Кислотный поверхностно-активный состав для обработки призабойной зоны нефтяных и газовых скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для кислотной обработки призабойной зоны пласта, представленного неоднородными по проницаемости карбонатными или терригенными коллекторами нефти или газа. Кислотный состав по способу может использоваться для большеобъемных кислотных обработок. Техническим результатом является расширение области применения состава и повышение эффективности воздействия.

Кислотные обработки являются наиболее доступным в техническом исполнении, эффективным и недорогим методом воздействия на пласт для интенсификации добычи нефти. На сегодняшний день предложены различные кислотные составы и способы проведения кислотных обработок.

Известен кислотный поверхностно-активный состав для обработки призабойной зоны скважин, содержащий ингибированную соляную кислоту 5,0-23,0%, фтористо-водородную кислоту 2,0-10,0%, неионогенное поверхностно-активное вещество 1,0-5,0%, растворитель АСПО 5,0-25,0%, вода остальное (RU 2131972, 20.06.1999).

Известен кислотный состав, содержащий соляную кислоту, бифторид аммония или плавиковую кислоту, алифатический спирт и кубовый остаток производства бутиловых спиртов методом оксосинтеза [RU 2013528, 30.05.1994).

Недостатком составов является то, что по мере нейтрализации кислот и повышения рН раствора в пласте возникает опасность образования гелеобразных осадков гидроокиси железа и выпадения «вторичных» осадков, что приводит к снижению эффекта от кислотной обработки. Кроме того, состав малоэффективен для пластов с повышенной обводненностью добываемой продукции.

Известен состав для обработки призабойной зоны скважин карбонатного пласта, содержащий, масс. %: 7-8 раствора уксусной кислоты 20%-ной концентрации, 65-70 легкую пиролизную смолу и 22-28 раствора соляной кислоты 98%-ной концентрации (RU 2269563, 10.02.2006 г. ).

Известен кислотный состав для кислотной обработки добывающих и нагнетательных скважин в карбонатных и терригенных коллекторах содержит, % масс: соляную кислоту 24%-ную или 36%-ную 25,0-50,0, алкилбензолсульфокислоту, содержащую в алкильной группе 12-14 атомов углерода, 0,1-2,0, лимонную кислоту 0,5-3,0, уксусную кислоту 3,0-12,0, метиловый спирт 3,0-10,0, препарат ОС-20 0,5-2,5, ингибитор коррозии тина «ИКУ-118» 1,0-5,0, фтористоводородную кислоту 40%-ную 0,0-7,5, стабилизатор железа типа «Ферикс» 0,0-5,0, воду остальное (RU 2543224, 27.03.2013 г. ).

Недостатком составов является опасность образования железистых осадков при температурах выше 60°С и снижение эффективности кислотной обработки в целом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является кислотный поверхностно-активный состав для обработки призабойной зоны, включающий смесь ингибированной соляной НС1 и фтористоводородной кислот HF, неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ, растворитель АСПО, воду, взаимный растворитель и оксиэтилендифосфоновую кислоту ОЭДФ и/или уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %: НС1 3-23, HF 0,5-5, НПАВ 0,1-1, растворитель АСПО 0,3-3, ОЭДФ и/или уксусная кислота 0,05 6, взаимный растворитель 10 - 30, вода остальное. Состав в качестве взаимного растворителя содержит низшие спирты: изопропиловый спирт, или метанол, или этанол, или ацетон, или спиртовосодержащие отходы производств (RU 2249101,27.03.2005).

Состав обладает высокой проникающей способностью. Неионогенный ПАВ в заданных концентрациях выполняет роль деэмульгатора, что исключает опасность эмульгирования состава с нефтью и способствует удалению из пласта отработанной кислоты. Введение комплексонов ОЭДФ и/или уксусной кислоты обеспечивает стабильность состава к выпадению железистых осадков в широком температурном диапазоне. Но область применения состава ограничена. Состав предназначен для восстановления продуктивности скважин при неглубоком (менее 0,5 метра) радиусе призабойной зоны пласта, а отработанная кислота провоцирует создание области остаточной водонасыщенности. В настоящее время многие месторождения вступили на позднюю стадию разработки, когда такой метод воздействия малоэффективен и требуется применение кислот пролонгированного действия с гидрофобными добавками, стимулирующими повышение продуктивности скважины по окончании кислотного воздействия.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности кислотной обработки скважин за счет расширения области действия.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известных составов, в заявляемом составе, включающем смесь ингибированной соляной НС1 и фтористоводородной кислот HF, неионогенного поверхностно-активного вещества НПАВ, растворителя АСПО, взаимного растворителя и комплексонов, дополнительно введены водорастворимый гидрофобизатор и хлористый аммоний, а в качестве смеси комплексонов, растворителя АСПО и взаимного растворителя используют нефтяной реагент РУН-4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

При кислотных обработках нефтяных скважин для увеличения их дебитов наиболее эффективны ПАВ, которые хорошо понижают поверхностное натяжение и обладают гидрофобизующим действием в отношении поверхности породы. Неионогенные ПАВ, в отличие от катионных, малоэффективны по удалению остаточной водонасыщенности и восстановлению фазовой проницаемости по нефти. Введение в кислотный состав водорастворимого гидрофобизатора минимизирует отрицательное действие остаточной насыщенности порового пространства отработанной кислотой, благоприятствует более полному смачиванию поверхности пор нефтью при вызове притока.

