ГЕЛЕОБРАЗУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВЫРАБОТКИ ОБВОДНЕННЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 1998 года по МПК E21B43/32 E21B43/22 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к гелеобразующим композициям, применяемым для повышения выработки обводненных продуктивных пластов путем закачки композиции как в нагнетательные скважины для регулирования процесса заводнения неоднородных по проницаемости пластов, так и в добывающие скважины при проведении водоизоляционных работ.

Известен гелеобразующий состав для изоляции пластов, содержащий силикат натрия и соляную кислоту (Повышение эффективности работы водонагнетательных скважин - обзорная информация, серия: Нефтепромысловое дело, вып. 22 (46), М., 1982, с. 16 - 20).

Недостатком данного состава является его низкая эффективность применения в связи с тем, что состав не обладает стабильным значением времени гелеобразования при незначительном изменении соотношения компонентов (pH состава).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гелеобразующая композиция, содержащая спирт, раствор органического силиката и воду, применяемая в способе ограничения водопритока в нефтяные скважины (Патент США 4417623, кл. E 21 B 33/138, опубл. 1983).

Недостатком данной композиции является ее низкая эффективность изоляции воды, связанная с отсутствием времени гелеобразования (гель образуется сразу при смешении компонентов композиции) и низкими структурно-механическими свойствами образующих гелей.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции воды и регулирования процесса заводнения неоднородных по проницаемости пластов за счет создания композиции с оптимальным значением времени гелеобразования и высокими структурно-механическими свойствами гелей.

Поставленная цель достигается тем, что заявляемая гелеобразующая композиция для повышения выработки обводненных пластов содержит раствор силиката и спирта, новым в ней является то, что в качестве раствора силиката композиция содержит высокомодульное жидкое стекло с содержанием диоксида кремния от 100 до 370 г/л, а в качестве спирта - отходы производства осушки и очистки нефтяного газа при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высокомодульное жидкое стекло с содержанием диоксида кремния от 100 до 3710 г/л - 70 - 90
Отходы производства осушки и очистки нефтяного газа - 10 - 30
Высокомодульное жидкое стекло - водный раствор силиката натрия, по внешнему виду - раствор от прозрачного до сероватого цвета с кинематической вязкостью не более 10 сСт, pH от 9,5 до 10,5, с модулем (молярным отношением диоксида кремния к окиси натрия) 50, выпускается по ТУ 2145-014-13002528-94. Отходы производства осушки и очистки нефтяного газа - многотоннажные отходы газоперерабатывающих заводов, по внешнему виду - темно-коричневая жидкость плотностью 1,116 - 1,119 г/см³, хорошо растворимая в воде. Отходы состоят из следующих компонентов, мас.%:
Диэтиленгликоль - 70 - 80
Моноэтаноламин - 15 - 21
Вода - 5 - 9
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая гелеобразующая композиция отличается тем, что в качестве раствора силиката она содержит высокомодульное жидкое стекло, а в качестве спирта - отходы производства осушки и очистки нефтяного газа. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Применение указанных выше компонентов гелеобразующей композиции и их оптимальное соотношение являются новыми существенными признаками, которые связаны с новым техническим свойством, достигаемым при использовании предлагаемой композиции, а именно наличие у композиции оптимального значения времени гелеобразования и высокие структурно-механические свойства образующихся гелей, что обеспечивает высокую эффективность применения гелеобразующей композиции для повышения выработки обводненных продуктивных пластов.

Обоснование существенных признаков заявляемого технического решения проводили путем исследования кинетики гелеобразования композиции, определения времени гелеобразования и структурно-механических параметров образующихся гелей. Кинетику гелеобразования оценивали периодическим измерением эффективной вязкости композиции через определенные промежутки времени. Время гелеобразования определяли интервалом времени от момента смешения компонентов до момента потери текучести композиции и образования объемной структуры геля. Структурно-механические свойства гелей оценивали значением сдвиговой прочности гелей при скорости сдвига 1,5e-1. Исследования проводили на ротационных вискозиметрах "Полимер РПЭ-1М" и "Реотест-2". Гелеобразующую композицию готовят следующим образом. Предварительно жидкое стекло разбавляют водой до необходимой концентрации, определяемой по плотности раствора. В раствор жидкого стекла при перемешивании добавляют расчетное количество отходов производства осушки и очистки нефтяного газа.

