Патент на изобретение №2381252
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ЖИДКИЙ ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИЙ АГЕНТ ДЛЯ ПОЛИСАХАРИДНОЙ ЖИДКОСТИ РАЗРЫВА, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к жидкостям для гидравлического разрыва пласта – ГРП на водной основе. В способе приготовления жидкого гелеобразующего агента для получения полисахаридной жидкости ГРП, представляющего собой суспензию, включающем растворение стабилизирующего поверхностно-активного вещества – СПАВ в углеводородной жидкости и последующее суспендирование в полученном растворе гуаровой камеди или гидроксипропилгуара, или их смеси, используют в качестве СПАВ Нефтенол ВКС-Н или Нефтенол АФ-41, в качестве углеводородной жидкости – дизельное топливо или полиалкилбензол при следующем соотношении компонентов, мас.%: гуаровая камедь или гидроксипропилгуар, или их смесь 35,0-60,0, указанное СПАВ 0,25-5,0, указанная углеводородная жидкость – остальное. Жидкий гелеобразующий агент для получения полисахаридной жидкости ГРП, полученный указанным выше способом. Полисахаридная жидкость ГРП, содержащая указанный выше жидкий гелеобразующий агент, имеющая состав, мас.%: указанный жидкий гелеобразующий агент 0,8-1,2, ПАВ – регулятор деструкции 0,05-0,25, боратный сшиватель БС-1 0,2-0,4, деструктор ХВ 0,0025-0,1, вода – остальное. 3 н.п. ф-лы, 5 табл.
Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности жидкостям для гидравлического разрыва пласта – ГРП на водной основе, а также способам их применения. Известны способы гидравлического разрыва пласта с использованием гелеобразующих жидкостей на водной основе [1], Преимуществами указанных способов является возможность регулирования деструкции гелей, вплоть до полного разложения до основы геля воды, а также возможность проведения процесса гидравлического разрыва пласта с использованием высоких темпов закачки для получения расчетных размеров трещин, поскольку гелеобразующие жидкости на водной основе при высокой вязкости обладают минимальными потерями давления на трение. В настоящее время в качестве гелеобразователей для жидкостей разрыва на водной основе используют полисахаридные загустители: гуаровую камедь, производные гуара – гидроксипропилгуар или их смесь в сухом виде, что приводит к следующим проблемам: 1. Длительное время диспергирования сухого полисахарида в воде заметно затягивает процесс гидроразрыва. 2. При растворении сухого полисахарида в воде идет образование комков частично гидратированного полисахарида («рыбьих глаз»), что приводит к проблемам при деструкции геля и освоении скважин после ГРП. 3. В процессе растворения сухого полисахарида выделяется большое количество легколетучей пыли. Решением вышеперечисленных проблем является введение водорастворимого полимера в воду в виде суспензии. Суспензионная композиция содержит частички полимера, диспергированные в органической жидкой фазе. Для поддержания частичек полимера во взвешенном состоянии вводится стабилизатор. В известном аналоге [2] органическая жидкая фаза включает в себя гликоли, полигликоли, сложные и простые эфиры гликолей, а стабилизатор представляет собой гидроксипропил или этилцеллюлозу, полиакриловую кислоту, гидрированные растительные масла и жиры. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав (прототип), в котором в качестве органической фазы может выступать углеводородный растворитель: дизельное топливо, керосин, прямогонные фракции нефти или их смесь, а в качестве стабилизатора используются оксиэтилированные жирные спирты и алкилфенолы; жирные органические кислоты [3]. Недостатком известного способа (прототипа) является высокая вязкость суспензии полимера в органическом растворителе, что создает трудности при приготовлении жидкости для ГРП на промысле. Предлагаемое изобретение направлено на создание способа получения жидкого гелеобразующего агента для полисахаридной жидкости разрыва и способа его применения. Признаками изобретения «Способ получения жидкого гелеобразующего агента для полисахаридной жидкости разрыва и способ его применения» являются: 1. В качестве полисахаридного загустителя используется гуаровая камедь. 2. В качестве полисахаридного загустителя используется гидроксипропилгуар. 