ЖИДКОСТЬ-ПЕСКОНОСИТЕЛЬ ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 1997 года по МПК E21B43/25 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к жидкостям-песконосителям на углеводоpодной основе для гидроразрыва пласта.

Известны жидкости на углеводородной основе (керосин, дизельное топливо, нефть и др.), загущенные алюминиевыми солями органических кислот, например октатом алюминия [J. Petrol. Technol. 1980, Febr, p. 217-220]
Недостаток известных составов заключается в том, что при закачке в скважину высоковязких жидкостей наблюдаются большие потери давления в трубах на трение, что вынуждает увеличить мощность насосного оборудования. Кроме того, известные составы не термостабильны, так как при повышенных температурах (более 70^oC) у них резко снижается вязкость, вследствие чего расклинивающий материал неравномерно распределяется по длине образующейся трещины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой жидкости-песконосителю является состав, включающий углеводородную жидкость и нафтенат алюминия (Л.В.Лютин и др. Исследование по технологии получения и изучению физико-химических свойств жидкости для разрыва пласта. М. Труды ВНИИ, вып. 16, 1958, с. 147-155), принимаемый за прототип.

Недостатками известного состава являются недостаточная термостабильность и низкая пескоудерживающая способность.

Целью настоящего изобретения является повышение термостабильности и пескоудерживающей способности жидкости-песконосителя.

Поставленная цель достигается тем, что предложенная жидкость-песконоситель для гидроразрыва пласта, включающая углеводородную жидкость, нафтенат алюминия, содержит дополнительно водорастворимый спирт C₁-C₃ или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.

Нафтенат алюминия 8,8-9,6
Водорастворимый спирт C₁-C₃ или их смесь 19-34
Углеводородная жидкость Остальное
Применение жидкости-песконосителя для гидроразрыва пласта обеспечит интенсификацию текущей добычи нефти и увеличение конечной нефтеотдачи пласта и позволит разрабатывать низкопроницаемые коллекторы, эксплуатация которых без проведения ГРП нерентабельна.

Экономический эффект от проведения ГРП с применением жидкости-песконосителя обуславливается получением дополнительной добычи нефти.

Удельный экономический эффект при обработке одной скважины составляет около 100 тыс. руб. в год.

Сущность изобретения заключается в следующем. В качестве заглушающего момента используется алюминиевая соль нафтеновых кислот общей формулы Al(OH)(OCOR)₂ и Al(OH)₂(OCOR), где R нафтил.

Указанный порошкообразный загущающий агент хорошо растворяется в углеводородах с образованием высокомолекулярных ассоциированных комплексов, приводящих к загущению углеводородов. Однако он не растворим в водорастворимых спиртах, таких как метанол, этанол, изопропанол, которые хорошо смешиваются с углеводородами в любых соотношениях. Растворимость загущающего агента в смесях, включающих углеводород и спирт, ниже чем в углеводородах. При определенных концентрациях загущающего агента и спирта раствор представляет собой гелеобразную суспензию (вязкость 20-100 спз) с достаточной пескоудерживающей способностью (скорость оседания песка менее 3 см/мин) при 20^oC.

При увеличении температуры вязкость загущенной жидкости возрастает, достигая максимума при 70-80^oC, затем уменьшается (см. чертеж).

Повышение вязкости загущенной жидкости с увеличением температуры происходит за счет растворения нерастворимой части загустителя в смеси указанных растворителей и, следовательно, ее дополнительного структурирования. Из чертежа видно, что в отсутствие спирта вязкость загущенной углеводородной жидкости уменьшается с повышением температуры (кривая 1).

Таким образом, термостабильность загущенной жидкости достигается благодаря применению однокомпонентного загущающего агента (нафтената алюминия) и смеси углеводородной жидкости и спирта, причем получение загущенной жидкости проводится в один этап. Кроме того, при закачке жидкости в скважину наблюдается минимальная потеря от трения ввиду незначительной вязкости гелеобразной суспензии при обычной температуре.

Для характеристики предлагаемой загущенной жидкости для гидроразрыва пласта были приготовлены образцы с различным содержанием компонентов. У них были определены динамическая вязкость на реовискозиметре "Реотест-2", пескоудерживающая способность определялась по типу стандартного метода испытания жидкостей для гидроразрыва пласта (рекомендуемая техническая методика для оценки жидкостей для гидравлического разрыва пласта, метод испытания, разработанный Американским институтом нефти, РП 39, июль, 1960).

Результаты испытания приведены в таблице.

Как видно из таблицы, наиболее высокой термостабильностью и пескоудерживающей способностью при 70^oC обладают составы 1-4, 6, 8-9, 12-14, 17-18. Однако составы 4, 6, 12, 17 имеют высокую первоначальную вязкость при 20^oC, что затрудняет их закачку в скважину. Таким образом, у составов 1-3, 8-9, 13-14, 18 с увеличением температуры до 70^oC вязкость, характеризующая термостабильность, и пескоудерживающая способность повышаются.

