Патент на изобретение №2322474
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ТВЕРДОФАЗНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СЕРОВОДОРОДА
(57) Реферат:
Изобретение относится к химическим составам для обработки скважин, в том числе поглощающих, для снижения содержания сероводорода в газовом пространстве скважин при проведении ремонтных, исследовательских или других работ. Может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности в условиях нормальных и низких пластовых давлений. Технический результат – в разработке эффективного, простого в приготовлении и технологичного состава для нейтрализации сероводорода в скважинах, повышении нейтрализующей активности нейтрализатора сероводорода по отношению к сероводороду, который находится в скважинном пространстве как в газообразном, так и в растворенном виде. Твердофазная композиция для нейтрализации сероводорода содержит, мас.%: поверхностно-активное вещество 0,5-7,4, в качестве реагентов-стабилизаторов пены – поливинилацетат 2,6-5,7 и жидкое стекло 2,6-4,6, в качестве нейтрализующих сероводород реагентов – нитрит натрия и сульфаминовую кислоту в стехиометрическом соотношении по отношению друг к другу в реакции с сероводородом – остальное. 6 табл.
Изобретение относится к химическим составам для обработки скважин, в том числе поглощающих, для снижения содержания сероводорода в газовом пространстве скважин при проведении ремонтных, исследовательских или других работ. Может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности в условиях нормальных и низких пластовых давлений. Широко известны составы для химического связывания сероводорода в скважинах, представляющие собой водные растворы нейтрализующих реагентов [1, 2] или их суспензии [3, 4]. В качестве нейтрализующих реагентов часто используются продукты взаимодействия алканоламинов с альдегидами, гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, водные суспензии оксидов марганца (IV) и железа (III). Основным недостатком применения нейтрализующих реагентов в виде растворов и суспензий является низкая скорость и небольшая степень связывания сероводорода вследствие низкой диспергации нейтрализатора сероводорода и небольшой площади соприкосновения нейтрализатора сероводорода с сероводородом в стволе скважины. Кроме того, нейтрализация сероводорода растворами нейтрализующих реагентов недостаточно эффективна в условиях поглощающих скважин и низких пластовых давлений, когда раствор нейтрализующего реагента уходит в поглощающие горизонты без совершения полезной работы по связыванию сероводорода. Известен твердофазный состав, получаемый перемешиванием карбамид-формальдегидной смолы, поверхностно-активного вещества (ПАВ) и реагента (реагентов) – нейтрализатора сероводорода [5 – прототип]. Твердение карбамид-формальдегидной смолы в пенопласт приводит к образованию отвержденной газожидкостной – пенной – системы (ОГЖС), которую и закачивают в пласт с проявлениями сероводорода. Карбамид-формальдегидная смола является также реагентом-стабилизатором пены. Большая поверхность гранул пенопласта обеспечивает повышенное диспергирование и увеличенную площадь соприкосновения нейтрализатора сероводорода с сероводородом в закачиваемом объеме ОГЖС и в стволе скважины. Состав сложен в приготовлении, недостаточно эффективен и технологичен для обработки эксплуатационных скважин из-за необходимости применения специального оборудования (насос, емкости, дозаторы, эжектор) для формирования нейтрализующей сероводород ОГЖС; велика вероятность закупоривания призабойной зоны пласта нерастворимыми в воде гранулами пенопласта. Решаемая предлагаемым изобретением задача и ожидаемый технический результат заключаются в разработке более эффективного, простого в приготовлении и технологичного состава для нейтрализации сероводорода в скважинах. Исключается необходимость применения специального оборудования для формирования нейтрализующей сероводород ОГЖС (насос, емкости, дозаторы, эжектор). Обеспечивается повышенная нейтрализующая активность нейтрализатора сероводорода по отношению к сероводороду, который находится в скважинном пространстве как в газообразном, так и в растворенном виде. Эффективность нейтрализующего сероводород реагента по сравнению с прототипом возрастает за счет большей поверхности контакта со скважинными флюидами диспергированной газом неотвержденной пенной системы. Поставленная задача решается тем, что твердофазная композиция, включающая нейтрализующие сероводород реагенты, поверхностно-активное вещество (ПАВ) и реагент-стабилизатор пены, отличается тем, что в качестве нейтрализующих сероводород реагентов содержит нитрит натрия и сульфаминовую кислоту, а в качестве реагентов-стабилизаторов пены – поливинилацетат и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПАВ от 0,5 до 7,4; поливинилацетат (ПВА) от 2,6 до 5,7; жидкое стекло от 2,6 до 4,6; нитрит натрия и сульфаминовая кислота в стехиометрическом соотношении по отношению друг к другу в реакции с сероводородом – остальное. Нижняя граница содержания ПАВ в композиции 0,5 мас.% обусловлена величиной критической концентрации мицеллообразования (ККМ) ПАВ, расходом твердофазной композиции и расходом воды на ее растворение (от 100 до 2000 дм3). Верхняя граница содержания ПАВ в композиции 7,4 мас.% обусловлена высокой стоимостью ПАВ и необходимостью обеспечения высокой емкости композиции по сероводороду. В качестве ПАВ может применяться, например, лаурилсульфат натрия или сульфонол. Диапазон содержания в композиции поливинилацетата (ПВА, по ТУ представляет собой водную суспензию с содержанием сухого остатка не менее 52 мас.%) от 2,6 до 5,7 мас.% обусловлен: минимальное содержание – началом появления стабилизирущих пену свойств; максимальное – технологией приготовления твердофазной композиции с применением суспензии ПВА в воде. Диапазон содержания в композиции жидкого стекла от 2,6 до 4,6 мас.% обусловлен: минимальное содержание – началом появления стабилизирущих пену свойств; максимальное – технологией приготовления твердофазной композиции с применением жидкого стекла, представляющего собой по ГОСТ густую жидкость. Сырьем для получения твердофазной композиции являются вещества, выпускаемые химической промышленностью по соответствующим ГОСТам и Техническим условиям, приведенным в таблице 1. Характеристики сырья – в табл.2-5.
