СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИТОКА МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ В СКВАЖИНАХ Российский патент 1996 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам селективной водоизоляции, и может быть использовано для изоляции притока минерализованной воды в нефтяных и газовых скважинах.

Известен способ уменьшения притока воды в нефтяные скважины, включающий закачку в обводненный пласт углекислого газа, сброс давления и последующую закачку аммиака. В результате реакций углекислого газа, аммиака и минерализованных пластовых вод в порах пласта образуется осадок, состоящий из карбонатов кальция и магния, препятствующий поступлению воды в скважину (пат. США N 2029649, кл. 166 21, 1936).

Недостатками этого способа являются малый объем осадка, ограничивающийся растворимостью углекислого газа в пластовой воде и его тонкодисперсность, что приводит к выносу осадка из пласта при последующей эксплуатации скважины.

Известен химический способ изоляции пластовых вод, заключающийся в закачке в скважину натриевых солей нафтеновых кислот масляные и керосиновые щелочные отбросы (а. с. СССР N 72455, кл. E 21 B 93/13, E 02 D 3/12, 1948), при встрече которых с минерализованными пластовыми водами, образуются коллоидные осадки, заполняющие поры водоносных пластов.

Недостатком данного способа является низкая механическая прочность коллоидного осадка, приводящая к его разрушению и выносу из пласта.

В качестве прототипа выбран способ блокирования водоносных песков с помощью осадков из мыл (пат. США N 20079431, кл, 166 21, 1937), заключающийся в закачке в скважину водорастворимых солей щелочных металлов органических кислот (мыл), которые, вступая в реакцию с пластовыми водами, содержащими ионы Ca и Mg, образуют гелеобразный органический осадок, закупоривающий водопроводящие каналы.

Этому способу присущи те же недостатки, что и аналогу с применением натриевых солей нафтеновых кислот (а. с. СССР N 72455, кл. Е 216 33/13, E 02 D 3/12, 1948).

Задачей изобретения является повышение механической прочности водоизоляционного экрана путем образования органоминерального осадка.

Для достижения поставленной задачи в известном способе селективной изоляции притока минерализованной пластовой воды в скважинах, заключающемся в закачке в обводненный пласт водного раствора солей щелочных металлов органических кислот (мыл), взаимодействующих с пластовой водой путем образования органического осадка, согласно изобретению в скважину закачивают водный раствор солей, щелочных металлов кинетических жирных кислот (СЖК), карбоната и бикарбоната аммония при следующем соотношении компонентов, мас.

Натриевые соли СЖК 12 30
Карбонат и бикарбонат аммония 12 36
Вода Остальное
которые в результате обменных реакций с пластовой водой образуют органо-минеральный осадок.

Сущность изобретения заключается в следующем: гелеобразный осадок кальциевых и магниевых солей органических кислот, обладая гидрофильностью и адгезией, формирует из тонкодисперсных частиц карбонатов Ca и Mo сравнительно крупные агрегаты, которые надежно закупоривают водопроводящие каналы в пласте. Формирование агрегатов частиц наглядно видно при проведении реакции в открытом объеме, в колбу, содержащую водный раствор натриевых солей СЖК, каpбоната и бикарбоната аммония, добавляют раствор хлористого кальция. Реакция происходит моментально с образованием взвешенных тонкодисперсных частиц, которые в течение 1,5 2 ч на дно колб в виде агрегатов.

В качестве натриевых солей СЖК использовались соли монокарбоновых кислот (капронат натрия CH₃ (CH₂)₄ CO₂Na и энантат натрия CH₃(CH₂)₅CO₂Na) и соли дикарбоновых кислот (адипат натрия CO₂Na(CH₂)₄CO₂Na)
Капронат и энантат натрия содержатся в продукте химической промышленности АНСК-50, адипат натрия в щелочном стоке производства капролактама (ТУ 113
03 468 84).

АНСК-50 представляет собой светло-желтую жидкость, содержащую 24 мас. натриевых мыл СЖК фракции C_5-6 и 76% воды. Щелочной сток производства капролактама (ЩСПК) водный раствор темно-коричневого цвета, содержит 18 30 мас. адипата натрия, до 10 смол и до 0,8% циклогексанола. Не исключается применение натриевых солей других органических кислот как синтетических, так и животного или растительного происхождения.