3. В качестве полисахаридного загустителя используется смесь гуаровой камеди и гидроксипропилгуара. 4. В качестве органической жидкой фазы используется дизельное топливо. 5. В качестве органической жидкой фазы используется полиалкилбензол. 6. В качестве стабилизатора суспензии используется смесь анионактивных и неионогенных поверхностно-активных веществ на основе оксиэтилированых нонилфенолов и водного раствора хлорида калия – Нефтенол ВКС-Н. 7. В качестве стабилизатора суспензии используется водно-спиртовой раствор алкилфосфатов с добавлением кремнийорганического пеногасителя – понизитель вязкости Нефтенол АФ-41. 8. Приготовление жидкого гелеобразующего агента производится в промысловых условиях непосредственно перед процессом ГРП. Признаки 1-4 являются общими с прототипом, а признаки 5-8 – существенными отличительными признаками изобретения. Сущность изобретения Предлагается способ приготовления жидкого гелеобразующего агента для получения полисахаридной жидкости гидравлического разрыва пласта – ГРП, представляющего собой суспензию, включающий растворение стабилизирующего поверхностно-активного вещества – СПАВ в углеводородной жидкости и последующее суспендирование в полученном растворе гуаровой камеди или гидроксипропилгуара, или их смеси, при этом в качестве СПАВ используется Нефтенол ВКС-Н или понизитель вязкости АФ-41, в качестве углеводородной жидкости – дизельное топливо или полиалкилбензол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
полисахаридная жидкость для ГРП, содержащая вышеуказанный жидкий гелеобразующий агент, имеет следующий компонентный состав, мас.%:
Для исследований использовались: 1. Дизельное топливо, ГОСТ 305-82. 4.2.2. 2. Полиалкилбензол (ПАБ) (ТУ 2414-040-04689375-95). 3. Гуаровая камедь – мелкодисперсный гигроскопичный порошок белого цвета, представляет собой химически немодифицированный натуральный полимер. 4. Гидроксипропилированный гуар – мелкодисперсный гигроскопичный порошок желтого цвета, представляет собой химически модифицированный путем присоединения радикалов гидроксипропила полимер. 5. Нефтенол ВКС-Н (ТУ 2483-025-54651030-2008), представляющий собой смесь анионактивных и неионогенных поверхностно-активных веществ на основе оксиэтилированных нонилфенолов и водного раствора хлорида калия, подвижная жидкость от светло- до темно-коричневого цвета. 6. Понизитель вязкости АФ-41, ТУ 2458-004-54651030-2005 представляет собой водно-спиртовой раствор алкилфосфатов с добавлением кремнийорганического пеногасителя, подвижная жидкость светло-желтого цвета. 7. ПАВ-регулятор деструкции (ТУ 2499-070-17197708-03) – азотсодержащее соединение, полупрозрачная жидкость от желтого до коричневого цвета. 8. Боратный сшиватель БС-1 (ТУ 2499-069-17197708-03) – борсодержащее соединение, полупрозрачная жидкость от желтого до коричневого цвета. 9. Деструктор ХВ (ТУ 2499-074-17197708-03) – персульфат щелочного металла (Na или К) или аммония, неорганическое соединение, белый порошок. Соотношение компонентов в составе жидкого гелеобразующего агента объясняется следующим: содержание полисахарида в суспензии менее 35,0 мас.% является экономически нецелесообразным за счет увеличения расхода растворителя, при содержании полисахарида в суспензии более 60,0 мас.% жидкий гелеобразующий агент обладает высокой вязкостью, что создает трудности при приготовлении жидкости для ГРП на промысле. При содержании ПАВ-страбилизатора менее 0,25 мас.% образуется стабильная суспензия, а введение в суспензию ПАВ-страбилизатора в количестве более 5,0 мас.% является экономически нецелесообразным. Примеры приготовления жидкого гелеобразующего агента Пример 1 В 64,75 г дизельного топлива при температуре 20°С при перемешивании на лопастной мешалке последовательно вводили 0,25 мл Нефтенола ВКС-Н и 35,0 г гуаровой камеди; перемешивание продолжали в течение 20 мин, после чего исследовали свойства полученного жидкого гелеобразующего агента при температуре 20°С. Вязкость полученного жидкого гелеобразующего агента исследовалась при температуре 20°С на ротационном вискозиметре «Rheotest-2», при скорости сдвига 40 с-1. После чего определялась стабильность полученной суспензии, при этом оценивалось количество выделившейся жидкости и наличие осадка. Результаты исследований стабильности полученной суспензии представлены в таблице 1.
