ВЯЗКОУПРУГАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ГАЗОВОЙ, НЕФТЯНОЙ И ВОДОНОСНОЙ ЧАСТЕЙ ПЛАСТА Российский патент 1996 года по МПК E21B33/138 E21B43/32 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разобщении газовой и нефтяной, нефтяной и водоносной частей пласта.

Известен состав для технологических операций эксплуатации скважин [1]
Недостатком этого состава является низкая разделяющая способность в пластовых условиях.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта, включающая полиакриламид, хромкалиевые квасцы и воду [2]
Недостатком этой композиции является невысокая разделяющая способность.

Целью изобретения является повышение разделяющей способности композиции при одновременном понижении ее плотности и повышении термостабильности.

Это достигается тем, что вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта, включающая полиакриламид, хромкалиевые квасцы и воду, дополнительно содержит полые стеклянные микросферы при следующем соотношении компонентов, мас. Полиакриламид 0,750-1,000 Хромкалиевые квасцы 0,075-0,100 Полые стеклянные мик- росферы 10,000-20,000 Вода Остальное
Композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта закачивается в область газонефтяного или водонефтяного контакта. Для предотвращения выдавливания (миграции) композиции из зон контактов необходимо, чтобы она характеризовалась высокими значениями динамической вязкости и предельного напряжения сдвига.

Для исключения гравитационных и седиментационных процессов между композицией и нефтью, газом или водой необходимо, чтобы состав обладал пониженной плотностью в условиях всестороннего сжатия.

Кроме того, закачанная композиция находится в пласте под воздействием высоких температур в течение длительного времени. При этом она не должна разрушаться. То есть композиция должна обладать высокой термостабильностью.

Добавление к известному составу полых стеклянных микросфер приводит к образованию композиции, которая характеризуется повышенной разделяющей способностью, т. е. имеет высокую динамическую вязкость и предельное напряжение сдвига. При этом плотность композиции снижается, а термостабильность увеличивается.

Полые стеклянные микросферы изготавливаются из алюмонатрийсиликатного стекла заводами "Стекловолокно" (г. Новгород) и "Стеклопластик" (Московская область), ТУ-6-11-367-75. Стеклянные полые микросферы имеют диаметр до 60 мкм, плотность 250-300 кг/м³, прочность при объемном сжатии 12,7-20,0 МПа. В вязкоупругом составе они не разрушаются при избыточном давлении до 50 МПа.

Предлагаемая композиция образует прочную единую композитную систему, которую условно можно представить в виде двух иерархических структур. Первая структура вода, полиакриламид и хромкалиевые квасцы, вторая структура полые стеклянные микросферы и вода.

Если каждую из этих структур подвергнуть выпариванию в сушильном шкафу в течение 30 сут, то можно получить следующий результат. Первая структура сохраняет свои первоначальные свойства до температуры 60^оС, вторая до 50^оС, далее структуры разрушаются, а предлагаемая композиция начинает разрушаться при температуре более 90^оС. Такое увеличение термостабильности композиции можно объяснить строением полученной композиции. Поэтому при выпаривании сначала испаряется вода из второй структуры, преодолевая сопротивление первой. При этом физические и структурно-механические свойства состава практически не изменяются. Полые стеклянные микросферы, обладая низкой плотностью, снижают плотность композиции.

Вязкоупругую композицию готовят следующим образом.

Смешивают полиакриламид с водой. В водный раствор полиакриламида при постоянном перемешивании вводят полые стеклянные микросферы. Затем в эту смесь вводят водный раствор хромкалиевых квасцов (KCr(SO₄)₃ x 12H₂O). Тщательно перемешивают до получения однородной композиции.

Для сравнения свойств предлагаемого изобретения с прототипом были приготовлены следующие композиции: 1. Полиакриламид 0,750 Хромкалиевые квасцы 0,075 Полые стеклянные мик- росферы 20,000 Вода 79,175 2. Полиакриламид 0,850 Хромкалиевые квасцы 0,085 Полые стеклянные мик- росферы 15,000 Вода 84,065 3. Полиакриламид 1,000 Хромкалиевые квасцы 0,100 Полые стеклянные мик- росферы 10,000 Вода 88,900 4. Состав по прототипу: Полиакриламид 1,507 Хромкалиевые квасцы 0,077 Вода 98,416
Динамическую вязкость и предельное напряжение сдвига определяли по кривым течения, полученным при движении составов по капиллярной трубке длиной 2,37 м и диаметром 5,92 мм.

Значения предельного напряжения сдвига и динамической вязкости для предлагаемой композиции и состава по прототипу представлены в табл.1.

Исследования термостабильности осуществлялись следующим образом. В пяти сушильных шкафах создавали постоянную температуру соответственно 60, 70, 80, 90 и 100^оС. В каждый шкаф помещали 4 образца вышеперечисленных составов объемом по 200 см³ и наблюдали в течение 30 сут.

В табл.2 приведены значения термостабильности для предлагаемой композиции и состава по прототипу.

Исследования по определению плотности проводили в "бомбе PVT" с созданием избыточного давления 1, 5, 10 МПа гидравлическим прессом. Плотность составов определяли по изменению их объемов в "бомбе PVT".

Плотность при нормальных условиях (0 МПа) определяли пикнометром.

В табл.3 приведены значения плотности составов.

Исходя из результатов, приведенных в табл.1, 2 и 3, можно сделать вывод о том, что добавление к известному составу полых стеклянных микросфер приводит к образованию композиции с повышенной термостабильностью, вязкостью, предельным напряжением сдвига. При этом плотность состава при нормальных условиях ниже, чем у прототипа. Но что особенно важно для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта, плотность композиции ниже плотности прототипа в пластовых условиях.

Используется в нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разобщении газовой и нефтяной, нефтяной и водоносной частей пласта. Сущность: вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта содержит полиакриламид, хромкалиевые квасцы, полые стеклянные микросферы и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиакриламид 0,750 - 1,000; хромкалиевые квасцы 0,075 - 0,1000; полые стеклянные микросферы 10,000 - 20,000, вода - остальное. 3 табл.

Вязкоупругая композиция для разобщения газовой, нефтяной и водоносной частей пласта, включающая полиакриламид, хромкалиевые квасцы и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полые стеклянные микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиакриламид 0,750 1,000
Хромкалиевые квасцы 0,075 0,100
Полые стеклянные микросферы 10,000 20,000
Вода Остальное