CC BY
226
УДК 541.182.4/6:665.612.2
В. Ю. Федоренко, М. М. Нигъматуллин, А. С. Петухов,
В. В. Гаврилов, А. В. Волкова, С. В. Крупин
ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КИСЛОТНО-УГЛЕВОДОРОДНОЙ ЭМУЛЬСИИ НА БАЗЕ РАСТВОРИТЕЛЯ МИА-ПРОМ
Ключевые слова: кислотно-углеводородная эмульсия, кислотная обработка призабойной зоны пласта, вязкость,
электропроводность, разрушение эмульсии.
Получена кислотно-углеводородная эмульсия обращенного типа на базе растворителя МИА-пром, предназначенная для обработки призабойной зоны пласта добывающих скважин. Для проведения технологичских операций измерены стабильность во времени, относительная реакционная способность по отношению к мрамору, вязкость в присутствии стабилизатора железа, ионов железа (III). Определены времена распада эмульсии при добавлении деструктора в зависимости от концентрации, температуры и концентрации соляной кислоты.
Key words: Acid-hydrocarbon emulsion, acid stimulation of the production well, viscosity, electrical conductivity, destruction of emulsion.
The acid-hydrocarbon invert emulsion has been prepared on the base of solvent MIA-prom for the stimulation of the production well. Stability, relative reactivity with ОдООз and viscosity with iron control, iron salt additives have been measured for technological procedures. Destruction time of the emulsion upon breaker concentration, temperature and acid concentration were obtained.
Технологические жидкости повышенной вязкости находят широкое применение в нефтяной отрасли для глушения скважин, выравнивания профиля приемистости, ремонтноизоляционных работах, промывках скважинного оборудования, гидроразрыве пласта и т.д. Жидкости с заданными физико-химическими свойствами могут быть приготовлены с применением полимерных материалов, мицеллярных систем на базе ПАВ, углеводородных эмульсий и пен [1,2].
Целью настоящего исследования являлась разработка кислотно-углеводородной эмульсии обращенного типа с заданными технологическими свойствами для проведения операций по обработке призабойной зоны пласта. К эмульсии предъявлялись следующие требования: стабильность во времени, высокая способность углеводородной фазы растворять АСПО и возможность регулировать вязкость [3], в зависимости от технологической операции и коллекторских свойств регулировать скорость разрушения эмульсии, технологичность - возможность приготовления эмульсии на базе различных кислот [4].
В качестве углеводородной фазы, нами был выбран растворитель МИА-пром, хорошо зарекомендовавший себя на нефтяных месторождениях западной Сибири и Поволжья в качестве удалителя АСПО. В качестве диспергатора была разработана композиция поверхностноактивных веществ ИТПС-04-Э. Приготовление эмульсии включало растворение 50 мл реагента ИТПС-04-Э в 800 мл 15% соляной кислоты, последующим добавлением 200 мл растворителя МИА-пром и интенсивное перемешивание. Также тестировали составы с добавлением стабилизатора железа ИТПС-708 и хлорида железа из расчета содержания ионов железа 2000 м.д. На рисунке 1 представлена фотография эмульсии под микроскопом.
Первичное тестирование включило в себя выдерживание при комнатной температуре и при 35оС в течение 10ч, измерение вязкости во времени, количественную оценку расслоения, подбор реагентов, пригодных для разрушения эмульсии.
Тестирование вязкости. Измерения вязкости проводили на ротационном вискозиметре “Brookfield LVDV-II+P”. Поскольку эмульсия представляет собой неньютоновскую жидкость, вязкость зависит от скорости вращения шпинделя. На рисунках 2 и 3 представлены зависимости вязкостей эмульсий от времени.
Рис. 1 - Внешний вид эмульсии под микроскопом при увеличении 400 х
Время, час.
Рис. 2 - Зависимость вязкости эмульсии от времени при температуре 35°С (скорость вращения шпинделя 2° оборотов, эмульсия приготовлена на 1°% соляной кислоте: 1 -эмульсия без добавок; 2 - в присутствии стабилизатора железа ИТПС-708- °.7%; 3 - в присутствии стабилизатора железа ИТПС-708- °.7% и 2°°° м.д. ионов железа
Согласно полученным данным, после приготовления во времени происходит снижение вязкости ориентировочно в течение 6 ч. За это время вязкость снижается на 15-20%, далее значительного изменения не происходит, основная масса эмульсии визуально не изменяется, во всех случаях эмульсия является обратной и во времени не изменяется. Вязкость практически не зависит от добавок стабилизаторов железа и ионов железа. Из графика, приведенного на рисунке 3, следует, что стабильность эмульсии сохраняется более суток. После изменения вязкости в течение первых часов эмульсия стабилизируется и не изменяется во времени.
Определение отделения растворителя. Согласно полученным данным пленка растворителя формируется в течение первых 3-4 часов и далее изменений в системе не происходит. Общий объем отделившегося растворителя составляет 1-1.5 мл на 100 мл образца, что составляет 5-7% от объема растворителя введенного в эмульсию.
