состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы с плотностью до 1,60 г/м3

Формула изобретения

Состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы для глушения и ремонта скважин, содержащий нитрат кальция технический, хлорид кальция и соединение кальция, отличающийся тем, что он содержит в качестве соединения кальция гидроксид кальция и дополнительно - нейтрализатор сероводорода при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид кальция	39,0-78,8
Нитрат кальция технический	20,8-60,7
Гидроксид кальция	0,2-0,3
Нейтрализатор сероводорода	0,2-4,7

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к новым составам для приготовления жидкостей без твердой фазы с плотностью 1,35-1,60 г/м³ , которые могут быть использованы в нефтегазодобывающей промышленности для глушения и ремонта нефтяных и газовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений и высоких температур для разбуривания соленосных отложений, первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов, для глушения скважин и выполнения различных видов работ при их ремонте.

Известен состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы плотностью до 1,95 г/м³ для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин (патент РФ 2365612), содержащий хлорид и нитрат кальция, хлорид цинка и натрия и бензоат натрия при следующем соотношении компонентов (% мас.): хлорид кальция 13,3-21,9, нитрат кальция 13,3-21,9, хлорид цинка 52,55-72,1, хлорид натрия 0,5-2,35 и бензоат натрия 0,80-1,30. Состав пригоден для приготовления технологических жидкостей. При этом при температуре 120°С и выше увеличивается плотность жидкостей и снижаются фильтрационные показатели, особенно при использовании на месторождениях с сероводородными соединениями. Недостатком указанного состава является повышенная коррозионная активность жидкостей на его основе при значении плотностей ниже 1,80 г/см³, что требует их дополнительной обработки ингибиторами коррозии. Повышенная коррозионная активность объясняется увеличением растворимости кислорода в жидкости из-за снижения концентрации солей при разбавлении ее до значения плотности 1,80 г/см³ и ниже.

Наиболее близким по своей сущности к заявляемому является состав для приготовления технологической жидкости без твердой фазы с плотностью до 1,6 г/м³ для заканчивания и ремонта нефтяных и газовых скважин (патент РФ 2291181), содержащий нитрат кальция, хлорид кальция, оксид или ацетат двухвалентного металла, ингибитор коррозии аминного типа, при следующем содержании компонентов (% мас.): нитрат кальция 28-67, хлорид кальция 31-69, оксид или ацетат двухвалентного металла 0,5-1,2, ингибитор коррозии аминного типа 0,75-2,5. Состав может дополнительно содержать понизитель фильтрации (полианионная целлюлоза, оксиэтилцеллюлоза) в количестве не более 1,2%.

Недостатками указанного состава и жидкостей на его основе являются завышенное содержание нитрата кальция, т.к. в техническом нитрате кальция практически всегда присутствует нитрат аммония в количестве 2-5%, что в значительной степени снижает его гигроскопичность. Примеси нитрата аммония в нитрате кальция сильно повышают коррозионную агрессивность последнего. Растворы, содержащие нитрат аммония, особенно агрессивны ввиду высокой деполяризационной способности нитрат-иона и способности катиона аммония образовывать с железом, содержащимся в оборудовании, растворимые комплексы. Кроме того, эти растворы имеют кислую реакцию вследствие гидролиза:

NH₄ ⁺+НОН=NH₄OH+H⁺

Присутствующий в составе ингибитор коррозии аминного типа, например гексаметилентетрамин, выделяет токсичные пары формальдегида.

Задачей настоящего изобретения является получение состава для приготовления жидкостей без твердой фазы плотностью до 1,6 г/см³ с низкой коррозионной активностью.

Поставленная задача решается тем, что состав для приготовления технологических жидкостей без твердой фазы для глушения и ремонта скважин, содержащий нитрат кальция технический, хлорид кальция и соединение кальция, содержит в качестве соединения кальция гидроксид кальция и дополнительно нейтрализатор сероводорода при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид кальция	39,0-78,8
нитрат кальция технический	20,8-60,7
гидроксид кальция	0,2-0,3
нейтрализатор сероводорода	0,2-4,7

В качестве нейтрализаторов сероводорода могут использоваться хлорид цинка, ацетат цинка или формиат цинка. Процесс приготовления заявляемого состава производится путем смешения компонентов. Приготовление технологических жидкостей производится путем растворения сухой композиции полученного состава в пресной воде. Получение технологических жидкостей с плотностью до 1,6 г/см³ достигается при одновременном растворении в воде смеси хлорида, указанного нитрата и гидроксида кальция и указанного нейтрализатора.

При этом происходит взаимодействие нитрата аммония и гидроксида кальция:

2NH₄NO₃+Ca(OH)₂=Ca(NO₃ )₂+2NH₃+2H₂O

Для сравнения заявляемого состава с прототипом готовили жидкость без твердой фазы на основе известного состава.