Введение в кислотный состав соли соляной кислоты - аммония хлористого, обеспечивает дополнительное, пролонгированное действие кислотного состава.

Растворение кальцитовой породы хлоридом аммония происходит крайне медленно, по мере расходования соляной кислоты и продвижения ее вглубь пласта. Дополнительный положительный эффект - это то, что хлорид аммония в заданных концентрациях выполняет роль буфера, постоянно поддерживающего значение рН среды в области, исключающей образование гелеобразных продуктов реакции, что повышает общий эффект кислотного воздействия.

Для приготовления данного кислотного состава используют: ингибированную соляную кислоту (ТУ 2458-264-05765670-99), фтористоводородную кислоту (ТУ 1426-84), в качестве НПАВ используют оксиэтилированный алкилфенол, марки неонол Аф₉-12 (ТУ 38-507-63-171-91) или моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля марки ОП-10 (ГОСТ 8433-91), в качестве водорастворимого гидрофобизатора - концентрат ГФ-1 (ТУ 2482-054-53501222-2006, ЗАО «Полиэкс», г. Пермь) или ИВВ-1 (ТУ 2482-013-13164401-94, ЗАО «НПФ Бурсинтез-М», г. Москва), аммоний хлористый (ГОСТ 3773-72), в качестве смеси комплексонов, растворителя АСПО и взаимного растворителя используют нефтяной реагент РУН марки РУН-4 (ТУ 2458-002-72799552-2014, ООО «Бизнес-Групп», г. Москва).

Нефтяной реагент РУН марки РУН-4 представляет собой композицию, содержащую ацетон, изопропанол, толуол и смесь фосфоновых комплексонов и применяется в качестве модифицирующей добавки в кислотные составы при обработке призабойной зоны пласта.

Для подтверждения эффективности предлагаемого состава в лабораторных условиях были проведены эксперименты по определению скорости его нейтрализации и фильтрационно-емкостных свойств породы в ходе кислотного воздействия.

Для сравнительной оценки готовили составы согласно заявляемому изобретению и прототипу (RU 2249101, 27.03.2005).

Определение скорости растворения карбонатной породы (мрамора) проводили в соответствии с РД 39-1-442-80. Метод основан на определении массы растворенной породы во времени. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.

Определение фактора интенсификации проводили по изменению фильтрационно-емкостных свойств породы в ходе кислотного воздействия Эксперименты проводили на фильтрационных установках с использованием насыпных линейных моделей кернов.

Насыпные модели представляют собой металлические трубки длиной 10 см и диаметром 3,5 см. При моделировании добывающей скважины керн заполняли смесью кварцевого песка фракции <200 мкм, бентонитовой глины и карбоната в соотношении 40:45:15.

Подготовленный керн насыщали под вакуумом дизельным топливом с замером начальной проницаемости, затем в прямом направлении прокачивали воду с минерализацией 15 г/л. При установившемся режиме течения определяли проницаемость керна после набухания глины. Проницаемость определяли по формуле (1):

где

k - проницаемость, мкм²;

μ - вязкость керосина, сПз;

L - длина керна, см;

Q - заданный расход, см³/сек;

S - площадь керна, см²;

ΔΡ - перепад давления, атм.

После определения проницаемости через керн в направлении, обратном насыщению, прокачивали кислотный состав. Вытеснение рабочих жидкостей проводили дизтопливом.

При установившемся режиме вновь определяли проницаемость по формуле (1). На основании рассчитанных проницаемостей определяли величину интенсификации по формуле (2):

где

k₁ - подвижность пористой среды до обработки, мкм;²

k₂ - подвижность пористой среды после обработки, мкм.²

Испытания проводили при температуре 80°С.

Результаты фильтрационных экспериментов представлены в табл. 2. Из результатов опытов видно, что вводимые добавки обеспечивают еще большее снижение скорости нейтрализации кислотного состава в сравнении с прототипом, а фактор интенсификации при этом повышается.

Повышение интенсифицирующей способности заявляемого состава объясняется эффектом удаления остаточной водонасыщенности отработанной кислоты и гидрофобизацией поверхности пор.

Уменьшение количества вводимых гидрофобизатора, нефтяного реагента РУН-4 и соли приводит к снижению эффекта, а увеличение их концентраций становится экономически не выгодным. Соотношение всех компонентов, рецептура кислотного состава отрабатываются индивидуально для геологических условий конкретной скважины. Предлагаемые добавки снижают скорость реакции кислот с породой, способствуют более длительному сохранению активности кислоты при ее продвижении по поровому пространству пласта и увеличению фазовой проницаемости по нефти. Состав такого пролонгированного действия может быть рекомендован к применению как для стандартных, так и для большеобъемных кислотных обработок.

Технический результат - дополнительное увеличение дебита скважин и повышение эффективности кислотной обработки.

НС1 -ингибированная соляная кислота,

HF - фтористоводородная кислота,

Аф9-12 - НПАВ (оксиэтилированный алкилфенол марки неонол Аф₉-12),

ХА - аммоний хлористый,

ОЭДФ - оксиэтилидендифосфоновая кислота,

РУН-4-нефтяной реагент РУН марки РУН-4,

ГФ-водорастворимый гидрофобизатор.