СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПРИТОКА ВОД Российский патент 1996 года по МПК E21B33/138 E21B43/32 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для изоляции притока воды в скважину и зон поглощения как в терригенных, так и в карбонатных коллекторах.

Известен способ изоляции подошвенных вод в нефтяных скважинах, где в качестве изолирующего состава используют углеводородную жидкость, содержащую асфальтены, например нефть, плотность которой больше плотности пластовой нефти (авт. св. N 1645477, кл. E 21 B 43/22, БИ N 16, 1991).

Недостатком известного способа является сложность и трудоемкость процесса, так как для реализации его необходимо производить дополнительную перфорацию, многократно циклическое, порциями с выдержкой между ними, нагнетание нефти и растворителя. На это требуются большие энергетические затраты, большой расход реагентов для создания непроницаемого барьера по всей толщине водоносного пласта, которая достигает нескольких десятков метров. Кроме того, для закачки используется дорогостоящая товарная нефть.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является состав для изоляции пластовых вод в трещиноватых коллекторах (труды СевКазНИПИнефть, вып. XI, Грозный, 1973), содержащий резиновую крошку и нефть при следующем соотношении компонентов, мас.

Резиновая крошка 8,0-35,0
Нефть Остальное
Однако состав не обладает стабильностью, т. к. невысоковязкая нефть (5,8-10,0 мПа•с), используемая для его приготовления, смывается со стенок трещин, что приводит к снижению герметичности уплотнения резиновой крошки. В результате процесса вымывания нефти из пространства между гранулами резиновой крошки происходит прорыв воды по этим каналам к добывающим скважинам. По этой причине продолжительность его эффективного действия невелика 5-6 месяцев. Кроме того, используемая для приготовления состава чистая нефть является дорогостоящим компонентом.

Целью предлагаемого изобретения является снижение стоимости и повышение стабильности состава.

Поставленная цель достигается описываемым составом, содержащим углеводородную жидкость и резиновую крошку.

Новым является то, что в качестве углеводородной жидкости используют промежуточный слой с установок комплексной подготовки нефти (УКПН) при следующем соотношении компонентов, мас.

Вода 35-55
Сульфид железа 0,05-1,0
Нефть Остальное,
а в качестве резиновой крошки смешанную фракцию ее с размерами частиц 0,3-2,0 мм, при этом промежуточный слой и резиновую крошку берут в соотношении 6:1-10:1 соответственно.

Промежуточный слой с установок комплексной подготовки нефти представляет собой множественную эмульсию, вязкостные характеристики которой находятся в зависимости от обводненности и присутствия в них различных механических включений. Стойкость нефтяных эмульсий достигает максимума при обводненности 35-55% Процесс концентрирования механических примесей в промежуточном слое наряду с повышением вязкости и плотности всей системы способствует процессу структурообразования между отдельными частицами. Наличие объемного структурно-механического барьера является мощным стабилизирующим фактором, поскольку такие эмульсионные системы обладают повышенной сопротивляемостью образованию тонких прослоек дисперсной среды.

Согласно теории структурно-механического барьера устойчивость эмульсионных систем определяется образованием на поверхности капель дисперсной фазы адсорбционных оболочек с высокой структурной вязкостью. Кроме основных стабилизаторов асфальтенов, смол и др. в состав запретных слоев нефтяных эмульсий входят частицы механических примесей и сульфида железа. Если поверхность частиц, стабилизирующих эмульсию, не полностью смачивается одной из жидких фаз, то они находятся в объеме этой фазы и прилипают к границе раздела фаз с другой жидкостью, т.е. являются эмульгаторами. Это свойство твердых стабилизаторов является основным условием возникновения устойчивых нефтяных эмульсий с высокими вязкостными характеристиками. При малой обводненности эмульсии с повышением количественного содержания механических примесей ее вязкость увеличивается незначительно. При этом устойчивость нефтяных эмульсий тоже невысока, т.к. не все твердые частицы способны адсорбироваться на бронирующих оболочках глобул воды с образованием защитного монослоя из-за малой поверхности раздела фаз. Частицы механических примесей, смачивающиеся только одной фазой, перестают быть эмульгаторами и частично располагаются как в нефтяной, так и в водной средах.

С увеличением обводненности твердые частицы не полностью смачиваются одной из жидкостей и прилипают к другой, занимая свободную поверхность на разделе фаз, т. е. увеличивается вязкость эмульсии. Увеличение вязкости эмульсии наблюдается до ее обводненности 60% (свыше 60% обводненности происходит обращение фаз).

Добавление в промежуточный слой, являющийся практически отходом производства при подготовке нефти, резиновой крошки позволяет увеличить структурную вязкость его и использовать в качестве состава для изоляции притока вод, позволяющего значительно снизить обводненность добывающих скважин и повысить дебит по нефти при сравнительно низких материальных затратах.

