необходимо закачать загущенную буферную жидкость, преп тствующую проникновению продукции в ствол скважины и последующему снижению уровн  жидкости. Буферную жидкость закачивают в межтрубное пространство скважины вслед за порцией жидкости глушени , равной обьему лифтового оборудовани , Продавка до уровн  нижней точки НКТ или насоса производитс  также жидкостью глушени , Дальнейшие операции по глушению производ т согласно прин той на предпри тии технологии. При этом следует тщательно контролировать объемы закачиваемой жидкости глушени  в скважину.

Примеры получени , определени  показателей назначени  и применени  технологической жидкости.

Растворение полимерных реагентов в АРНК производитс  при посто нном перемешивании смеси в услови х разогрева до 70-90°С, контроль параметров жидкости при 20°С.

П р и м е р 1. Приготавливают жидкость смешением (в расчете на 1 л) 1492,5 г АРНК и 7,5 г крахмала (модифицированного дл  нефт ной промышленности). Смесь перемешивают с помощью лабораторной мэшалки со скоростью 1000 об./мин в течение 3 ч. После чего при 20°С определ ют водородный показатель рН с использованием ионо- мера И-130, фильтрацию (водоотдачу) - ВМ-6, плотность-пикнометра, пластическую в зкость и динамическое напр жение сдвига - ВСН-3, условную в зкость ВБР-1.

П р и м е р 2. Приготавливают жидкость смешением (в расчете на 1 л) 1380 г АРНК и 120 г крахмала. Подготовку жидкости к применению и контроль параметров осуществл ют аналогично описанию в примере 1.

П р и м е р 3. Приготавливают жидкость .смешением (в расчете на 1 л) 1492,5 г АРНК и 7,5 г оксиэтилцеллюлозы (ОЭЦ). Смесь перемешивают с помощью лабораторной мешалки со скоростью 1000 об./мин в течение 1 ч. Контроль параметров осуществл ют аналогично примеру 1.

Результаты даны в табл.1.

П р и м е р 4. Приготавливают жидкость смешением (в расчете на 1 л) 1425 г АРНК и 75 г ОЭЦ. Подготовку жидкости к применению и контроль параметров осуществл ют аналогично описанию в примере 3.

П р и м е р 5. Приготавливают жидкость путем смешени  (в расчете на 1 л) 1492,5 г АРНК и 7,5 г поливинилового спирта (ПВС).

Смесь перемешивают с помощью лабораторной мешалки со скоростью 1000 об. /мин в течение 6 ч. Контроль параметров осуществл ют аналогично примеру 1, Пример 6. Приготавливают жидкость

путем смешени  (в расчете на 1 л) 1425 г АРНК и 75 г ПВС. Подготовку жидкости к применению и контроль параметров осуществл ют аналогично описанию в примере 5.

0

Результаты по примерам 1-6 даны в табл.1.

В табл.1 представлены также результаты контрол  параметров и составы данной

5 жидкости дл  эаканчивани  и ремонта скважин на основе АРНК одной из промышленных партий.

Испытани  показывают, что жидкость отличаетс  высокой стабильностью техно0 логических свойств в сравнении с обычным буровым раствором и раствором чистого нитрата кальци . При этом химобработку жидкости провод т при повышенной температуре (90°С), когда обычные типы буровых

5 растворов и жидкостей глушени  требуют дл  поддержани  свойств значительного увеличени  в количественном отношении химобработок. У данной жидкости, как это видно изданных табл.1, обеспечиваетс  аы0 сока  стабильность свойств при значительно меньших количественных затратах реагентов.

П р и м е р 7. На серийной установке УИПК-Ш на идентичных образцах изучают

5 вли ние технологической жидкости на проницаемость пласта сравнительно с другими типами растворов, используемых при работах в области продуктивной зоны пласта. Примен ют образцы длиной 60 мм и диа0 метром 30 мм из песка. Продукцию скважин имитируют очищенным трансформаторным маслом с установленной зависимостью его в зкости от температуры.

Образец устанавливают в кернодержа5 теле, который имеет полость дл  жидкости и снабжен системой подо рева от термостата , и создают боковой гидрообжим при давлении 10 МПа. Разогревают систему до температуры, равной температуре на забое

0 скважины (90°С), и, прокачива  масло через образец в одном направлении, определ ют его начальную проницаемость. Затем в полости кернодержател  замен ют масло исследуемой жидкостью состава, мас.%:

5 азотнокислый кальций 40, азотнокислый аммоний 5, избыточный аммиак 0,2, общий азот 14, примеси микроэлементов 0,8, вода остальное (аналогично провод т изучение жидкостей других составов, которые привод тс  в табл.1) и под давлением в 3 МПа.

наиболее часто встречающимс  в практике глушени  скважин, воздействуют потоком жидкости на керн в направлении, противоположном прокачке масла. Прокачива  через образец масло в первоначальном направлении, снова определ ют его проницаемость . Степень изменени  проницаемости керна оценивают по коэффициенту восстановлени  проницаемости.

Результаты исследований восстанавливаемости фильтрации через керны после фильтрации растворов (рассолов) приведены в табл.2.

Анализ данных говорит о том, что аммонизированный раствор нитрата кальци  обеспечивает наибольшую восстанавливаемость пласта по сравнению с обычным глинистым раствором и известными типами безглинистых солевых жидкостей глушени . Следовательно, применение технологической жидкости на основе аммонизированного раствора нитрата кальци  способствует сохранению коллекторских свойств пласта.

Примере. Осуществл ют оценку структурно-механических параметров жидкостей , состо щих из аммонизированного раствора нитрата кальци . Структурно-реологические свойства определ ют с использованием прибора ВСН-3, фильтрационные - ВМ-6, водородный показатель рН - иономе- ра ЗВ-74.