Механическая прочность водоизоляционного экрана проверялась на промышленной установке по определению проницаемости кернов УИПК-1М с керновой сборкой из естественных образцов-коллекторов с открытой пористостью 0,222 долей единицы и абсолютной проницаемостью 477,5 мкм²•10^-3. В насыщенную раствором CaCl₂ керновую колонку вводилась композиция, состоящая из водного раствора натриевых солей синтетических жирных кислот (СЖК), карбоната и бикарбоната аммония. Модель в закрытом состоянии оставлялась на 1 сутки для выдержки и образования осадка. При контрольной проверке проницаемости давление фильтрации повысилось и стабилизировалось на уровне 28 кгс/см² при затухании фильтрации в 2,7 раза. При этом на выходе модели не наблюдались продукты реакции. Это свидетельствует о том, что водоизоляционный экран не разрушался. Для сопоставления результатов аналогичные опыты проводились отдельно с натриевыми солями СЖК и с водными растворами карбоната и бикарбоната аммония. При контрольных проверках проницаемости во всех опытах повышения давления на входе не наблюдалось, одновременно на выходе фиксировались продукты реакции, что свидетельствовало о разрушении водоизоляционного экрана.

Количественное соотношение химических реагентов, используемых в заявляемом способе, следующее,мас.

Натриевые соли СЖК 12 30
Карбонат, бикарбонат аммония 12 36
Вода Остальное
Нижний предел концентрации веществ ограничивается минимальным объемом осадка, необходимым для кольматации водопроводящих каналов, верхний - максимальной концентрацией натриевых солей СЖК в отходах химической промышленности и растворимостью карбоната и бикарбоната аммония в воде.

Дополнительно композиция, состоящая из водного раствора натриевых солей СЖК, карбоната и бикарбоната аммония, оказывает положительное влияние на нефтегазоносные пласты (часть пласта), заключающееся в очистке призабойной зоны пласта от выпавших тяжелых фракций углеводородов и от частиц, кольматирующих поры пласта. Углекислый газ, выделяющийся при температурном разложении бикарбоната аммония, растворяется в тяжелых фракциях углеводородов, увеличивая их подвижность и способствуя выносу из скважины. натриевые соли СЖК (мыла), являясь анионными ПАВ, отмывают поры пласта от кольматирующих их частиц.

Способ реализован в лабораторных условиях. Насыпная модель (песок) насыщалась водным раствором хлористого кальция с концентрацией ионов Ca, соответствующей пластовым водам газовых месторождений Украины. Проницаемость замерялась объемным методом. Затем в модель вводилась композиция, состоящая из водного раствора натриевых солей СЖК, карбоната и бикарбоната аммония. По истечении суток производился контрольный замер проницаемости. Для сравнения результатов на насыпных моделях производились эксперименты отдельно с водными растворами натриевых солей СЖК и карбоната бикарбоната аммония.

Результаты экспериментов пиведены в таблице.

При контрольной проверке проницаемости насыпных моделей после обработки водными растворами карбоната и бикарбоната аммония, а также водными растворами натриевых солей СЖК проницаемость снижалась вначале на 65 73 с одновременным выходом продуктов реакции, а затем по мере выноса последних из песка восстанавливалась до прежнего уровня. В насыпных моделях, обработанных композиций, состоящей из водного раствора натриевых солей СЖК, карбоната и бикарбоната аммония проницаемость снизилась на 92 94 и оставалась на том же уровне при последующих прокачках воды (до 10 объемов порового пространства). При этом на выходе модели не наблюдались продукты реакции, что свидетельствовало о том, что водоизоляционный экран не нарушался.

Использование предлагаемого способа селективной изоляции притока минерализованных пластовых вод в скважинах обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
1. Увеличение механической прочности водоизоляционного экрана до уровня, достаточного для надежной изоляции водопритоков в скважинах.

2. Очистка призабойной зоны пласта от тяжелых фракций углеводородов и промывка пороговых каналов от кольматирующих частиц.

3. Доступность и дешевизна применяемых химических реагентов.

Натриевые соли СЖК содержатся в отходах химического производства (окисление парафина, производство капролактама и т. п.).

Использование: изоляция притока воды в скважину. Сущность изобретения: способ селективной изоляции притока минерализованных вод в скважинах заключается в следующем. В скважину закачивают водный раствор натриевых солей синтетических жирных кислот, в который предварительно вводят карбонат и бикарбонат аммония. 1 табл.

Способ селективной изоляции притока минерализованной пластовой воды в скважинах, включающий закачку в обводненный пласт водного раствора натриевых солей синтетических жирных кислот, взаимодействующих с пластовой водой с образованием органоминерального осадка, отличающийся тем, что в водный раствор натриевых солей синтетических жирных кислот дополнительно вводят карбонат и бикарбонат аммония, при этом исходные ингредиенты используют при следующем соотношении, мас.

Натриевые соли синтетических жирных кислот 12 30
Карбонат и бикарбонат аммония 12 36
Вода Остальное