CC BY
380
УДК 541.182.4/6:665.612.2
В. Ю. Федоренко, М. М. Нигъматуллин, А. С. Петухов,
В. В. Гаврилов, С. В. Крупин
КИСЛОТНЫЕ СОСТАВЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА. ОПТИМИЗАЦИЯ ПО СОДЕРЖАНИЮ СТАБИЛИЗАТОРА ЖЕЛЕЗА, ПРИМЕНИТЕЛЬНО К НЕКОТОРЫМ НЕФТЯМ ПОВОЛЖСКОГО РЕГИОНА
Ключевые слова: кислотная обработка призабойной зоны пласта, стабилизатор железа, совместимость с
нефтью.
Подобрана оптимальная концентрация стабилизатора железа ИТПС-708 для кислотного состава, предназначенного для обработки призабойной зоны пласта. Методом спектрофотомет-рии установлено снижение концентрации ионов железа(Ш) с 5000 м.д. до 330 м.д. за 10 минут при температуре 15 0С и концентрации 1,6% ИТПС-708. Приготовленные составы со стабилизатором железа хорошо совместимы с нефтью.
Key words: acid stimulation of production well, iron control agent, compatibility with oil.
The concentration of iron control agent ITPS-708 was optimized for acid composition assign to acid stimulation ofproduction well. The concentration of iron (III) is decreased from 5000 ppm. to 330 ppm. within 10 minutes at 15 0С and ITPS-708 concentration 1,6%, by the UV-spectrophotometry. Prepared acid compositions with iron control agent have the good compatibility with oil.
Интенсификация добычи нефти является актуальной задачей нефтяной отрасли. Одним из наиболее распространенных видов воздействия на призабойную зону пласта с целью восстановления и улучшения фильтрационных характеристик коллектора являются кислотные обработки скважин [1,2].
Требования, предъявляемые к кислотным составам, обуславливают применение присадок, таких как деэмульгаторы для разрушения кислотно-нефтяных эмульсий, диспергаторы АСПО, стабилизаторы железа, функцией которых является препятствие образования смолистых осадков при контакте кислоты с нефтью, взаимных растворителей, ингибиторов кислотной коррозии в зависимости от используемой кислоты и решаемой технологической задачи.
Применение правильно подобранного пакета присадок к кислоте позволяет гарантировать, что в процессе кислотной обработки обеспечивается хорошее смачивание породы, исключается образование гудронов, тяжелых смол, оказывающих негативное влияние на свойства коллектора, улучшается проницаемость пласта, эффективно разрушаются кислотнонефтяные эмульсии, а также значительно замедляется скорость реагирования кислотного состава с породой коллектора. Основной целью является исключение образования осадков и стойких эмульсий, кольматирующих коллектор. Особое внимание следует уделять тестированию составов в присутствии солей железа, которые способны существенно ухудшать прохождение тестов кислоты на совместимость с пластовыми флюидами [3-5].
Тестирование кислотного состава включает в себя испытание на совместимость с пластовой водой, при смешении состава с нефтью не должно выпадать осадков. Кислотный состав должен быть стабильным во времени без разделения не фазы. После смешения кислотного состава с нефтью в различных соотношениях должна наблюдаться деэмульсация, а при выдерживании смеси кислотного состава с нефтью при пластовой температуре не должны образовываться осадки, не проходящие через фильтр в присутствии ионов железа(Ш) [6].
Целью настоящего исследования являлась оценка влияния стабилизатора железа, его концентрации на свойства кислотного состава применительно к некоторым нефтям поволжского региона.
Для исследования были использованы присадки серии ИТПС. Комплекс поверхностноактивных веществ- деэмульгатор ИТПС-906, стабилизатор железа ИТПС-708 и ингибирован-
136
ная соляная кислота. Стабилизатор железа ИТПС-708 относится к реагентам восстанавливающего типа. Концентрация стабилизатора железа оптимизировалась для растворов с содержанием ионов железа(Ш) в диапазоне 2000-5000 миллионных долей (м.д.).
Изучение скорости снижения концентрации ионов железа(Ш) в 15%-ной соляной кислоте проводили спектрофотометрическим методом по уменьшению полосы поглощения железа (III). В работе был использован спектрофотометр Lambda-35 (PerkinElmer Instruments).