Все компоненты твердофазной композиции являются твердыми растворимыми в воде веществами; соответственно, заявляемая твердофазная композиция растворима в воде. Она приготовляется непосредственно перед обработкой скважины, куда подается путем смыва ее технической водой, например с помощью агрегата ЦА-320. Авторами заявляемого технического решения установлено, что нитрит натрия в присутствии сульфаминовой кислоты окисляет сероводород. Повышенное диспергирование и увеличенная площадь соприкосновения твердофазной композиции с сероводородом обеспечиваются процессами газообразования, начинающимся при контактировании с водой твердофазной композиции, а также присутствием ПАВ и стабилизаторов пены – ПВА и жидкого стекла. Эффективность нейтрализующего сероводород реагента по сравнению с прототипом возрастает за счет большей поверхности контакта со скважинными флюидами диспергированной газом неотвержденной пенной системы. Совмещение процессов газообразования и нейтрализации сероводорода при растворении композиции в воде обеспечивает эффективность и технологичность композиции, отличающейся также простотой приготовления. Это, в свою очередь, обеспечивает упрощение и повышение эффективности и технологичности нейтрализации сероводорода в скважинах. Пенная система с нейтрализатором сероводорода формируется непосредственно при растворении в воде твердофазной композиции следующего состава:
где указанное соотношение в композиции нитрита натрия и сульфаминовой кислоты является стехиометрическим по отношению друг к другу. Контакт твердофазной композиции с водой приводит к инициированию реакции и газовыделению: NaNO2+(NH2)SO2OH=NaHSO4+N2 Контакт водного раствора твердофазной композиции с сероводородом приводит к инициированию реакции его нейтрализации: 4NaNO2+2(NH2)SO2OH+3H2S=2Na2SO4+3N2 Окисление сероводорода до промежуточной степени окисления – элементарной серы – обеспечивает повышенную удельную емкость композиции по отношению к сероводороду, а значит, пониженный расход на обработку скважины. Предложенный способ позволяет полностью связывать сероводород, растворенный в пластовой воде, нефти и находящийся в газовом пространстве скважины, значительно повысить активность нейтрализатора по отношению к газообразному сероводороду за счет большой поверхности контакта неотвержденной пенной системы. Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером. Пример. Добывающая скважина №11810 НГДУ «Ямашнефть» ОАО АПК «Татнефть» имеет статический уровень на глубине 414 м от устья скважины. Содержание сероводорода в затрубном газе составляет 2,21% (объемных). Содержание растворенного сероводорода в скважинной жидкости 190 мг/дм3. Затрубное давление 1,3 атм. Перед проведением ремонтных работ через затрубную задвижку в скважину было подано 5 кг твердофазной композиции, содержащей 0,37 кг ПАВ (7,4 мас.%), 0,13 кг ПВА (2,6 мас.%), 1,82 кг сульфаминовой кислоты (36,4 мас.%), 0,13 кг жидкого стекла (2,6 мас.%), 2,55 кг нитрита натрия (51 мас.%). Количество подаваемой воды должно быть минимальным и достаточным для полной подачи композиции в скважину. По результатам испытаний на 10 кг твердофазной композиции необходимо от 50 л (летом) до 100 л (зимой) технической воды. После подачи композиции скважина была закрыта на 1 час для протекания реакции. Через 1 час отобрана проба газа из затрубного пространства. Сероводород в газе не обнаружен. Далее на скважине демонтирована план-шайба и проведены спуско-подъемные операции, связанные с заменой насоса. Контроль содержания сероводорода анализатором «Анкат-7631» в 0,5 метрах от открытого устья скважины показал его отсутствие на всем протяжении ремонта. Источники информации 1. Фахриев A.M., Фахриев Р.А. Способ очистки нефти и газоконденсата от сероводорода. Патент РФ №2118649, C10G 29/20, C10G 29/24, опубл. 1998. 2. Фахриев A.M., Фахриев Р.А., Белкина М.М. Способ очистки жидких углеводородных фракций от сероводорода и меркаптанов. Патент РФ №2107085, C10G 29/24, опубл. 1998. 3. Потапов А.Г., Шерман Т.П., Ишанов А.И., Ананьев А.Н. Способ обработки бурового раствора. Авт. свид. №1253980, С09К 7/00, опубл. 1986. 4. Коган B.C., Котова А.В., Буянова Н.С., Балатукова Т.М., Джиенбаев С.С., Китуева А.Д. Способ удаления сероводорода. Авт. свид. №1542594, B01D 53/02, опубл. 1990. 5. Хромых М.А., Фигурак А.А. Способ нейтрализации и изоляции проявлений сероводорода. Авт. свид. №1368427, Е21В 37/00, опубл. 1988.
Формула изобретения
Твердофазная композиция, включающая нейтрализующие сероводород реагенты, поверхностно-активное вещество – ПАВ и реагент-стабилизатор пены, отличающаяся тем, что в качестве нейтрализующих сероводород реагентов содержит нитрит натрия и сульфаминовую кислоту, а в качестве реагентов-стабилизаторов пены поливинилацетат и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 06.09.2008
Извещение опубликовано: 20.06.2010 БИ: 17/2010
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
+H2O