Пример 2 В 53 г дизельного топлива при температуре 20°С при перемешивании на лопастной мешалке вводили 2,0 г Нефтенола ВКС-Н и 45,0 г гидроксипропилгуара; перемешивание продолжали в течение 20 мин, после чего исследовали его свойства при температуре 20°С. Исследования проводили аналогично примеру 1. Свойства суспензии представлены в таблице 2.
Пример 3 В 35,0 г ПАБ при температуре 20°С при перемешивании на лопастной мешалке вводили 5,0 г понизителя вязкости АФ-41, 30,0 г гуаровой камеди и 30,0 г гидроксипропилгуара; перемешивание продолжали в течение 20 мин, после чего исследовали его свойства при температуре 20°С. Исследования проводили аналогично примеру 1. Свойства суспензии представлены в таблице 3.
Как следует из представленных данных, полученные системы обладают достаточной стабильностью и необходимой для дозирования вязкостью, что делает возможным их приготовление в промысловых условиях. Приготовление линейного полисахаридного геля и исследование его свойств производили следующим образом. Пример 4 В металлический стакан для прибора Fann 35 SA наливали 350 мл пресной воды. Температуру воды (25°С) поддерживали в течение всего времени испытания. Расчетное количество гелеобразователя при включенной лопастной мешалке (1000 об/мин) загружали в стакан с водой и перемешивали в течение 30 с. Затем стакан устанавливали для измерения вязкости, одновременно включали скорость вращения ротора вискозиметра – 100 об/мин и секундомер и производили измерения вязкости при этой скорости через каждые 30 с в течение 30 мин. Зависимость динамической (эффективной) вязкости от времени для геля, полученного с применением жидкого гелеобразователя, приготовленного, как указано в примере 2, в сравнении с гелем, полученным при растворении сухого гидроксипропилгуара, представлена в таблице 4.
Приготовление сшитого полисахаридного геля и исследование его свойств производили следующим образом. Пример 5 В 98,9 г воды при температуре 20°С при перемешивании на лопастной мешалке вводили 0,8 г жидкого гелеобразующего агента, приготовленного, как указано в примере 1, после чего полученный раствор перемешивали в течение 10 мин, не прекращая перемешивания, вводили 0,05 г ПАВ-регулятора деструкции и продолжали перемешивание еще в течение 10 мин, а затем вводили 0,0025 г деструктора ХВ и 0,2 г боратного сшивателя БС-1. Через 10-15 с после введения боратного сшивателя БС-1 исследовали реологические характеристики полученного геля при температурах 20 и 80°С. Пример 6 В 98,6 г воды при температуре 20°С при перемешивании на лопастной мешалке вводили 1,0 г жидкого гелеобразующего агента, приготовленного, как указано в примере 2, после чего полученный раствор перемешивали в течение 10 мин, не прекращая перемешивания, вводили 0,15 г ПАВ-регулятора деструкции и продолжали перемешивание еще в течение 10 мин, а затем вводили 0,03 г деструктора ХВ и 0,25 г боратного сшивателя БС-1. Через 10-15 с после введения боратного сшивателя БС-1 исследовали реологические характеристики полученного геля при температурах 20 и 60°С. Пример 7 В 98,0 г пресной воды при температуре 20°С при перемешивании на лопастной мешалке вводили 1,2 г жидкого гелеобразующего агента, приготовленного, как указано в примере 3, после чего полученный раствор перемешивали в течение 10 мин, не прекращая перемешивания, вводили 0,25 г ПАВ-регулятора деструкции и продолжали перемешивание еще в течение 10 мин, а затем вводили 0,1 г деструктора ХВ и 0,4 г боратного сшивателя БС-1. Через 10-15 с после введения боратного сшивателя БС-1 исследовали реологические характеристики полученного геля при