ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ВРЕМЕННОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТА Российский патент 1995 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для временной изоляции пласта при бурении и ремонте скважин.

Известен гелеобразующий состав для изоляции зон поглощения, содержащий следующие компоненты, мас. %: КМЦ 0,8 - 12,0 ФХЛC 1,6 - 30,0 Вода Остальное
Недостатком этого состава является невысокая эффективность изоляции, обусловленная повышенным водоотделением за счет неполного связывания воды в макромолекулярную матрицу, большими сроками структуpирования полимерного раствора (порядка 6 ч), приводящими к вынужденным простоям и удорожанию ремонтных работ, невысокими реологическими показателями получаемого раствора.

Известен тампонажный состав для изоляционных работ, содержащий следующие компоненты, мас. %:
Водорастворимый полимер
(например, полиакриламид, ПАА) 0,6 - 20,0 Хроматы 0,1 - 3,0
Лигносульфонаты (ССБ или ее аналог СДБ) 1,0 - 20,0 Вода Остальное
Для сравнения с предлагаемым выбран материал (авт. св. N 1303699), по своему количественному составу обеспечивающий временную изоляцию пласта.

Недостатком состава является невысокая эффективность изоляции. Повышенное водоотделение обусловлено неполным связыванием используемой воды в макромолекулярную матрицу. Невысокие реологические показатели состава определяются физико-химическими свойствами реагента, в частности линейным строением молекул ПАА, окруженных гидратными оболочками, и незначительным количеством анионов [Cr(OH)₆]^3- на единицу массы ПАА, что не обеспечивает существенного увеличения пластической вязкости и динамического напряжения сдвига. Замедленные сроки набора структурной прочности полимерного раствора обусловлены недостатком содержания водородных ионов в растворе, необходимых для повышения скорости окислительно-восстановительных процессов с образованием Cr³⁺, инициирующего структурирование. Для сокращения времени структурирования состава потребовалось бы дополнительно введение кислоты, что не всегда приемлемо исходя из литологии пласта.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции за счет улучшения реологических показателей раствора, уменьшения водоотделения и сокращения сроков структурообразования.

Для этого известный гелеобразующий состав, содержащий водорастворимый полимер акрилового ряда, лигносульфатный реагент и воду, дополнительно содержит сульфат меди, а в качестве полимера акрилового ряда - радиализованный γ -излучением полиакриламид (РПАА), в качестве модифицированного лигносульфоната - феррохромлигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас. % : РПАА 0,40 - 0,70 ФХЛС 0,20 - 1,05 Сульфат меди 0,008-0,035 Вода Остальное при этом в составе на 1 мас. ч. РПАА приходится 0,5-1,5 мас. ч. ФХЛС и 0,02-0,05 м.ч. сульфата меди.

РПАА используют по ТУ 6-01-1049-81, ФХЛС - по ТУ 39-01-08-348-78, причем в качестве ФХЛС применяют модифицированные соединения железа и хрома КБЖ и СББ, действие которых в данном составе одинаковое; сульфат меди - по ГОСТ 4165-78. РПАА имеет пространственную сетчатую структуру, образующуюся при разрыве связей основной цепи макромолекулы ПАА линейного строения под воздействием γ -излучения. Сетчатая структура РПАА способна удерживать большое количество молекул воды, которые входят в макромолекулярную матрицу, увеличивая внутреннее трение между макромолекулами РПАА, что повышает вязкость состава, а наличие анионов типа [Cr(OH₆)]^3- и [Fe(OH)₆]^3- увеличивает динамическое напряжение сдвига.

ФХЛС, являющийся поставщиком ионов - инициаторов структурообразования Cr³⁺ и Fe³⁺ улучшает водоудерживающую способность РПАА благодаря повышению плотности структуры за счет вулканизирующего действия ионов Cr³⁺, Fе³⁺, Fe²⁺ и SO₃R лигносульфоната. Выделяющийся при рекомбинации молекул и радикалов аммиак повышает рН жидкой фазы полимерной системы, что замедляет образование структурных связей и снижает реологические свойства и водоудерживающую способность полимерного состава. Добавка сульфата меди предотвращает отрицательное влияние аммиака за счет связывания его в комплексное соединение - сульфатный тетрааммиакат меди
CuSO₄ + 4NH₃ + H₂O ->>
->> [Cu(NH₃)₄] SO₄ ˙ H₂O
Образующееся комплексное соединение меди также удерживает некоторое количество воды, что в совокупности значительно снижает водоотделение. Кроме того, сульфат меди гидролизуется с пониженным рН, что сокращает время структурообразования системы.

Изобретение поясняется следующими примерами.