В процессе закачки предлагаемого состава в трещинах происходит уплотнение резиновой крошки, в пространстве между которой находится промежуточный слой. В результате образуется герметичный непроницаемый барьер, надежно изолирующий трещины паста. Избыток состава поступает в смежную с трещинами поровую зону пласта и водоизолирует ее.

Резиновая крошка (РК) является также отходом производства, например, завода резино-технических изделий (РТИ) или может быть получена путем дробления старых отработанных автомобильных покрышек. Резиновая крошка поступает с завода РТИ в специальных мешках, на которых указаны ее размеры и соотношение. На заводе РТИ имеются специальные цеха, где производят фракционирование РК по заказам потребителей. Проведенные лабораторные исследования показали, что для получения наилучших результатов с точки зрения снижения обводненности добывающих скважин лучше использовать резиновую крошку смешанного состава с размерами частиц 0,3-2,0 мм. При приготовлении смеси берется крошка с размером частиц, например, 0,3-1,0-2,0 мм в соотношении 1:1:1 по весу. При этом, если размер мелких частиц в смеси увеличить, то при закачке в высокопроницаемые пласты возможен прорыв к добывающим скважинам. Если уменьшить, то происходит частичная изоляция т.е. качество изоляции ухудшается и в том и в другом случаях.

Соотношение промежуточного слоя и резиновой крошки выбирали с учетом приемистости пласта. Чем выше приемистость, тем выше и соотношение компонентов, и наоборот. Увеличение соотношения компонентов более чем 10:1 приводит к затуханию приемистости, меньше чем 6:1 падает эффективность изоляции пласта и увеличивается расход объема закачки. Использование для приготовления изолирующего состава компонентов, являющихся отходами производств позволяет снизить его стоимость и повысить качество изоляции за счет вязкостных характеристик промежуточного слоя с УКПН, т.е. снизить обводненность добывающих скважин.

Промысловые испытания проводились в следующей последовательности: на выработанной нефтяной залежи, где обводненность продукции достигает 98-99% а остаточная нефтенасыщенность составляет не менее 35-40% используя существующую схему расположения скважин, сначала закачивают через нагнетательную скважину гидрофобизирующую жидкость, которая способствует восстановлению фазовой проницаемости по нефти практически до первоначальной. Затем закачивают предлагаемый состав, обладающий гидрофобно-изоляционными свойствами.

При прокачивании гидрофобизирующей жидкости через промытые водой участки пластов фазовая проницаемость по нефти восстанавливается практически до первоначальной в результате снижения водонасыщенности пласта и действия капиллярных сил, обуславливающих высокие концевые эффекты.

Закачка гидрофобизирующей жидкости позволяет перекрыть пути поступления воды по наиболее проницаемым уже практически полностью водонасыщенным участкам пластов, пропласткам и направить ее на вытеснения нефти из менее проницаемых, нефтенасыщенных, ранее не охваченных заводнением пластов.

После прокачки гидрофобизирующей жидкости производят закачку гидрофобно-изоляционного состава. Объем суспензии определяют из расчета заполнения трещин резиновой крошкой. Углеводородная жидкость будет фильтроваться через стенки трещин в пористые блоки пласта, в результате чего будет осуществляться дополнительная гидрофобизация пористой части пласта.

При закачке резиновой крошки под давлением начала раскрытия трещин размеры частиц уменьшаются в диаметре, при этом происходит глубокое проникновение в трещины. При снятии давления трещины смыкаются и происходит надежное защемление частиц в трещинах, что предотвращает выход резиновой крошки в обратном направлении закачки.

Резиновая крошка различной фракции будет проникать в самые мелкие трещины и, обладая упругостью, при последующей эксплуатации скважин с забойным давлением меньше, чем давление раскрытия трещин, будет защемляться в трещинах, что обеспечивает надежную их водоизоляцию и предотвращает обратное выталкивание гидрофобизирующей жидкости и резиновой крошки. Вытесняющий агент, действуя на гидрофобизирующую жидкость своим давлением, заставляет ее внедряться в пласты кроме горизонтального направления также и в вертикальном направлении, т. е. поперек напластования, что способствует повышению охвата пластов гидрофобизацией и в конечном итоге снижению фазовой проницаемости пласта для воды в области гидрофобизации. Повышение степени гидрофобизации, увеличение положительных и отрицательных перепадов в значительной степени способствует повышению коэффициента нефтеотдачи пластов увеличению дебита по нефти.

Для приготовления состава были использованы следующие материалы:
промежуточный слой с установок комплексной подготовки нефти при следующем содержании компонентов, мас.

