Патент на изобретение №2213213

(54) НАДПАКЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является обеспечение надежности и безопасности работы герметизирующего элемента пакера в течение длительного времени. Надпакерная жидкость на углеводородной основе, содержащая дизельное топливо, битум и утяжеляющий компонент, содержит в качестве утяжеляющего компонента коллоидную серу и дополнительно – мазут, негашеную известь, сульфанол и воду при следующем соотношении, мас. %: дизельное топливо 17,0-19,0, мазут 11,0-13,0, битум 5,0-7,0, негашеная известь 13,0-15,0, сульфанол 0,3-0,5, коллоидная сера 45,0-50,0, вода 2,0-3,0. Надпакерная жидкость содержит коллоидную серу с размером частиц 10^-5 и 10^-7 мкм и плотностью 2070 кг/м³. Надпакерную жидкость приготавливают при температуре 90-100^oС. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

При эксплуатации нефтяных и газовых скважин, если в составе добываемого флюида имеются высокотоксичные компоненты H₂S и СО₂, добычу флюида ведут только через насосно-компрессорные трубы с применением забойного оборудования, которое отделяет трубное пространство от затрубного в эксплуатационной колонне, то есть обеспечивает отсутствие контакта агрессивных компонентов с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны. Для этого на насосно-компрессорных трубах спускают пакерное устройство, герметизирующий элемент которого после создания давления раскрывается и перекрывает затрубное пространство. Герметизирующий элемент обеспечивает герметичность при перепаде давлений 20,0-25,0 МПа. В этом случае важную роль играет надпакерная жидкость, закачиваемая в затрубное пространство и создающая гидростатическое давление на пакер.

Известны надпакерные жидкости – Дж. Р.Грей, Г.С.Г. Дарли. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей). – М.: Недра, 1985, с. 73-75. Такими жидкостями являются солевые растворы : хлорид натрия – плотность раствора 1200 кг/м³, хлорид натрия и кальция – плотность раствора 1400 кг/м³, хлорид кальция – плотность раствора 1410 кг/м³, хлорид и бромид кальция – плотность раствора 1800 кг/м³. Закачивая надпакерные жидкости в затрубное пространство, уменьшают или снимают возникающий перепад давлений.

Однако эти растворы имеют существенные недостатки:
– раствор бромида кальция дорог по стоимости;
– растворы других солей имеют недостаточную плотность. Для условий АГКМ необходимо иметь плотность 1500 кг/м³;
– все вышеуказанные растворы при высокой температуре 100^oС и выше не снимают процесс коррозии;
– при попадании раствора в продуктивный пласт происходит ухудшение коллекторских свойств и падение дебита добычи флюида.

Наиболее близким аналогом является надпакерная жидкость на углеводородной основе, содержащая дизельное топливо, мазут, битум, негашеную известь, сульфанол, воду, однако она имеет плотность 1000 кг/м³, что недостаточно для условий АГКМ. Для увеличения плотности углеводородной жидкости используют утяжеляющие материалы : барит BaSO₄, магнетит Fe₂О₃ – Дж. Р.Грей, Г. С. Г. Дарли. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей). – М.: Недра, 1985, с. 77-78, 443.

Указанные утяжелители, имея высокую плотность 4200 кг/м³ и 5000 кг/м³ и соответственно размеры частиц, через 1-2 месяца начинают выпадать в осадок, что приводит не только к снятию противодавления на пакер, но и к прихвату насосно-компрессорных труб осажденным утяжелителем.

Задачей предлагаемого изобретения является создание надпакерной жидкости, обеспечивающей надежность и безопасность работы герметизирующего элемента пакера длительное время.

Эта задача решается тем, что надпакерная жидкость на углеводородной основе, содержащая дизельное топливо, битум и утяжеляющий компонент, содержит в качестве утяжеляющего компонента коллоидную серу и дополнительно – мазут, негашеную известь, сульфанол и воду при следующем соотношении, мас.%:
Дизельное топливо – 17,0-19,0
Мазут – 11,0-13,0
Битум – 5,0-7,0
Негашеная известь – 13,0-15,0
Сульфанол – 0,3-0,5
Коллоидная сера – 45,0-50,0
Вода – 2,0-3,0
Надпакерная жидкость содержит коллоидную серу с размером частиц 10^-5 и 10^-7 мкм и плотностью 2070 кг/м³.

Надпакерную жидкость приготавливают при температуре 90-100^oС. Лабораторные исследования надпакерной жидкости плотностью 1500 кг/м³ показали, что жидкость стабильна, осаждение утяжеленного материала не происходит.

Из коллоидной химии известно, что процесс осаждения коллоидных частиц зависит от состава, плотности, размера частиц и вязкости раствора

где V – скорость осаждения коллоидной частицы, см/с;
r – диаметр частицы, мм;
d_n – плотность частицы, г/см³;
dp – плотность жидкости, г/см³;
– вязкость надпакерной жидкости, спз
Частица коллоидной серы имеет размеры 10^-5 и 10^-7 мкм и плотность 2070 кг/м³, и это ее заметно отличает от частицы Fе₂О₃ или ВаSO₄, размер и плотность которой значительно выше. Скорость осаждения коллоидной частицы в воде: при вязкости воды 1 сП частица оседает за 9,8 минуты.

В надпакерной жидкости, утяжеленной до 1500 кг/м³ и вязкости 200-300 сП, согласно вышеприведенной формуле осаждение практически не происходит, то есть решается задача сохранения гидростатического давления во времени.

Пример
Предлагаемая надпакерная жидкость, состоящая из дизельного топлива – 18,3 %, мазута – 12,7%, битума – 6%, негашеной извести – 14%, сульфанола – 0,4%, воды – 2,3% и утяжеляющего компонента – коллоидной серы – 46,3%, испытывалась в лабораторных условиях АНИПИгаза при температуре 90-100^oС. После 2-х месячного наблюдения свойства жидкости не изменились.

Таким образом, предлагаемая надпакерная жидкость, сохраняя свои физико-химические свойства, обеспечивает надежность и безопасность работы герметизирующего элемента пакера длительное время.

Формула изобретения

1. Надпакерная жидкость на углеводородной основе, содержащая дизельное топливо, битум и утяжеляющий компонент, отличающаяся тем, что она содержит в качестве утяжеляющего компонента коллоидную серу и дополнительно – мазут, негашеную известь, сульфанол и воду при следующем соотношении, мас. %:
Дизельное топливо – 17,0 – 19,0
Мазут – 11,0 – 13,0
Битум – 5,0 – 7,0
Негашеная известь – 13,0 – 15,0
Сульфанол – 0,3 – 0,5
Коллоидная сера – 45,0 – 50,0
Вода – 2,0 – 3,0
2. Жидкость по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит коллоидную серу с размером частиц 10^-5 и 10^-7 мкм и плотностью 2070 кг/м³.

3. Жидкость по п. 1, отличающаяся тем, что ее приготавливают при температуре 90-100^oС.

PD4A – Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:

Общество с ограниченной ответственностью «Газпром добыча Астрахань» (RU)

Адрес для переписки:

414000, г. Астрахань, Кировский район, ул. Ленина/ул. Бабушкина, 30/33, литер строение А, ООО «Газпром добыча Астрахань»

Извещение опубликовано: 20.11.2010 БИ: 32/2010