температурах 20 и 40°С. Пример 8 В 98,9 г воды при температуре 20°С при перемешивании на лопастной мешалке вводили 0,4 г сухого гидроксипропилгуара, после чего полученный раствор перемешивали в течение 10 мин, не прекращая перемешивания, вводили 0,25 г ПАВ-регулятора деструкции и продолжали перемешивание еще в течение 10 мин, а затем вводили 0,1 г деструктора ХВ и 0,4 г боратного сшивателя БС-1. Через 10-15 с после введения боратного сшивателя БС-1 исследовали реологические характеристики полученного геля при температурах 20 и 40°С. Реологические характеристики сшитого полисахаридного геля, полученного с применением жидкого гелеобразователя (примеры 5-7) в сравнении с гелем, полученным с применением сухого гидроксипропилгуара (пример 8), исследованные при температурах 20, 40, 60 и 80°С на ротационном вискозиметре «Rheotest-2», при скоростях сдвига 40, 170 и 511 с-1, а также реологические коэффициенты: коэффициент неньютоновского поведения – n и коэффициент консистенции – k представлены в таблице 5.
Как следует из таблиц 4 и 5, водные полисахаридные гели, полученные с применением жидкого гелеобразующего агента, не уступают по реологическим характеристикам гелям, полученным с использованием сухого полисахарида. Для приготовления жидкого гелеобразующего агента в промысловых условиях используется следующая техника: – передвижной агрегат для закачки ЦА-320 (ЦА-320М) – 1 шт.; – автоцистерна нефтепромысловая АЦН-10 – 1 шт.; – воронка-эжектор – 1 шт.; – осреднительная емкость УСО-16 – 1 шт. В мерник УСО-16 из АЦН-10 через ЦА-320 (ЦА-320М) набирается расчетное количество углеводородного растворителя. Затем при включенной мешалке в УСО закачивается расчетное количество ПАВ-стабилизатора, после чего подключается воронка-эжектор и ЦА-320 через УСО замыкается на себя. Через воронку-эжектор при включенной мешалке с помощью ЦА-320 (ЦА-320М) вводится расчетное количество сухого полимера и полученный состав перемешивается в течение 20 мин. Полученный жидкий гелеобразующий агент используется для приготовления жидкости ГРП, в качестве полисахаридного гелеобразователя в составе, содержащем ПАВ-регулятор деструкции, боратный сшиватель БС-1 и деструктор ХВ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно создать жидкий гелеобразующий агент для жидкости разрыва, технологичный способ его получения в промысловых условиях и способ его применения в качестве гелеобразователя для получения жидкости ГРП на водной основе. Источники информации 1. Ely J.W. Stimulation engineering handbook: Tulsa, Oklahoma. Pen-well Books. – 1994. – 357 p. – аналог. 2. US. Раt. 3. US. Раt.
Формула изобретения
1. Способ приготовления жидкого гелеобразующего агента для получения полисахаридной жидкости гидравлического разрыва пласта – ГРП, представляющего собой суспензию, включающий растворение стабилизирующего поверхностно-активного вещества – СПАВ в углеводородной жидкости и последующее суспендирование в полученном растворе гуаровой камеди или гидроксипропилгуара, или их смеси, отличающийся тем, что используют в качестве СПАВ Нефтенол ВКС-Н или Нефтенол АФ-41, в качестве углеводородной жидкости – дизельное топливо или полиалкилбензол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Жидкий гелеобразующий агент для получения полисахаридной жидкости ГРП, полученный способом по п.1. 3. Полисахаридная жидкость ГРП, содержащая жидкий гелеобразующий агент по п.2, имеющая состав, мас.%:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6818597 «Suspensions of water soluble polymers in surfactant free non-aqueous solvents», Harris, William Franklin, 2004. – аналог.