Сведени  по результатам исследований представлены в табл.3.

Данные свидетельствуют об удовлетворительных дл  практики свойствах технологической жидкости. Она легко поддаетс  регулированию структурно-реологических свойств и водоотдачи в пределах составов АРНК.

П р и м е р 9. Выполн ют оценку коррозионной активности используемой технологической жидкости по отношению к трубным стал м гравиметрическим методом . Он основан на определении скорости коррозии по убыли массы образцов - свидетелей , помещенных в испытываемые среды.

Исследовани  осуществл ют с образцами , вырезанными механическим способом с помощью фрезерной установка. Торцовые и плоские поверхности отшлифовывались у образцов до б класса чистоты. Образцы предварительно маркируют - на каждом выбивают номер и условные обозначени  марки стали. Примен ют образцы размером 95x15x2 мм с общей площадью поверхности O.OQ329 м2. Подготовку образцов заканчивают обезжириванием их спиртом, затем ацетоном и сушкой. После этого устанавливают вес образцов - свидетелей на аналитических весах. Образцы размещают на стекл нных этажерках внутри специальных

сосудов-пробирок с пробками на шлифах. Сосуды-пробирки располагают в термошкафу при 90°С.

После окончани  определенного срока (например, 35 сут) образцы обследуют в первую очередь визуально. Затем образцы очищают от продуктов коррозии механической очисткой, промывкой и, в случае необходимости , протравливают в ингибированной сол ной кислоте, а далее снова взвешивают

с прежней точностью.

Результаты испытаний представлены в табл.4.

Технологическа  жидкость про вл ет пониженную коррозионную активность в

сравнении с обычным буровым раствором и чистым раствором по отношению к металлическим поверхност м труб и оборудовани . Эта характеристика легко может быть улучшена с применением ингибиторов.

Claims (3)

1.Технологическа  жидкость дл  за- канчивани  и ремонта нефт ных и газовых скважин на основе водного раствора неорганических солей, включающа  органический реагент стабилизатор, отличающа с  тем, что, с целью повышени  стабильности при одновременном снижении загр зн ющего действи , она содержит в качестве водного раствора неорганиче- ских солей аммонизированный раствор нитрата кальци  - побочный продукт производства комплексных азотно-фосфорных удобрений при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Органический реагент

стабилизатор0,5-5,0

Аммонизированный раствор нитрата кальци  - побочный продукт производства

комплексных азотно-фосфорных удобренийОстальное

2.Жидкость по п. 1,отличающа  с   тем, что в качестве органического реагента стабилизатора она содержит крахмал или оксиэтилцеллюлозу или поливиниловый спирт.

3.Жидкость по пп.1 и2,отличаю- ща с  тем, что она дополнительно содержит ингибитор коррозии аминного типа в количестве 0,01-0,3% от общей массы жидкости .

Раствор Са(КО,)г

Аммонизированный раствор нитрата кальци 

36 Раствор Ca(NO,)j

Аммонизированный раствор тгграта кальци 

Аммонизированный раствор нитрата кальци 

ПВС, ингибитор 3,0

нитрата кальци , образец 1 (азотнокислый кальций 401, азотнокислый аммоний 52, избыточный аммиак 0,22, обпнй азот I4Z, принес  микроэлементов 0,82, вода остальное)1,53 90

Аммонизированный раствор нитрата кальци , образец 2 (азотнокислый кальций 357., азотнокислый аммоний Ј7, избыточный аммиак 2Z, обпий азот 602, примеси микроэлементов 2Х, вола остальное )1,43 75

Аммонизированный раствор нитрата кальци , образец 3 (аэотно, лый кальций 531, аэотг ..кислый аммоний 21, избыточный аммиак 0,12, обвснй азот IIZ, примеси мнкроэлене тоа 0,Oil, вода остальное) 1, 90

Раствор Ca(NO,)j (23Z) NH,NO, (102) + избыточный аминах (32) овций азот (8Z) + примеси микроэлементов (отсутств.) + вода

(остальное)1,211 75

0Раствор Ca(NO,)j (551) + MHVNOj (It) + нэбыточн. аммиак (0,051) 4 ов хй азот (10Z) принеси микроэлементов (отсут.) + иода (остальное)1,6(1 90

1Аммонизированный раствор нитрата кальци , образец 1 ингнб тор СЯПХ-60С2

(150 г/м )1,52 90

2 Аммонизированный раствор нитрата кальци , образец I ингибитор СНГГХ-6002

(150 г/м ) + крахмал модифицирований (2Z)1,5290

Аммонизированный раствор нитрата кальци , образец 1 крахмал моднфицировйв- ный (21)1,5290

Аммонизированный раствор нитрата кальци , образец

оксиэтилцеллюлоза (12) 1,5390

Аммонизированный раствор нитрата кальци , образец I t ингибитор СНПХ-6002 (150 г/м1) + оксиэт лцеллю- лоза (1Z)1,5190

Аммонизированный раствор

нитрата кальци , образец

поливиниловый спирт (0,51) t,5090

Аммонизированный раствор нитрата кальци , образец 1 ингибитор коррози  СНГД-6002 (150 г/м )

поливиниловый спирт (0,52) 1,5(1 90

205

89

230

87

90 75

79 90

I 95

92 90

93 38

91

ческой оды.

П р и и е ч

iiiiiii- - i1 i

а   и е. Испытани  проводились в течение 35 сут{ добавки в АРНК понизителей водоотдачи практически не измен ют коррозионные свойства жидкостей.