СОСТАВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ Российский патент 1996 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может применяться для повышения нефтеотдачи пластов заводнением на ранней и поздней стадии разработки месторождений.

Известен состав для увеличения нефтеотдачи, содержащий сульфат алюминия и воду (Г.З. Ибрагимов, Н.И. Хисамутдинов. Справочное пособие по применению химических реагентов в добыче нефти. М. Недра, 1983, с. 204-207). При взаимодействии сульфата алюминия с пластовой водой в пористой среде выпадают кристаллы гидроксида алюминия Al(OH)₃, образуется вязкая масса, которая закупоривает промытые водой каналы, а непромытые нефтенасыщенные зоны подключаются к разработке. Однако известный состав не обеспечивает достаточного понижения проницаемости по воде и повышения проницаемости по нефти.

Наиболее близким по технической сущности является состав, содержащий хлорид или нитрат алюминия, карбамид и воду (а.с. N 1654554 от 09.01.89, кл. E 21B 43/22). Карбамид при температуре пласта выше 60-70^oС гидролизуется с выделением аммиака, что повышает pH среды. В результате соли алюминия образуют гели, которые снижают подвижность воды и увеличивают подвижность нефти в пласте. Однако состав можно использовать только для пластов с температурой выше 60-70^oC.

Целью предполагаемого изобретения является расширение области применения состава для пластов с низкой пластовой температурой (ниже 60^oC), улучшение фильтрационных характеристик состава.

Указанная цель достигается тем, что в состав, содержащий карбамид, соли алюминия и воду, вводят уротропин, при следующем соотношении компонентов, мас.

карбамид 4-16
алюминий хлористый или азотнокислый (в пересчете на безводный) 2-4
уротропин 2-8
вода остальное
Уротропин (гексаметилентетрамин) бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Используется в органическом синтезе как отвердитель феноло-формальдегидных смол, антисептическое средство (Химический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1983, с. 122). В нефтедобывающей промышленности используется как ингибитор соляно-кислотной коррозии.

В патентной и научно-технической литературе неизвестно использование уротропина в составах для повышения нефтеотдачи пластов. Это позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает критериями новизны и существенных отличий.

Для приготовления состава используются следующие реагенты:
Карбамид ГОСТ 6691-77
Алюминий азотнокислый девятиводный ГОСТ 3557-75
Алюминий хлористый безводный технический ТУ 6-01-2-88
Уротропин ТУ 6-09-09-353-74
Одной из основных характеристик гелеобразующих составов для повышения нефтеотдачи пластов является вязкость гелей, полученных после термостатирования составов. В герметично закрывающиеся титановые ячейки помещают по 20 мл исследуемого состава, выдерживают при 20, 50, 70 и 90^oC до образования геля. После охлаждения до 20^oС измеряют вязкость. Измерение вязкости составов производят вибрационным вискозиметром по известной методике (А.Н. Соловьев, А.Б. Каплун. Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей. М. Наука, 1970, с. 119). Зонд вибрационного вискозиметра предварительно протирают смоченной спиртом ватой для удаления загрязнений. Для калибровки используют дистиллированную воду.

В таблице приведены значения вязкостей составов, измеренных после термостатирования определенного времени при различных температурах.

Для определения фильтрационных характеристик через водонасыщенную модель, состоящую из насыпных колонок, заполненных дезинтегрированным керновым материалом абсолютной проницаемостью 0,394 мкм, прокачивают гелеобразующий состав (прототип) и термостатируют 1 сутки при 90^oC для образования геля. После охлаждения до 20^oС фильтруют воду. В процессе фильтрации воды через гельсодержащую модель измеряют зависимость расхода от градиента давления и определяют предельный градиент давления этой модели с гелем по прототипу. Аналогично осуществляют эксперимент по закачке предлагаемого состава с различными концентрациями компонентов. Термостатирование проводят при 50^oC, затем охлаждают до 20^oС и определяют предельный градиент давления для воды этой модели с гелем предлагаемого состава.

Приводим примеры конкретных составов.

Пример 1 (по прототипу). 160 г карбамида и 40 г алюминия хлористого безводного растворяют в 800 г сеноманской воды, содержащей 13,7 г/л NaCl; 1,3 г/л CaCl₂; 0,39 г/л MgCl₂; 0,27 г/л KHCO₃. Получают состав, содержащий 16 мас. карбамида, 4 мас. алюминия хлористого и 80 мас. воды. Полученный состав термостатируют при 20, 50, 70 и 90^oC. Измеренная вязкость состава, время термостатирования приведены в таблице. Полученный состав используют для определения фильтрационных свойств, предельный градиент давления для воды при 20^oC равен 2,17 МПа/м.

Пример 2. 160 г карбамида, 40 г алюминия хлористого и 80 г уротропина растворяют в 720 г сеноманской воды. Полученный состав, содержащий 16 мас. карбамида; 4 мас. алюминия хлористого, 8 мас. уротропина и 72 мас. воды, термостатируют при различных температурах. Время термостатирования и вязкость состава приведены в таблице.