Время, ч
Рис. 3 - Зависимость вязкости эмульсии от времени при температуре 22°С (скорость вращения 1°° оборотов: 1 - эмульсия с добавлением стабилизатора железа ИТПС-708 °,7%; 2 - образцы эмульсии, выдержанные 1° ч при 35оС и 14 ч при комнатной температуре, 2°°° м.д. ионов железа, °.7% ИТПС-708)
Определение электростабильности эмульсий. Электропроводность эмульсий, полученных на соляной кислоте и при различном соотношении реагентов ИТПС-04Э и МИА-пром была измерена на микропроцессорном многодиапазонном кондуктометре HI 9033 фирмы Hanna Instruments (диапазон измерений 0.0 |iS/cm - 199.9 mS/cm).
Для этого готовились кислотно-ароматические эмульсии, замерялась их начальная вязкость на ротационном вискозиметре Fann 35 (при 300 оборотах в минуту) и проводимость, далее эмульсии оставлялись на двое суток, после чего проводился замер электропроводности без перемешивания и после перемешивания эмульсии. Для сравнения даны электропроводность дистиллированной воды и соляной кислоты. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Данные по электропроводности (/) эмульсий и воды
Состав Начальная вязкость, сПз Начальная Хэмульсии, ^S/cm /эмульсии через 48 часов, ^S/cm Хэмульсии после перемешивания эмульсии, ^S/cm
10% HCI (80% об.) ИТПС-04Э (5%об.) МИА-промАС (20% об.) 34 19,8 42,5 39,8
10% HCl (80% об.) ИТПС-04Э (5%об.) МИА-промАС (15% об.) 43 44,2 117 100,3
/10% неї - >> 200000
Хводы - 34
Из полученных данных следует, что уровень электропроводности кислотноуглеводородной эмульсии по величине близок таковой для дистиллированной воды. Из дан-
143
ных также следует, что обратная эмульсия сохраняется двое суток и после повторного перемешивания возвращается к первоначальному значению.
Контроль распада эмульсии. При проведении операций по обработке призабойной зоны пласта в зависимости от свойств коллектора и решаемой технологической задачи важным является контроль распада эмульсии, наибольшее значение на скорость распада оказывает температура. С целью регулирования стабильности эмульсии были исследованы составы с добавлением брейкера при различной температуре. Результаты приведены на рисунке 4.
3%
3.5%
Время, мин.
а
3%
Время, мин.
в
3%
Время, мин.
б
2%
3%
Время, мин.
г
Рис. 4 - Время разрушения эмульсии при различных условиях: а - содержании брейкера 3-4.5, соляная кислота 1°%, 5°°С; б - содержании брейкера 3-4.5%, соляная кислота 12%, 4°°С; в - содержании брейкера 3-4%, соляная кислота 15%, 5°°С; г - содержании брейкера 2-4 %, соляная кислота 1°%, 6°°С
Из представленных данных следует четкая зависимость скорости распада эмульсии от концентрации брейкера, температуры и концентрации соляной кислоты. Увеличение концентрации кислоты с 10% до 15% при 50оС в указанном диапазоне концентраций брейкера приводит к росту скорости распада эмульсии практически в 2 раза. Повышение температуры с 50оС до 60оС эмульсии на базе 10%-ной соляной кислоты сокращает время деэмульсации более чем в два раза.
Скорость реагирования с мрамором. Мраморные кубики с площадью поверхности -19.44 см2 поместили в 15%-ную соляную кислоту и в эмульсию. За 4 мин 20 сек убыль массы
144
кубика, помещенного в соляную кислоту, составила 27%, а в эмульсии 2%. Следует отметить, что после нейтрализации соляной кислоты эмульсия распадается с образованием двух подвижных фаз - водной и органической.
Таким образом, приготовлена обратная эмульсия на базе растворителя МИА-пром, которая обладает достаточной стабильностью для проведения технологических операций, реагирует с мрамором практически в 13 раз медленнее соляной кислоты, при этом после нейтрализации кислоты происходит распад эмульсии. Подобран деструктор, применение которого позволяет регулировать время распада эмульсии в зависимости от температуры и концентрации соляной кислоты, при обработках терригенного коллектора.
Литература
1 Токунов, В. И. Технологические жидкости и составы для повышения продуктивности нефтяных и газовых скважин / В. И. Токунов, А. З. Саушин. - М.: Недра, 2004. - 711 с.
2 Глущенко, В. Н. Обратные эмульсии и суспензии в нефтяной промышленности / В.Н. Глущенко. - М.: Интерконтакт Наука, 2008. - 725 с.
3 Крупин, С. В. Коллоидно-химические основы возникновения и удаления асфальто-смолопарафиновых отложений при разработке нефтяных месторождений / С.В. Крупин, Н.Г. Ибрагимов. - К.: Казан. Гос. Технол. Ун-т, 2008. - 106 с.
4 Mcleod, H.O. Matrix acidizing / H.O. Mcleod // Journal of Petroleum Technology - 1984.-№ 36. -P.2055 - 2067.
© В. Ю. Федоренко - канд. хим. наук, зав. лаб. ООО «НПЦ «Интехпромсервис», уйа1уГе-dorenko@yahoo.com; М. М. Нигъматуллин - канд. тех. наук, ген. дир. ООО «НПЦ «Интехпромсервис», А. С. Петухов - канд. хим. наук, с.н.с., той же организации; В. В. Гаврилов -канд. хим. наук, ст. науч. сотр. той же организации; А. В. Волкова - мл. науч. сотр. той же организации; С. В. Крупин - д-р техн. наук, проф., каф. физической и коллоидной химии КНИТУ, sta.krupin@yandex.ru.