П р и м е р 1. В 993,8 г (99,38 мас. %) воды растворяют 0,2 г (0,02 мас. % ) сульфата меди. Затем в раствор добавляют 4 г (0,4 мас. %) РПАА, перемешивают и оставляют для набухания на 1,5 ч. После этого при перемешивании на мешалке в течение 5 мин в полученный раствор вводят 2 г (0,2 мас. % ) ФХЛС - модифицированного соединениями железа и хрома концентрата бражки жидких веществ (КБЖ). В этом составе соблюдается следующее соотношение: на 1 мас. ч. РПАА приходится 0,5 мас. ч. ФХЛС и 0,05 мас. ч. сульфата меди.

Полученный полимерный состав имеет следующие характеристики: пластическая вязкость 43 мПа˙с, предельное динамическое напряжение сдвига 228 g Па, водоотделение 7,2 см³/30 мин, время структурообразования 240 мин, снижение проницаемости керна после обработки полимерным составом 75,7%.

П р и м е р 2. Готовят гелеобразующий состав при следующем соотношении компонентов, мас. %/г: РПАА 0,4/4 ФХЛС (модифицированная соединениями Fe и Cr СДБ) 0,6/6 Сульфат меди 0,008/0,08 Вода 98,992/989,92
В этом составе соблюдается следующее соотношение: на 1 мас. ч. РПАА приходится 1,5 мас. ч. ФХЛС и 0,02 мас. ч. сульфата меди.

Проводят все операции так, как указано в примере 1.

Полученный полимерный состав имеет следующие характеристики: пластическая вязкость 48 мПа˙с, предельное динамическое напряжение сдвига 297 g Па, водоотделение 8,1 см³/30 мин, время структурообразования 180 мин, снижение проницаемости керна после обработки полимерным составом 67,3%.

П р и м е р 3. Готовят гелеобразующий состав при следующем соотношении компонентов, мас. %/г: РПАА 0,7/7 ФХЛС (модифицированная соединениями Fe и Cr СДБ) 0,35/3,5 Сульфат меди 0,035/0,35 Вода 98,915/989,15
В этот составе соблюдается следующее соотношение: на 1 мас. ч. РПАА приходится 0,5 мас. ч. ФХЛС и 0,05 мас. ч. сульфата меди.

Проводят все операции так, как указано в примере 1.

Полученный полимерный состав имеет следующие характеристики: пластическая вязкость 203 мПа˙с, предельное динамическое напряжение сдвига 933 g Па, водоотделение 11 см³/30 мин, время структурообразования 140 мин, снижение проницаемости керна после обработки полимерным составом 90,2%.

Для удобства данные по примерам сведены в таблицу.

Гелеобразующий состав для временной изоляции пласта более эффективен по сравнению с известным: изоляционный эффект увеличивается в 4-5 раз за счет улучшения реологических показателей раствора (пластическая вязкость повышается в 3-20 раз, предельное динамическое напряжение сдвига - в 4-17 раз), уменьшения водоотделения в 4-7 раз и сокращения структурообразования в 3-7 раз.

После проведения необходимых ремонтных работ в скважине проводят работы по восстановлению проницаемости продуктивного пласта обычными методами, например обрабатывают скважину соляной кислотой, что позволяет восстановить проницаемость среды до 92%.

Сущность изобретения: гелеобразующий состав содержит, мас.%: радиализованный γ -излучением полиакриламид (РПАА) 0,40 - 0,70; феррохромлигносульфонат (ФХЛС) 0,20 - 1,05; сульфат меди 0,008 - 0,035; вода - остальное. В воде растворяют сульфат меди. Добавляют РПАА, перемешивают и оставляют для набухания на 1,5 ч. Вводят ФХЛС из расчета на 1мас.ч. РПАА 0,5 - 1,5 мас. ч ФХЛС и 0,02 - 0,05 мас.ч. сульфата меди. Характеристика состава: изоляционный эффект увеличивается в 4 - 5 раз за счет улучшения реологических показателей раствора, пластическая вязкость повышается в 3 - 20 раз, предельное динамическое напряжение сдвига - в 4 - 17 раз, водоотделение уменьшается в 4 - 7 раз, сокращается время структурообразования в 3 - 7 раз. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ВРЕМЕННОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТА, включающий водорастворимый полимер акрилового ряда, лигносульфонатный реагент и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности изоляции за счет улучшения реологических показателей раствора, уменьшения водоотделения и сокращения сроков структурообразования, он содержит дополнительно сульфат меди, в качестве полимера акрилового ряда - радиализованный γ -излучением полиакриламид, а в качестве лигносульфонатного реагента - феррохромлигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Радиализованный g -излучением полиакриламид - 0,40 - 0,70
Феррохромлигносульфонат - 0,20 - 1,05
Сульфат меди - 0,008 - 0,035
Вода - Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит на 1 мас.ч. радиализованного g -излучением полиакриламида 0,5 - 1,5 мас.ч. феррохромлигносульфоната и 0,02 - 0,05 мас.ч. сульфата меди.