СОСТАВ ДЛЯ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 1994 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для заводнения нефтяных пластов на основе силикатно-щелочных растворов.

Различные модификации процессов щелочного заводнения, входящего в число перспективных физико-химических методов повышения нефтеотдачи, предполагают увеличение коэффициента охвата пласта путем снижения проницаемости его водопроводящих каналов и воздействия на целики нефти, остающиеся главным образом в застойных зонах и кровельной части пласта.

Известно применение для снижения проницаемости пласта, находящегося на поздней стадии разработки, щелочно-силикатных растворов. Имеется ряд патентов США N 3871452, N 4081029, N 4051901, защищающих процесс регулирования проницаемости водопроводящих каналов пласта периодической закачки оторочек щелочно-силикатного раствора и водорастворимого материала, образующего осадок с силикатом для понижения проницаемости. Недостатком этих изобретений является их многостадийность и трудоемкость.

Известно применение для снижения проницаемости пласта совместно с силикатом натрия полимеров акриламида (патент США N 4009755, которые так же, как и щелочной агент, выполняют функцию понизителя проницаемости высокопроводящих участков пласта, усиливают эффект закупоривания горной породы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является состав на основе водного раствора силиката и гидроксида щелочного металла с добавкой полимера акриламида. Однако известный состав недостаточно эффективен для снижения проницаемости и увеличения охвата пласта.

Целью изобретения является повышение эффективности состава за счет снижения проницаемости и увеличения охвата пласта.

Достигается это тем, что состав содержит в качестве полимерной добавки шлам-лигнин при следующем соотношении компо- нентов, мас.%: Силикат натрия 1,0-5,0 Гидроксид натрия 0,35-1,75 Шлам-лигнин 1,0-5,0 Вода 88,25-97,65
В составе используется шлам-лигнин, представляющий собой нерегулярно построенный полимер с разветвленными макромолекулами. Шлам-лигнин является многотоннажным отходом производства целлюлозно-бумажных комбинатов, в котором содержится, мас.%: Лигнин 50-60 Активный ил 18-20 Целлюлозное волокно 8-10 Полиакриламид 2-3 Зола 10-15
Выпускается продукт согласно ТУ ОП 13-730 8001-71-85.

Известен способ приготовления бурового раствора на основе карбоксилсодержащего эфира целлюлозы и шлам-лигнина, однако для снижения проницаемости пород и повышения охвата пластов заводнением буровой раствор не эффективен (авт.св. N 4415157).

Известно также применение 25-30%-ного водного раствора шлам-лигнина в качестве состава для кольматации поглощающего пласта с аномально низким пластовым давлением, но для снижения проницаемости с целью повышения охвата пласта заводнением известный состав также не эффективен.

Отличительной особенностью предлагаемого состава, содержащего щелочь, лигнин и силикат, является то, что за счет взаимодействия силиката и лигнина в щелочной среде с солями щелочно-земельных металлов пластовой воды образуются различные пространственно-затрудненные структуры, которые создают объемные, стабильные осадки значительно снижающие проницаемость пород.

С одной стороны, в результате взаимодействия щелочного раствора лигнина и силиката с солями двухвалентных катионов пластовой воды происходит образование кремнийсодержащих органических гелеобразных осадков. С другой стороны, параллельно происходит образование неорганических осадков гидроокисей и силикатов кальция (магния), которые стабилизируют структуру кремнийорганических осадков. Кроме того, лигнин, являясь трехмерным полимером и обладая фенольными свойствами, за счет водородных связей и других межмолекулярных сил взаимодействия скрепляет (связывает) органические и неорганические осадки, что также приводит к укрупнению и выпадению агрегированных образований, способных прочно удерживаться в поровом пространстве породы за счет своих более крупных размеров. Таким образом, образующиеся органические и неорганические структуры взаимно стабилизируют друг друга, обеспечивая синергетический эффект. В результате такого агрегирования осадков происходит эффективное снижение проницаемости породы, что приводит к увеличению охвата пласта и нефтеотдачи.

Для получения предлагаемого состава порошкообразный шлам-лигнин предварительно растворяется в 7%-ном растворе едкого натра, куда затем дозируется силикат натрия.

В качестве силиката натрия используется жидкое силикатное стекло ГОСТ 13078-81. Применяемый едкий натр выпускается согласно ГОСТ 2263-79.