Предварительно проведены исследования с использованием низкомодульного жидкого стекла с модулем 2,6 - 3,3, производимого по ТУ 2145-017-13002578-94. Полученные результаты показали, что гелеобразующие композиции на основе низкомодульного жидкого стекла при любых соотношениях компонентов не обладают временем гелеобразования, т.е. гели образуются сразу при смешении компонентов, поэтому дальнейшие исследования проведены с использованием высокомодульного жидкого стекла с модулем 50.

Кинетика гелеобразования композиции на основе высокомодульного жидкого стекла с содержанием диоксида кремния 370 г/л и различным соотношением жидкого стекла и отходов производства осушки и очистки нефтяного газа представлена на чертеже, где кривая 1 соответствует соотношению жидкое стекло/отходы, мас. %: 83/17, кривая 2 - 85/15, кривая 3 - 91/9. Характерные кривые гелеобразования показывают, что предлагаемая композиция имеет определенный период времени, при котором не происходит значительного изменения вязкости, т.е. время гелеобразования.

Результаты исследования зависимости времени гелеобразования от соотношения компонентов и содержания диоксида кремния представлены в табл.1. Оптимальным временем выработки обводненных пластов, по мнению авторов, является интервал времени от 10 ч до 10 сут. Из табл.1 видно, что композиция обладает оптимальным временем гелеобразования - при содержании:
Диоксида кремния, г/л: - Концентрация отходов,%:
370 - 6 - 14
180 - 10 - 20
120 - 10 - 30
100 - 10 - 30
80 - 18 - 30
Гелеобразующая композиция по прототипу при любых соотношениях компонентов не обладает временем гелеобразования, т.к. гель образуется сразу при смешении компонентов композиции.

Результаты исследований структурно-механических свойств гелей представлены в табл.2.

Из таблицы 2 следует, что предлагаемая композиция образует гели с высокими структурно-механическими свойствами, а именно с величиной сдвиговой прочности более 100 Па, при содержании диоксида кремния от 100 до 370 г/л и концентрации отходов 10 - 30%. Гели, образующиеся из композиции по прототипу, обладают высокими структурно-механическими свойствами (см. табл.2).

В результате проведенных исследований с учетом оптимального времени гелеобразования и высоких структурно-механических свойств гелей предлагаемая композиция должна содержать высокомодульное жидкое стекло с содержанием диоксида кремния от 100 до 370 г/л при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Высокомодульное жидкое стекло с содержанием диоксида кремния от 100 до 370 г/л - 70 - 90
Отходы производства осушки и очистки нефтяного газа - 10 - 30
Применение предлагаемой гелеобразующей композиции в нефтепромысловой практике позволит значительно увеличить эффективность проведения ремонтно-изоляционных работ и повысить нефтеотдачу неоднородных по проницаемости продуктивных пластов. В 1996 году планируется проведение опытно-промышленного испытания предлагаемой композиции.

Гелеобразующая композиция содержит в качестве раствора силиката высокомодульное жидкое стекло с содержанием диоксида кремния от 100 до 370 г/л, а в качестве спирта - отходы производства осушки и очистки нефтяного газа при следующем содержании компонентов, мас.%: высокомодульное жидкое стекло с содержанием диоксида кремния от 100 до 370 г/л 70 - 90, отходы производства осушки и очистки нефтяного газа 10 - 30. 2 табл., 1 ил.

Гелеобразующая композиция для повышения выработки обводненных пластов, содержащая раствор силиката и спирт, отличающаяся тем, что в качестве раствора силиката она содержит высокомодульное жидкое стекло с содержанием диоксида кремния 100 - 370 г/л, а в качестве спирта - отходы производства осушки и очистки нефтяного газа при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Высокомодульное жидкое стекло с содержанием диоксида кремния 100 - 370 г/л - 70 - 90
Отходы производства осушки и очистки нефтяного газа - 10 - 302