Полученный состав используют для определения фильтрационных свойств, предельный градиент давления для воды при 20^oC равен 4,14 МПа/м.

Примеры 3-6, 8, 9 (аналогично примеру 2). Время термостатирования и вязкость состава приведены в таблице.

Пример 7. 80 г карбамида, 20 г алюминия хлористого, 40 г уротропина растворяют в 860 г закачиваемой воды Ромашкинского месторождения (состав: 91,7 г/л NaCl; 30,2 г/л CaCl₂; 8,7 г/л MgCl₂). Полученный состав, содержащий 8 мас. карбамида, 2 мас. алюминия хлористого, 4 мас. уротропина и 86 мас. воды, термостатируют при различных температурах. Измеренная вязкость состава и время термостатирования приведены в таблице.

Пример 10 (по прототипу). 160 г карбамида и 40 г алюминия азотнокислого (в пересчете на безводный) растворяют в 800 г сеноманской воды. Полученный состав содержит 16 мас. карбамида, 4 мас. алюминия азотнокислого и 80 мас. воды. Состав термостатируют, после охлаждения измеряют вязкость состава. Измеренная вязкость состава, время термостатирования приведены в таблице.

Пример 11. В 760 г сеноманской воды растворяют 160 г карбамида, 40 г алюминия азотнокислого и 40 г уротропина. Полученный состав, содержащий 16 мас. карбамида, 4 мас. алюминия азотнокислого (в пересчете на безводный), 4 мас. уротропина и 76 мас. воды, термостатируют при различных температурах. Время термостатирования и вязкость состава приведены в таблице. При использовании состава для определения фильтрационных свойств получено значение предельного градиента давления для воды при 20^oС, равное 3,74 МПа/м.

Как видно из таблицы, предлагаемый состав образует гель уже при 20-90^oC, прототип же образует гель через определенное время только при 70-90^oC, при 20-50^oС гелеобразования не происходит. Вязкость гелей, полученных из предлагаемого состава при тех же условиях (время и температура термостатирования), выше, чем прототипа. Причем вязкость геля, полученного из предлагаемого состава при температуре 50^oС, выше вязкости геля, полученного из прототипа при 70 и 90^oC, в 1,2-2,8 раза.

Предельный градиент давления при фильтрации воды через модель с гелем предлагаемого состава в 1,7-1,9 раза больше, чем прототипа.

Исследование нефтевытесняющей способности состава проводили при пластовой температуре в условиях доотмыва нефти из неоднородных моделей пласта, состоящих из 2-х параллельных колонок с общим входом и раздельным выходом, с использованием дезинтегрированного природного кернового материала месторождений с проницаемостью в пределах 0,2-5 мкм. Проницаемость колонок различалась в 2,5-11 раз. Подготовку кернового материала и пластовых жидкостей проводили в соответствии с ОСТ 39-195-86, Нефть. Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях.

Пример 12. При доотмыве остаточной нефти из неоднородной модели пласта А1 Советского месторождения, проницаемость колонок в которой различалась в 10,5 раза, при пластовой температуре 50^oC фильтрация воды проходила преимущественно через высокопроницаемую колонку, соотношение объемов фильтруемой воды через 1-ю и 2-ю колонки составило 9,4 1. Состав по примеру 9 входил также преимущественно в 1-ю высокопроницаемую колонку. После термостатирования в течение 2 суток при 50^oC для образования геля в модели пласта произошло перераспределение фильтрационных потоков, соотношение объемов фильтруемой воды через 1-ю и 2-ю колонки составило 1 11 5, при этом подвижность воды при фильтрации через 1-ю высокопроницаемую колонку уменьшилась в 9,2 раза, а через 2-ю колонку увеличилась в 11,7 раза, что привело к доотмыву остаточной нефти во 2-й колонке. Прирост абсолютного коэффициента нефтевытеснения во 2-й колонке 13,2% было вытеснено 52% остаточной нефти.

Эти данные находятся на уровне результатов, полученных при доотмыве нефти из неоднородной модели пласта ЮК_10-11 Таллиннского месторождения при пластовой температуре 90^oС составом по прототипу (пример 1).

Таким образом, предлагаемый состав может применяться для повышения нефтеотдачи пластов в широком интервале пластовых температур и минерализацией пластовых вод, таких как пласты группы А₁ А_2-3, типичные для месторождений Западной Сибири, и Д₁, типичные для Башкирии, Татарии.

Состав для повышения нефтеотдачи пластов содержит следующие компоненты, мас. %: карбамид 4-16, алюминий хлористый или азотнокислый (в пересчете на безводный) 2-4, уротропин 2-8 и воду - остальное. Состав обладает улучшенными фильтрационными характеристиками и его можно использовать для пластов с пластовой температурой ниже 60^oС. 1 табл.

Состав для повышения нефтеотдачи пластов, содержащий соль алюминия, карбамид и воду, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит уротропин при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамид 4,0 16,0
Алюминий хлористый или азотнокислый (в пересчете на безводный) 2,0 - 4,0
Уротропин 2,0 8,0
Вода Остальное