СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКОВ С ПОМОЩЬЮ ГЕЛИРОВАНИЯ РАСТВОРОВ ПРОИЗВОДНЫХ КРЕМНЕВОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 1996 года по МПК C07F7/04 E21B33/138 

Изобретение относится к усовершенствованию изоляции водопритоков заполнением их водно-гелевыми композициями с последующим переходом их в гели. Способ может быть использован в добывающих отраслях промышленности и при решении экологических проблем.

Известны способы изоляции водопритоков с помощью водногелевых композиций, в состав которых входят ангидрид кремневой кислоты или соли щелочных металлов кремневой кислоты, а также желирующие агенты, обусловливающие образование гелей.

Так, известны способы изоляции проницаемых зон с помощью гомогенных гелеобразующих композиций, в состав которых входят соли щелочных металлов кремневой кислоты и желирующие агенты: алифатические С₄ С₁₀ диалкиловые эфиры, фталевой кислоты, ди- и трифосфаты, лактоны и/или их смесь [1] моно- и олигосахариды [2] Недостатком композиций является их сложность и высокое содержание желирующих агентов от 0,25 до 3,0 мас.ч. на 1,0 часть соли щелочного металла кремневой кислоты; из-за различной сорбции компонентов композиции при ее фильтрации сквозь породу переход раствор гель становится малоуправляемым. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изоляции водопритоков,заключающийся в закачке водной композиции, содержащей 1-70 мас. коллоидного кремния с диаметром частиц 4-100 нм и рН 1-10. Способ предусматривает добавление в композицию желирующих агентов; переход золь-гель может наблюдаться непосредственно в ходе закачки композиции в пласта [3] Недостатком композиции является ее нестабильность в виде золя, а также низкая проницаемость композиции при фильтрации в пластах.

Целью изобретения является повышение стабильности используемых для изоляции водопритоков растворов, увеличение глубины проникновения в пласт гелирующего раствора, избежание спонтанного гелеобразования. Регулятором гелеобразования при этом служат порода, вода. давление и температура. Это приводит к гелированию в пласте и позволяет избежать гелеобразования при закачке.

Указанная цель достигается тем, что изоляцию водопритоков ведут водными растворами солей щелочных металлов кремневой кислоты с вязкостью, соответствующей 1,0-10,0 мПа• с и рН <13,5.

П р и м е р 1. Изоляция водопритока в открытом объеме. Трубку, изготовленную из сцементированного песчаника с примесью карбоната кальция с внутренним диаметром 1 см и длиной 250 см заполняют пластовой водой общей минерализацией 45 г/л. Воду вытесняют раствором натриевой соли кремниевой кислоты с вязкостью, соответствующей 10,0 мПа• с и рН 11,4. Регулирование рН раствора ведут кислотой. Раствор в трубке выдерживают при 22^oС и атмосферном давлении. Гелеобразование наблюдают через 24 ч. В диапазоне градиентов давления 0,1-11,0 атм на 1 м прорыв воды через трубку не наблюдают. При градиенте давления выше 11,0 атм на 1 м происходит разрушение геля. П р и м е р 2. Заполнение трубки проводят, как в примере 1. В качестве соли щелочного металла кремневой кислоты используют калиевую соль. Вязкость и рН раствора аналогичны примеру 1. Раствор в трубке выдерживают при 22^oC и атмосферном давлении. Гелеобразование наблюдают через 24 ч. Полученный гель обеспечивает полную изоляцию водопритока при градиенте давления до 11,5 атм на 1 м.

Пример 3. Заполнение трубки проводят, как в примере 1. В качестве соли щелочного металла используют литиевую соль. Вязкость и рН раствора аналогичны примеру 1. Раствор в трубке выдерживают при 22^oC и атмосферном давлении. Гелеобразование наблюдают через 24 ч. Полученный гель обеспечивает полную изоляцию водопритока при градиенте давления до 11,02 атм на 1 м.

Пример 4. Изоляция водопритока в однородной пористой среде. Трубку с внутренним диаметром 2,6 см и длиной 100 см, заполненную кварцевым песком с пористостью 0,40 и проницаемостью 1,5 дарси заполняют пресной водой с общей минерализацией 1,2 г/л. В режиме стационарной фильтрации при перепаде давления 0,2 атм расход воды составляет 72 см³/ч. В трубку закачивают раствор натриевой соли кремниевой кислоты с вязкостью, соответствующей 1,36 мПа•с и pH 10,3, в количестве, соответствующем одному поровому объему. Регулирование pH раствора ведут кислотой. Раствор в трубке выдерживают при 70^oC и атмосферном давлении. Гелеобразование наблюдают через 24 ч. Для определения степени изоляции водопритока после образования геля проводят фильтрацию воды через трубку при исходном перепаде давления 0,2 атм. Расход воды составляет 0,14 см³/ч, что соответствует степени изоляции 99,8% При выдерживании системы при 22^oC эффект изоляции водопритока наблюдают в течение 12 мес.

П р и м е р 5. Изоляция водопритока в однородной пористой среде. Трубку с внутренним диаметром 2,6 см и длиной 100 см, заполненную смесью кварцевого песка и монтмориллонитовой глины в соотношении 7:3 с пористостью 0,39 и проницаемостью 1,45 дарси, заполняют морской водой с минерализацией 35 г/л. В режим стационарной фильтрации при перепаде давления 0,2 атм расход воды составляет 65 см³ /ч. В трубку закачивают раствор натриевой соли кремневой кислоты с вязкостью, соответствующей 1,68 мПа• с и рН 13,5 в количестве, соответствующем половине порового объема. Регулирование рН ведут кислотой. Раствор в трубке выдерживают при 25^o С и атмосферном давлении. Гелеобразование наблюдают через 24 ч. Контроль за степенью изоляции водопритоков проводят, как в примере 4. Расход воды составляет 0,24 см³ /ч, что соответствует степени изоляции 99,6% При выдерживании системы при 75^o С эффект изоляции водопритока наблюдают в течение 12 мес.