Состав готовится на пресной воде. Эффективность состава для снижения проницаемости пласта определяют экспериментально в лабораторных условиях при фильтрации через водонасыщенные образцы горной породы. Готовят при перемешивании 20%-ный раствор на пресной воде шлам-лигнина путем растворения его в 7%-ном растворе едкого натра. Полученный раствор фильтруют через фильтр Шотта и смешивают с силикатом натрия.

Готовый щелочной раствор шлам-лигнина и силиката натрия фильтруют через водонасыщенный керн с известной проницаемостью по воде в количестве одного порового объема. По изменению подвижности воды, прокачанной после предлагаемого состава, рассчитывают проницаемость образца по воде по формуле Дарси и соответственно находят процент снижения проницаемости.

П р и м е р 1. Готовят водный раствор шлам-лигнина (5 мас.%), силиката натрия (5%) и гидроксида натрия (1,75%) (табл., опыт 4). В опыте используют водонасыщенный керн с проницаемостью по воде 0,98 мкм².

Приготовленный состав фильтруют в количестве одного порового объема через породу. Затем фильтруют минерализованную воду (140 г/л солей). Рассчитывают по формуле Дарси проницаемость по воде. Она составила 0,08 мкм². Значение снижения проницаемости составило 91,8%.

П р и м е р 2. Состав (табл., опыт 1) фильтруют через керн с проницаемостью по воде, равной 1,0 мкм². Проницаемость по воде после фильтрации предлагаемого состава составила 0,77 мкм², снижение проницаемости составило 23,0%.

П р и м е р 3. Состав по прототипу (опыт 9, табл.) фильтруют через керн с проницаемостью 1,0 мкм². После фильтрации минерализованной воды с содержанием солей 140 г/л проницаемость составила 0,63 мкм², а снижение проницаемости 37,0%.

Сравнительные результаты экспериментов в сопоставимых условиях фильтрации приведены в таблице.

Из экспериментальных данных, представленных в таблице, видно, что наиболее эффективное снижение проницаемости происходит при фильтрации составов, содержащих шлам-лигнин и силикат натрия в концентрациях от 1 до 5% и едкий натр от 0,35 до 1,75% (опыты 2,3,4,5,7, таблица).

При концентрации шлам-лигнина менее 1% резко падает эффективность состава (опыт 1), а использование шлам-лигнина с концентрацией выше 5% (опыт 7) не приводит к существенному увеличению эффективности по снижению проницаемости породы, что является экономически нецелесообразно.

Применение состава на основе щелочного шлам-лигнина и силиката натрия кроме снижения проницаемости приводит также к улучшению нефтевытеснения за счет образования различных ПАВ в результате реакции взаимодействия щелочных компонентов с углеводородными соединениями нефти, содержащих активные функциональные группы.

Используемый шлам-лигнин является крупнотоннажным отходом производства, который в настоящее время не нашел квалифицированного применения. Использование предлагаемого состава не требует дополнительных капитальных вложений, применение его для снижения проницаемости пород существенно увеличивает эффективность добычи нефти. Могут быть использованы пластовые воды различной минерализации с общим количеством солей щелочных и щелочно-земельных металлов до 250 г/л. Эффективное применение предлагаемого состава может быть на месторождениях практически с любой минерализацией воды, содержащей щелочные и щелочно-земельные катионы. Необходимое снижение проницаемости пористой среды может быть достигнуто изменением количества подаваемого щелочного лигнина и силиката натрия вне зависимости от минерализации воды. Пластовая минерализованная вода со средним содержанием неорганических солей щелочных и щелочно-земельных металлов около 140 г/л является типичной для многих нефтяных месторождений.

Известен состав на основе водного раствора силиката и гидроксида щелочного металла с добавкой полимера акриламида. С целью повышения эффективности состава за счет снижения проницаемости и увеличения охвата пласта предлагаемый состав содержит в качестве полимерной добавки шлам-лигнин при следующем соотношении компонентов, мас. %: силикат натрия 1,0 - 5,0, гидроксид натрия 0,35 - 1,75, шлам-лигнин 1,0 - 5,0, вода 88,25 - 97,65. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ на основе водного раствора силиката натрия и гидроксида натрия с полимерной добавкой, отличающийся тем, что состав содержит в качестве полимерной добавки шламлигнин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Силикат натрия 1,0 - 5,0
Гидроксид натрия 0,35 - 1,75
Шламлигнин 1,0 - 5,0
Вода 88,25 - 97,65