Вода 35-55
Сульфид железа 0,05-1,0
Нефть Остальное
выбран исходя из экспериментальных данных с точки зрения стабильности и вязкостных характеристик (195 сПз);
резиновая крошка отход завода РТИ смешанного состава с размером частиц 0,3-2,0 мм.

Приготовление состава вели следующим образом: в определенный объем промежуточного слоя помещали расчетное количество резиновой крошки, перемешивали. Составы представляют собой суспензию темного цвета плотностью 980-989 кг/м³. При приготовлении составов изменяли процентное содержание резиновой крошки в зависимости от соотношения компонентов.

Результаты испытаний приведены в табл. 1, 2, 3.

В табл. 1 приведены результаты работ, показывающие изменение вязкости промежуточного слоя от содержания вод при постоянном содержании сульфида железа (1 мас.), т.к. увеличение его до 1,25 мас. и уменьшение ниже 0,05 мас. существенного влияния на стабильность и вязкость не оказывает. Увеличение содержания воды выше 55 мас. приводит к частичному разрушению (начинает происходить обращение фаз). С точки зрения поставленной цели составы 3 7 являются оптимальными. Дальнейшее исследования были направлены на выбор соотношения компонентов для достижения поставленной цели. Результаты исследований приведены в табл. 2. Для приготовления составов был взят промежуточный слой N 4 из табл. 1, т.е. 45 мас. воды, 1,0 мас. сульфида железа, нефть остальное.

Из табл. 2 видно, что состав 1 обладает повышенной вязкостью, но промысловые испытания показали, что он плохо прокачивается насосами, кроме того, происходит частичная изоляция пласта, преимущественно в призабойной зоне. Состав 5 имеет меньшую вязкость, при этом происходит глубокая изоляция, но приводит к увеличению закачки состава. Оптимальными с точки зрения поставленной цели являются составы 2, 3, 4.

Были приведены также лабораторные исследования по изучению изменения вязкости в зависимости от состава промежуточного слоя. При этом по результатам, приведенным в табл. 2 по вязкости и агрегативной устойчивости, был выбран состав 3, т.е. соотношение компонентов 7:1. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что составы 1-4 обладают повышенной вязкостью по сравнению с составом 5 (прототип) и все могут быть использованы для изоляции пластов.

Для проведения промысловых работ использовали состав при объемном соотношении ПС: РК 7:1. Для приготовления состава использовали промежуточный слой Куакбашской УКПН следующего состава, мас. вода 45; сульфид железа 0,25; нефть остальное, и резиновую крошку, полученную путем дробления старых автомобильных покрышек с завода РТИ смешанного фракционного состава 0,3-1,0-2,0 мм в соотношении 1:1:1 по весу. Полученный состав представляет собой суспензию темного цвета, плотностью 989 кг/м³, вязкостью 230-235 сПз. Состав был испытан на скважинах Ново-Елховского месторождения. Результаты испытаний приведены в табл. 4.

Из данных, приведенных в табл. 4, видно, что использование предлагаемого состава для изоляции притока вод по сравнению с данными до обработки скважины позволяет снизить дебит по жидкости в среднем в 2,9 раза, увеличить дебит по нефти в 2,5 раза, снизить обводненность в 8 раз и увеличить срок эффективного действия водоизоляции до 14 месяцев. В то же время по сравнению с прототипом предлагаемый состав позволяет в среднем снизить дебит по жидкости в 2 раза, по нефти увеличить в 1,3 раза, снизить обводненность в 3,5 раза, повысить срок эффективного действия в 2,8 раза.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого состава для изоляции притока вод складывается за счет использования в качестве углеводородной жидкости промежуточного слоя с установок подготовки нефти, являющегося отходом производства, обладающего стабилизирующими свойствами, и, как следствие, за счет снижения обводненности скважин и увеличения дебита по нефти.

Использование: изоляция притока воды в скважину и ее зон поглощения. Сущность: состав содержит углеводородную жидкость и резиновую кромку в объемном соотношении (6-10): 1. В качестве углеводородной жидкости используют промежуточный слой с установок комплексной подготовки нефти, содержащий, мас.%: вода 35-55, сульфид железа 0,05-1,0 и нефть остальное. 4 табл.

Состав для изоляции притока вод, содержащий углеводородную жидкость и резиновую крошку, отличающийся тем, что в качестве углеводородной жидкости он содержит промежуточный слой с установок комплексной подготовки нефти в количестве 6-10 объемов на 1 объем резиновой крошки, причем промежуточный слой с установок комплексной подготовки нефти включает нефть, сульфид железа и воду при следующем соотношении, мас.

Вода 35 55
Сульфид железа 0,05-1,0
Нефть Остальное
а фракционный состав резиновой крошки от 0,3 до 2,0 мм.