П р и м е р 6. Изоляция водопритока в неоднородной среде. Используют две изолированные трубки с внутренним диаметром 2,6 см и длиной 100 см каждая с общим входом и раздельными выходами. Трубки заполняют кварцевым песком. При этом в одной из них проницаемость 1,5 дарси (высокопроницаемый керн), в другой 0,15 дарси (низкопроницаемый керн). При фильтрации через трубки пресной воды с общей минерализацией 1,2 г/л при перепаде давления 0,2 атм суммарный расход воды составляет 88 см³ /ч, в том числе 79,5 см³ /ч через высокопроницаемый керн. В трубки закачивают раствор натриевой соли кремниевой кислоты с вязкостью, соответствующей 3,2 мПа• с и рН 10,4. Регулирование рН раствора ведут кислотой. Раствор в трубках выдерживают при 40^o С и атмосферном давлении. Гелеобразование наблюдают через 24 ч. Контроль за степенью изоляции водопритоков ведут, как в примере 4. Расход воды через высокопроницаемый керн составляет 1,6 см³ /ч, что соответствует степени изоляции 97,8% Суммарный расход воды составляет 2,8 см³ /ч, что соответствует общей степени изоляции 96,8% и указывает на ее селективность. При выдерживании системы при 40^o С эффект изоляции водопритока наблюдают в течение 10 мес.

П р и м е р 7. Изоляция водопритока в неоднородной по проницаемости и нефтенасыщенности пористой среде. Используют трубки, заполненные кварцевым песком как в примере 6. Трубки заполняют нефтью с вязкостью 5,1 мПа с а затем нефть вытесняют пресной водой. Остаточная нефтенасыщенность в высокопроницаемом керне составляет 28,4% в низкопроницаемом 88,5% При этом водонасыщенность вытесняемой жидкости 98,0% При перепаде давления 0,2 атм расход воды составляет 64 см³ /ч, в том числе 62,5 см³ /ч через высокопроницаемый керн. В трубки закачивают раствор натриевой соли кремневой кислоты с вязкостью, соответствующей 1,03 мПа•с и рН 8,6 в количестве, соответствующем половине порового объема. Регулирование рН ведут кислотой. Раствор в трубках выдерживают при 20^o С и давлении 1,2 атм. Гелеобразование наблюдают через 24 ч. Контроль за степенью изоляции водопритоков ведут как в примере 4. Суммарный расход воды составляет 3,6 см³ /ч, в том числе 1,6 см³ /ч через высокопроницаемый керн. За счет вытеснения нефти расход воды, проходящей через низкопроницаемый керн, возрос с 1,5 см³ /ч до 2,0 см³ /ч. До изоляции водопритоков соотношение количества воды, проходящей через трубки, составляет 1:42, после изоляции 1:0,8, что указывает на равномерность проникновения гелирующего раствора. Эффект выравнивания водопритоков наблюдают в течение 10 мес при выдерживании системы при 60^o С.

П р и м е р 8. Изоляция водопритока в добывающей нефтяной скважине. Объектом испытания служила нефтедобывающая скважина со следующими характеристиками: продуктивный пласт толщиной 8 м, расположенный на глубине 600 м, представляющий собой терригенный коллектор с проницаемостью 2,5 дарси. Температура пласта 30^o С, пластовая вода со степенью минерализации 190 г/л. До изоляции водопритока дебит скважины по жидкости составлял 80 м³ /сут при водонасыщенности 96,9% В скважину закачивают 50 м³ раствора натриевой соли кремневой кислоты с вязкостью, соответствующей 1,51 мПа• с и рН 9,8. Регулирование рН ведут кислотой. Давление при закачке 30 атм, глубина проникновения 5 м. Раствор выдерживают до формирования геля в течение 120 ч, после чего скважину пускают в эксплуатацию. При сохранении исходного дебита скважины водонасыщенность снизилась до 14-20% при стационарном режиме работы скважины в течение последующих двух лет.

П р и м е р 9. Изоляция водопритока в добывающей нефтяной скважине. Объектом испытания служила нефтедобывающая скважина со следующими характеристиками: пластовая температура 105^o С, глубина залегания свыше 2700 м. Минерализация пластовой воды 20 г/л. Для пласта характерна резко выраженная неоднородность по составу породы и проницаемости. До изоляции водопритока дебит скважины по жидкости составлял 44,5 т/сут при водонасыщенности 98,9% В скважину закачивают 70 м раствора натриевой соли кремневой кислоты с вязкостью, соответствующей 1,62 мПа• с и рН 10,8. Регулирование рН ведут кислотой. Давление при закачке составляет до 180 атм. Раствор выдерживают до формирования геля 72 ч, после чего скважину пускают в эксплуатацию. При искусственном снижении дебита вдвое водонасыщенность снизилась до 1,25% при стационарном режиме работы скважины в течение 30 сут.

Способ относится к усовершенствованию изоляции водопритоков с целью увеличения глубины проникновения в пласт гелирующего раствора и избежания спонтанного гелеобразования. Способ отличается тем, что в качестве производных кремневой кислоты используют водные растворы солей щелочных металлов кремневой кислоты с вязкостью, соответствующей = 1,0-10,0 мПа•с и рН <13,5.

Способ изоляции водопритоков с помощью гелирования растворов производных кремневой кислоты, отличающийся тем, что в качества производных кремневой кислоты используют водные растворы солей мелочных металлов кремневой кислоты с вязкостью соответствующей η 20^o 1 10 мПа • с и pН≅13,5.