Примеры приготовления технологических жидкостей без твердой фазы на основе сухой солевой композиции

ПРИМЕР 1 (сравнительный). В механической мешалке смешивали 690 г хлорида кальция, 280 г нитрата кальция технического, 5 г соединения двухвалентного металла - оксида магния и 25 г ингибитора коррозии, например гексаметилентетрамина. Полученный состав растворяли в 500 мл пресной воды. Получившиеся 930 мл рассола плотностью 1,60 г/см³ испытывали на температуру кристаллизации и коррозионную активность.

ПРИМЕР 2 (сравнительный). В механической мешалке смешивали 310 г хлорида кальция, 670 г нитрата кальция технического, 12 г соединения двухвалентного металла - ацетата кальция и 8 г ингибитора коррозии гексаметилентетрамина. Полученный состав растворяли в 500 мл пресной воды. Получившиеся 930 мл рассола плотностью 1,60 г/см ³ испытывали аналогично примеру № 1.

ПРИМЕР 3 (сравнительный). В механической мешалке смешивали 310 г хлорида кальция, 670 г нитрата кальция технического, 12 г соединения двухвалентного металла - ацетата кальция и 8 г ингибитора коррозии гексаметилентетрамина. Полученный состав растворяли в 1050 мл водного раствора хлорида кальция плотностью 1,30 г/см³. Получившиеся 1478 мл рассола плотностью 1,60 г/см³ испытывали аналогично примеру № 1.

ПРИМЕР 4. В механической мешалке смешивали 788 г хлорида кальция, 208 г нитрата кальция технического, 2 г гидроксида кальция, 2 г ацетата цинка (% мас. 78,8:20,8:0,2:0,2). Полученный состав растворяли в 600 мл пресной воды. Получившиеся 1000 мл рассола плотностью 1,60 г/см³ испытывали аналогично примеру № 1.

ПРИМЕР 5. В механической мешалке смешивали 390 г хлорида кальция, 604 г нитрата кальция технического, 3 г гидроксида кальция, 3 г формиата цинка (соотношение % мас. 39:60,4:0,3:0,3). Полученный состав растворяли в 600 мл пресной воды. Получившиеся 1000 мл рассола плотностью 1,60 г/см³ испытывали аналогично примеру № 1.

ПРИМЕР 6. В механической мешалке смешивали 390 г хлорида кальция, 604 г нитрата кальция технического, 3 г гидроксида кальция и 3 г формиата цинка (% мас. 39:60,4:0,3:0,3). Полученный состав растворяли в 1075 мл водного раствора хлорида кальция плотностью 1, 30 г/см³. Получившиеся 1498 мл рассола плотностью 160 г/см³ испытывали аналогично примеру № 1.

ПРИМЕР 7. В механической мешалке смешивали 480 г хлорида кальция, 480 г нитрата кальция технического, 3 г гидроксида кальция и 37 г хлорида цинка (соотношение мас.% 48:48:0,3:3,7). Полученный состав растворяли в 607 мл воды. Получившиеся 1004 мл рассола плотностью 1,60 г/см³ испытывали аналогично примеру № 1. Результаты испытаний (среднее значение для трех опытов в каждом примере) приведены в таблице.

Таблица
Состав технологической жидкости	Свойства технологических жидкостей
Плотность при 20°С, г/см3	рН водного раствора (1:10)	Температура кристаллизации, °С	Скорость коррозии Ст.3 при 110°С. Выдержка 72 ч
1(сравн.)	1,60	8,85	-6	0.065
2(сравн.)	1,60	8,15	-20*	0,055
3(сравн.)	1,60	8,70	-20*	0,057
4	1,60	8,85	+10	0,032
5	1,60	8,30	-20*	0,042
6	1,60	8,88	-20*	0,043
7	1,60	8,50	-17*	0,039
* - потеря текучести. При указанной температуре и ниже становится непрокачиваемым.

При последующем повышении температуры свойства полностью восстанавливаются. Из табличных данных видно, что заявленный состав позволяет получать растворы плотностью до 1,60 г/см³. При этом не сужается область применения технологических по температурным показателям. Такие растворы могут применяться в южных регионах, в частности в Астраханской области. Коррозионная активность жидкостей плотностью до 1,60 г/см³ обеспечивает необходимую коррозионную стойкость стали в технологических жидкостях без дополнительной обработки ингибиторами коррозии.

Технологические жидкости на основе заявляемого состава совместимы с применяемыми в нефтегазодобыче химреагентами и по мере необходимости могут быть обработаны реагентами - понизителями фильтрации, регуляторами структурно-реологических свойств, ПАВ, нейтрализатором кислых газов и т.д.