СОСТАВ ДЛЯ ВРЕМЕННОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТА Российский патент 1997 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для временной изоляции пласта при капитальном ремонте скважин.

Анализ существующего уровня техники показал следующее:
известен состав для временной изоляции пласта, содержащий следующие компоненты, мас.

карбоксиметилцеллюлоза 0,75-2,00
гашеная известь 10-30
вода остальное
(см. а.с. N 981583 кл. E 21 B 33/138, опубл. 1982).

Недостатком состава является низкая эффективность изоляции пластов с невысокой проницаемостью. Это связано с соотношением размеров частиц твердой фазы (гашеной извести) и пор изолируемого пласта, когда количество и размер частиц извести ограничивают проникающую способность состава. Состав нестабилен во времени из-за превышения содержания твердой фазы над оптимальным при данных количествах КМЦ, что приводит к выпадению ее в осадок в статических условиях и ухудшает изоляционный эффект. Кроме того, невозможность наиболее полного удаления состава из пласта после окончания работ снижает проницаемость последнего, что отрицательно влияет на продуктивность скважины.

В качестве прототипа взят состав для временной изоляции пласта, содержащий следующие компоненты, мас.

карбоксиметилцеллюлоза 0,5-2,0
хлористый кальций 3-14
аммоний фосфорнокислый двузамещенный 5-18
алкилбензолсульфонат 0,05-1,00
вода остальное
(см. патент РФ N 2012776 кл. E 21 B 33/138, опубл. 1994).

Недостатком состава является пониженная эффективность изоляции пластов, обусловленная нестабилизированным фазовым составом и повышенной пенообразующей способностью.

Нестабильность фазового состава связана с изменением соотношения жидкой и твердой фазы во времени и, следовательно, изменением структурно-реологических показателей. Разжижение гелевых составов во времени связано с деструктивным влиянием на КМЦ, выделяющейся при гидролизе хлорида аммония соляной кислоты. Хлорид аммония появляется в системе при взаимодействии диаммонийфосфата (ДАФ) и хлорида кальция по схеме:

При максимальных значениях концентраций компонентов состава в результате образования большого количества осадка продукта взаимодействия CaCl₂ и ДАФ образуется трудно-прокачиваемый, нетекучий состав, применение которого весьма ограничено из-за невозможности прокачать состав на глубину залегания изолируемого пласта.

При этом существенное значение имеет вспенивание состава, обусловленное присутствием ПАВ алкилбензолсульфоната и выделением аммиака при гидролизе. Помимо возможных осложнений в работе технологического оборудования вспенивание раствора ухудшает его проникающую способность, что приводит к снижению изоляционного эффекта.

К недостаткам данного состава следует отнести также ограничение возможности его удаления из пласта после проведения необходимых ремонтных работ. Это связано с тем, что образующаяся дисперсная фаза в виде гидроортофосфата кальция подвергается лишь кислотной обработке с целью деблокирования пласта. Поэтому при ремонтных работах, связанных с изоляцией карбонатного пласта, его естественная проницаемость не может быть восстановлена без дополнительного разрушения кислотой при деблокировании, в связи с чем коэффициент восстановления проницаемости в таких пластах всегда будет больше единицы. Это не соответствует условию сохранения естественной проницаемости пласта.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения сводится к следующему: повышается эффективность изоляции путем стабилизации фазового состава, уменьшения пенообразования при одновременном сохранении естественной проницаемости пласта.

Технический результат достигается с помощью известного состава, содержащего водорастворимый полимер, хлористый кальций, неорганическую добавку, алкилбензолсульфонат (АБС) и воду, в котором в качестве неорганической добавки используют отход производства себационовой кислоты (ОСК), в качестве водорастворимого полимера полиакриламид (ПАА), при следующем соотношении компонентов, мас.

ПАА 1,2-1,9
хлористый кальций 6-12
ОСК 8-16
АБС 0,2-0,6
вода остальное
ПАА используют марки Smetex (США, фирма Кем-Трон), хлористый кальций по ГОСТ 4460-77, ОСК имеет следующий состав, мас.

сульфат натрия не менее 93,0
соли железа (катионы железа в пересчете на Fe₂O₃ до 0,03
органические примеси (натриевые соли жирных кислот и себационовой кислоты) в пересчете на себацинат натрия до 1,0
хлористый натрий до 0,7
вода до 5,0
Используют отход по ТУ 113-46-18-20-89, АБС используют по ТУ 36.507-64-018-89, ТУ 6-01-1001-75.

Стабилизированный фазовый состав обусловлен качественным и количественным соотношением компонентов, которое позволяет получить гелеобразную систему с равномерно распределенной дисперсной фазой, образованной при взаимодействии хлорида кальция и сульфата натрия ОСУ в водной среде:
CaCl₂+ Na₂SO₄+ 2H₂O __→ CaSO₄•2H₂O↓ + 2NaCl
Использование ПАА, а не КМЦ в качестве водорастворимого полимера способствует удержанию во взвешенном состоянии частиц твердой фазы длительное время благодаря хемосорбции на них макромолекул ПАА. При этом проявляются химические связи взаимодействия катиона кальция с ПАА, а не только физические, что имеет место при адсорбции КМЦ. Поэтому предлагаемый состав является более стабильной системой, что значительно упрощает технологию его применения.