Пример 1. В стакан емкостью 100 мл наливают 31 мл (24,8 г) нефти Варьеганского месторождения и 19,5 мл (15,6 г) изопропанола. Затем к раствору добавляют навеску 4,25 г нафтената алюминия. Приготовленный состав перемешивают в течение 15 минут до получения однородной гелеобразной суспензии (состав 1 в табл.).

Загущенную жидкость испытывают на пескоудерживающую способность, и измеряется динамическая вязкость при скорости сдвига 437 c^-1 при температуре 20^oC и 70^oC.

Вязкость при 20^oC 103 спз, при 70^oC 446 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC < 3 см/мин, при 70^oC < 3 см/мин.

Пример 2. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 4 г нафтената алюминия, 19,5 мл (15,4 г ) изопропанола и 31 мл (24,8 г) нефти (состав 2).

Вязкость при 20^oC 23 спз, при 70^oC 282 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC < 3 см/мин, при 70^oC < 3 см/мин.

Пример 3. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 3 г нафтената алюминия, 8 мл (6,3 г) изопропанола и 30,7 мл (24,7 г) нефти (состав 3).

Вязкость при 20^oC 103 спз, при 60^oC 95 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC 3 см/мин, при 60^oC < 3 см/мин.

Пример 4. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 3,72 г нафтената алюминия, 11 мл (8,7 г) изопропанола и 31 мл (24,8 г) нефти (состав 4).

Вязкость при 20^oC 194 спз, при 70^oC 336 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC <3 см/мин, при 70^oC < 3 см/мин.

Пример 5. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 3,1 г нафтената алюминия, 16,2 мл (13 г) изопропанола и 25 мл (20 г) нефти (состав 5).

Вязкость при 20^oC 18 спз, при 70^oC 63 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC 5 см/мин, при 70^oC 10 см/мин.

Пример 6. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 4 г нафтената алюминия, 7,8 мл (6,25 г) изопропанола и 39,3 мл (31,4 г) нефти (состав 6).

Вязкость при 20^oC 362 спз, при 70^oC 242 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC < 3 см/мин, при 70^oC < 3 см/мин.

Пример 7. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 4 г нафтената алюминия, 19,5 мл (15,4 г) метанола и 31 мл (24,8 г) нефти (состав 8).

Вязкость при 20^oC 19 спз, при 70^oC 294 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC < 3 см/мин, при 70^oC < 3 см/мин.

Пример 8. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 4 г нафтената алюминия, 19,5 мл (15,4 г) этанола и 31 мл (24,8 г) нефти (состав 13).

Вязкость при 20^oC 21 спз, при 70^oC 270 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC < 3 см/мин, при 70^oC < 3 см/мин.

Пример 9. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 4 г нафтената алюминия, 6,5 мл (5,1 г) этанола, 6,5 мл (5,1 г) метанола, 6,5 мл (5,1 г) изопропанола и 31 мл (24,8 г) нефти (состав 18).

Вязкость при 20^oC 23 спз, при 70^o 252 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC < 3 см/мин, при 70^oC < 3 см/мин.

Пример 10. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 4 г нафтената алюминия, 19,5 мл (15,4 г) изопропанола и 31 мл (24,8 г) гексана.

Вязкость при 20^oC 20 спз, при 70^oC 282 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC < 3 см/мин, при 70^oC < 3 см/мин.

Пример 11. Аналогично примеру 1, приготавливается состав, содержащий 4 г нафтената алюминия, 19,5 мл (15,4 г) изопропанола и 32,6 мл (24,8 г) широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) крупнотоннажный продукт переработки углеводородного конденсата.

Вязкость при 20^oC 19,5 спз, при 70^oC 263 спз.

Скорость оседания песка при 20^oC < 3 см/мин, при 70^oC < 3 см/мин.

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к жидкостям-песконосителям на углеводородной основе для гидроразрыва пласта и способам их получения. Загущенную жидкость, содержащую углеводородную жидкость, загущающий агент - нафтенат алюминия и добавку - водорастворимый спирт, готовят путем перемешивания смеси углеводородной жидкости и спирта, взятых в соотношении 1 : 0,60-0,26, с нафтенатом алюминия до получения гелеобразной суспензии. 1 табл., 1 ил.

Жидкость-песконоситель для гидроразрыва пласта, включающая углеводородную жидкость, нафтенат алюминия, отличающаяся тем, что, с целью повышения термостабильности и пескоудерживающей способности за счет дополнительного структурирования при увеличении температуры, она содержит дополнительно водорастворимый спирт С₁ С₃ или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.

Нафтенат алюминия 8,8 9,6
Водорастворимый спирт С₁ С₃ или их смесь 19 34
Углеводородная жидкость Остальноео