На рисунке 1 приведены спектры поглощения растворов хлорида железа (III) в 15%-ной соляной кислоте в диапазоне концентраций ионов железа 100 - 5000 м.д.
нм
Рис. 1 - Спектры поглощения растворов железа(Ш) (100-5000 м.д.) в 15%-ной соляной кислоте (область 385-650 нм)
Исходя из данных рисунка 1, построили калибровочную зависимость оптической плотности ^) растворов железа от его концентрации при длине волны 465 нм. Эта зависимость представлена в таблице 1.
Таблица 1 - Величины оптической плотности растворов хлорида железа (III) в 15%-ной соляной кислоте при длине волны 465 нм при различных концентрациях ионов железа (III) в миллионных долях (м.д.)
Концентрация Fe(III) D
100 0.14501
500 0.47147
1000 1.04908
2000 2.10371
3000 3.05949
Уравнение калибровочной прямой в диапазоне концентраций железа 100 - 3000 м.д.: D = 0.01643±0.03296 + 0.00102±1.95165х10-5 х C(Fe, м.д.); R=0.9995.
C(Fe, м.д.) =(D - 0.01643)/0.00102.
Для измерения скорости реагирования ионов Ре(Ш) со стабилизатором железа ИТПС-708 в соляной кислоте, был приготовлен раствор, содержащий 5000 м. д. ионов железа и 1.6% ИТПС-708 в 15%-ной соляной кислоте смешением заранее приготовленных по отдельности растворов в кислоте и проведено измерение оптической плотности раствора при длине волны 465 нм во времени (интервал измерения 30 секунд, длительность эксперимента 45 минут) при температуре 15°С.
Зависимость оптической плотности раствора от времени приведена на рисунке 2. Использование полученной ранее калибровочной зависимости оптической плотности от концентрации железа(Ш) позволяет рассчитать кинетическую кривую в координатах концентрация-время. Результаты эксперимента приведены на рисунках 3 и 4.
2,51 і
і
о . і
V N
' - ^ —
1 0 2 Врем? 0 3 1. мин 1 1 0 40
Рис. 2 - Зависимость оптической плотности растворов от времени. Начальная концентрация железа (III) - 5000 м.д., ИТПС-708 1.6%
2500 ;
,
2 03 и_ і
\
------ ------
і 0 1 5 2 Время 0 2 , МИН. 5 3 0 3 ■ 1 5 40
Рис. 3 - Кинетическая зависимость снижения концентрации ионов железа(ІІІ) во времени в 15%-ной соляной кислоте при 15°С (начальная концентрация ионов железа -5000 м.д., ИТПС-708 - 1.6%)
Рис. 4 - Кинетическая зависимость снижения концентрации ионов железа (III) во времени в 15%-ной НС1 при 15°С (диапазон низких концентраций, начальная концентрация ионов железа - 5000 м.д., ИТПС-708 1.6%)
Таким образом, использование стабилизатора железа ИТПС-708 в количестве 1,6 % в 15%-ной соляной кислоте позволяет снизить концентрацию ионов железа(Ш) с 5000 м.д. до 330 м.д. за 10 минут при 15°С.