При взаимодействии катионов кальция и железа, содержащегося в ОСК, происходит образование пространственно вулканизированных макромолекул полимера, включающих в свою сетчатую структуру, содержащуюся в растворе воду. Таким образом, частицы твердой фазы оказываются блокированы не только молекулами ПАА, но и многослойными сольватными оболочками. Это сопровождается понижением сопротивлений сдвигу одного слоя жидкости относительно другого, т.е. повышением текучести, что позволяет проводить изоляционные работы в мелкотрещиноватых коллекторах.

Наличие в составе ОСК натриевых солей себациновой и др. органических кислот, являющихся пеногасителями, уменьшает эффект вспенивания раствора, обусловленный действием АБС. При этом действие органических солей ОСК определяется избирательной адсорбцией их на поверхности раздела вода-воздух с образованием менее прочных стабилизирующих слоев, чем у вытесняемых пенообразователей АБС.

При завершении ремонтных работ производят деблокирование пласта с целью дальнейшего освоения скважины. При этом используют не только раствор соляной кислоты, но и растворы солей тиосульфата натрия. После проведения изоляционных работ заявляемым составом образующаяся твердая фаза в виде мелкодисперсного сульфата кальция активно разлагается под действием вышеуказанных реагентов с образованием легкоудаляемых водорастворимых соединений. В свою очередь, использование тиосульфата натрия позволяет производить обработку карбонатных пластов без нарушения их естественной проницаемости.

Заявляемый состав для временной изоляции пласта явным образом не следует из уровня техники. По имеющимся источникам известности не выявлено применение ОСК в смеси с ПАА по заявляемой цели (получение аналогичного технического результата). Предлагаемое изобретение имеет изобретательский уровень.

Более подробно сущность заявляемого изобретения описывается следующими примерами.

Пример 1. При перемешивании до получения гелеобразного состава однородной консистенции последовательно водят следующие компоненты, г/мас.

ПАА 12/1,2
хлористый кальций 60/1
ОСК 80/8
ОБС 2/0,2
вода 846/84,6
Состав имеет следующие показатели: стабильность 0,96, пенообразование при приготовлении 0,48, прочность блокирующего слоя 1,45 МПа/см, коэффициент восстановления проницаемости 0,92.

Пример N 2. Готовят следующий состав, г/мас.

ПАА 19/1,9
хлористый кальций 120/12
ОСК 160/16
АБС 6/0,6
вода 695/69,5
Состав имеет следующие показатели: стабильность 1,00, пенообразование при приготовлении 0,89, прочность блокирующего слоя 2,29 МПа/см, коэффициент восстановления проницаемости 0,90.

Пример N 3. Готовят следующий состав, г/мас.

ПАА 16/1,6
хлористый кальций 90/9
ОСК 10/12
АБС 4/0,4
вода 770/77
Состав имеет следующие показатели: стабильность 0,94, пенообразование при приготовлении 0,68, прочность блокирующего слоя 1,88 МПа/см, коэффициент восстановления проницаемости 0,93.

Пример N 4. Готовят следующий состав, г/мас.

ПАА 11/1,1
хлористый кальций 50/5
ОСК 70/7
АБС 1/0,1
вода 868/86,8
Состав имеет следующие показатели: стабильность 0,84, пенообразование при приготовлении 0,47, прочность блокирующего слоя 1,08 МПа/см, коэффициент восстановления проницаемости 0,95.

Пример N 5. Готовят следующий состав, г/мас.

ПАА 20/2,0
хлористый кальций 130/13
ОСК 170/17
АБС 7/0,7
вода 673/67,3
Состав неработоспособен из-за высокой вязкости и малой подвижности.

Содержание в растворе CaCl₂ менее 6 мас. и ОСК менее 8 мас. не обеспечивает изоляционный эффект из-за недостаточного количества образующейся твердой фазы кольматанта порового пространства.

Верхний предел обусловлен растворимостью ОСК. Содержание CaCl₂ в составе стехиометрическое, т.е. для обеспечения полноты протекания реакции на 1 мас. ч. CaCl₂ берется 31,3 мас.ч. ОСК.

Содержание ПАА в составе менее 1,2 мас. не обеспечивает стабилизированного фазового состава из-за недостаточной вязкости, а более 1,9 мас. технологически нецелесообразно из-за приобретения составом текучести.

Содержание АБС менее 0,2 мас. ухудшает структурно-реологические свойства состава за счет неравномерного распределения частиц твердой фазы в жидкой фазе, а более 0,6 мас. способствует воздухововлечению, что ухудшает прокачиваемость раствора и изоляционный эффект.

По сравнению с составом, описанным в прототипе, стабилизация фазового состава увеличивалась в 4,5-5,0 раза, пенообразование уменьшилось в 2,5-5,0 раза, прочность блокирующего слоя повысилась в 2,5-4,0 раза, а коэффициент восстановления естественной проницаемости пласта остался на прежнем уровне.

Использование: нефтегазодобывающая промышленность и предназначено для временной изоляции пласта при капитальном ремонте. Сущность: состав для временной изоляции пласта содержит, мас.%: полиакриламид 1,2-1,9; хлористый кальций 6-12; отход производства себациновой кислоты 8-16; алкилбензолсульфонат 0,2-0,6 и воду остальное.

Состав для временной изоляции пласта, содержащий водорастворимый полимер, хлористый кальций, неорганическою добавку, алкилбензолсульфонат и воду, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого полимера он содержит полиакриламид, а в качестве неорганической добавки отход производства себациновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиакриламид 1,2 1,9
Хлористый кальций 6 12
Отход производства себациновой кислоты 8 16
Алкилбензолсульфонат 0,2 0,6
Вода Остальноее