Опираясь на полученные данные по скоростям восстановления ионов железа(Ш) реагентом ИТПС-708 были испытаны совместимости кислотного состава с нефтями. В качестве параметров оценки использовали скорость разрушения кислотно-нефтяной эмульсии, образование смолистых фракций и органических осадков при контакте кислотного состава с нефтью, нефть смешивали с кислотным составом в соотношении 1:1 и добавлением хлорида железа. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Скорости разрушения кислотно-нефтяных эмульсий и результаты по фильтрованию составов через фильтр
№ скважины Состав Разрушение эмульсии, %, минуты Оценка совместимости по прохождению через фильтр
5 мин 10 мин 20 мин 30 мин
1 2 3 4 5 6 7
скв. 159551 Соляная кислота (12%) ИТПС-906 - 3% ИТПС-708 - 1.6% 98 100 100 100 фильтруется без остатка
Соляная кислота (12%) 96 98 98 98 осмоление
скв. 303151 Соляная кислота (12%) ИТПС-906 - 3% ИТПС-708 - 1.6% 100 100 100 100 фильтруется без остатка
Соляная кислота (12%) 8 14 14 16 осмоление
Окончание табл. 2
1 2 3 4 5 6 7
112/132442 Соляная кислота (12%) 53 53 53 53 осмоление
Соляная кислота (12%) ИТПС-906 - 3% ИТПС-708 - 1% 36 53 100 100 фильтруется без остатка
Соляная кислота (12%) ИТПС-906 - 3%, ИТПС-708 - 0,5% 15 85 89 92 осмоление
133332 Соляная кислота (12%) 7 20 27 27 осмоление
Соляная кислота (12%) ИТПС-906 - 3% ИТПС-708 - 1% 7 27 95 100 фильтруется без остатка
Соляная кислота (12%) ИТПС-906 - 2% ИТПС-708 - 0,5% 7 40 96 96 фильтруется без остатка
112/132582 Соляная кислота (12%) 36 60 71 89 осмоление
Соляная кислота (12%) ИТПС-906 - 3% ИТПС-708 - 1% 5 23 70 90 фильтруется без остатка
Соляная кислота (12%) ИТПС-906 - 2% ИТПС-708 - 0,5% 5 36 90 95 фильтруется без остатка
Примечание. 1) Алькеевская площадь Ромашкинского м/р, содержание ионов железа(Ш) 5000 м.д. 2) Вятская площадь Арланского м/р, содержание ионов железа(Ш) 3000 м.д.
Согласно полученным данным в присутствии ионов железа(Ш) 5000 м.д. и 3000 м.д. на пяти образцах нефти без добавления присадок при контакте с соляной кислотой образуются смолистые осадки, которые не фильтруются через фильтр и могут кольматировать коллектор при кислотных ОПЗ. Нежелательные процессы с участием ионов железа зависят от состава нефти, так снижение концентрации ИТПС-708 с 1% до 0.5% при 3000 м.д. железа в двух случаях не приводит к осмолению, тогда как для нефти со скважины 112/13244 на фильтре остается осадок.
Добавление стабилизатора железа ИТПС-708 в количестве 1,6% при содержании железа 5000 м.д. и 1% при содержании железа 3000 м.д. позволяет избежать осмоления, а в сочетании с деэмульгатором ИТПС-906 во всех случаях наблюдается хорошее разрушение кислотнонефтяных эмульсий.
Литература
1 Кудинов, В. И. Основы нефтегазопромыслового дела. / В. И. Кудинов. - М.: Ин-т компьютерных исследований, 2005. - 720 с.
2 Крупин, С.В. Концепция развития методов увеличения нефтеизвлечения / С.В. Крупин и др. - К.: Изд. Казанского математического общества, 1997. - С. 219-240.
3 Economides, Michael J. Reservoir Stimulation / J. Michael Economides, J. Kenneth Nolte - Huston: Wiley, 2002. -Third edition.
4 Харисов, Р.Я. Комплексный подход к выбору оптимального кислотного состава для стимуляции скважин в карбонатных коллекторах / Р.Я. Харисов и др. // Нефтяное хозяйство.-2011.-№ 2.-С. 78-82.
5 Булгакова, Г.Т. Лабораторные и теоретические исследования матричной кислотной обработки карбонатов / Г.Т. Булгакова и др. // Нефтяное хозяйство.-2010.-№ 5.-С. 75-79.
6 Объединенные стандарты ТНК-ВР по соблюдению контроля качества при проведении ГРП и кислотных обработок. - ТНК-ВР, май 2008.
© В. Ю. Федоренко - канд. хим. наук, зав. лаб. ООО «НПЦ «Интехпромсервис», [email protected]; М. М. Нигъматуллин - канд. тех. наук, ген. дир. ООО «НПЦ «Интехпромсервис», А. С. Петухов - канд. хим. наук, ст. науч. сотр, той же организации; В. В. Гаврилов - канд. хим. наук, ст. науч. сотр, той же организации; С. В. Крупин - д-р техн. наук, проф., каф. физической и коллоидной химии КНИТУ, [email protected].
140
