ГЕЛЕОБРАЗУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ФРОНТА ЗАВОДНЕНИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА Российский патент 1998 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к гелеобразующим композициям для регулирования разработки нефтяных месторождений.

Известен состав "Полимерный буровой раствор", содержащий эфир целлюлозы, неорганическую соль трехвалентного хрома и воду [1]. После смешения этих компонентов образуется гель при pH = 10-11. Основной недостаток этого состава в том, что полученный гель имеет низкие прочностные свойства (сдвиговая прочность геля при скорости сдвига 1,5 с^-1 менее 100 Па). Кроме того, соли хрома токсичны.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гелеобразующая композиция для регулирования фронта заводнения продуктивного пласта [2] , содержащая оксиэтилцеллюлозу 0,5-1,0%, гидрохинон 0,05-0,1%, хлорное железо 0,05-0,1%, щелочь в количестве, обеспечивающем pH композиции, равное 6-8. Недостатком композиции является низкая эффективность состава в связи с недостаточно высокими прочностными характеристиками геля.

Кроме того, известные гелеобразующие композиции в качестве растворителя содержат только пресную воду, а в водах хлоркальциевого типа образование геля не происходит.

Задачей изобретения является повышение прочности геля.

Поставленная задача достигается тем, что гелеобразующая композиция для регулирования фронта заводнения продуктивного пласта содержит оксиэтилцеллюлозу, хлорное железо, сшивающий агент и растворитель (воду). Новым является то, что она содержит в качестве сшивающего агента уротропин, а в качестве растворителя - воду хлоркальциевого типа с минерализацией 0,001-180, г/л, с плотностью 1,00-1,125 г/см³, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксиэтилцеллюлоза - 0,5-1,0
Хлорное железо - 0,03-1,5
Уротропин - 0,05-0,5
Вода хлоркальциевого типа с минерализацией от 0,001 до 180 г/л с плотностью 1,00 - 1,125 г/см³ - Остальное
В предлагаемом составе благодаря присутствию сшивающего агента уротропина происходит сшивка оксиэтильных звеньев молекул оксиэтилцеллюлозы как в пресной, так и в минерализованной водах. Кроме того, образующийся гель, в котором связующими центрами сшивки являются также ионы солей, входящих в состав воды хлоркальциевого типа (представляющая собой комплекс солей на основе ионов CI^-, SO2-4

В результате проведенного анализа можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия", так как заявляемое техническое решение имеет, кроме известных существенных признаков, новые признаки (композиции содержат в качестве сшивающего агента - уротропин и воду хлоркальциевого типа с минерализацией 0,001-180 г/л), соотношением компонентов в композиции которые связаны с новым свойством, достигаемым при использовании - образующиеся гели обладают повышенными прочностными свойствами.

Обоснование существенных признаков заявляемого технического решения проводилось путем исследования кинетики гелеобразования композиции, приготовленной на различных водах. Гелеобразующую композицию готовят следующим образом.

Оксиэтилцеллюлозу при перемешивании растворяют в воде (пресной или минерализованной) в течение 1,0-1,5 ч. К полученному раствору добавляют уротропин и растворяют при перемешивании в течение 10-15 мин, затем добавляют хлорное железо и растворяют при перемешивании в течение 10-15 мин.

В качестве оксиэтилцеллюлозы использовались оксиэтилцеллюлоза отечественного производства (ТУ 6-55-221-1407-95) и оксиэтилцеллюлоза марки Tyloze EHH (ФРГ), в качестве хлорного железа - хлорное железо (ГОСТ III-59-76), в качестве сшивающего агента - уротропин, в качестве растворителя - пресная вода или сточная минерализованная, используемая для заводнения продуктивных пластов на нефтяных месторождениях. Сточная вода является водой хлоркальциевого типа с широким диапазоном общей минерализации, так как она готовится путем смешения пластовой девонской воды хлоркальциевого типа с пресной. В исследованиях учитывалось общее содержание в воде солей (общая минерализация воды). Исследование кинетики гелеобразования проводилось на ротационном вискозиметре "Реотест-2" путем измерения эффективной вязкости при скорости сдвига 0,5 с^-1 через определенные интервалы времени. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Из табл. 1 следует, что гелеобразующая композиция обладает следующим оптимальным составом: мас.% оксиэтилцеллюлоза 0,5-1,0, уротропин 0,05-0,5, хлорное железо 0,03-1,5, вода хлоркальциевого типа с минерализацией 0,001-180 г/л остальное (составы 1, 2, 5-11, 18-21, 24, 25, 30-36, 46-49, 53-57).

Такая композиция имеет оптимальный период гелеобразования от 1 до 5 сут.

При исключении из композиции одного из компонентов - уротропина или хлорного железа (составы 15, 16, 26, 27) композиции не обладает способностью к гелеобразованию. Поэтому необходимо совместное присутствие в композиции уротропина и хлорного железа.

При содержании в композиции уротропина менее 0,05 мас.% композиция не обладает способностью к гелеобразованию (состав 17). Увеличение содержания в композиции уротропина более 0,5 мас.% нецелесообразно, так как оно не приводит к улучшению качества образующихся гелей (состав 59).

Композиция с содержанием хлорного железа менее 0,03 мас.% не обладает способностью к гелеобразованию, а с содержанием более 1,5% не приводит к улучшению качества образующихся гелей (составы 3, 4, 29, 43).

Композиция с содержанием оксиэтилцеллюлозы менее 0,5 мас.% не обладает способностью к гелеобразованию (составы 38, 50) или имеет невысокие вязкостные параметры (составы 12, 37), а композиция с содержанием оксиэтилцеллюлозы более 1,0 мас.% использовать нецелесообразно с экономической точки зрения, а также с технологической, так как она имеет большую исходную вязкость (вязкость 1,1%-ного раствора оксиэтилцеллюлозы более 0,5-Па•с) (составы 52, 58). Композиция обладает оптимальным содержанием солей от 0,001 до 180 г/л (составы 1, 2, 5-11, 18-21, 24, 25, 30-36, 46-49, 53-57).

Композиции, приготовленные на воде с минерализацией более 180 г/л образуют гели с высокой прочностью, однако они имеют малый индукционный период гелеобразования (составы 64-67).

Для сравнения кинетики гелеобразования в таблице приведены составы гелеобразующей композиции на основе оксиэтилцеллюлозы, хлорного железа, гидрохинона и воды, описанные в известной композиции (составы 41, 42, 62, 63).

Композиции, приготовленные на воде хлоркальциевого типа с минерализацией 0,001-180 г/л, с содержанием оксиэтилцеллюлозы менее 0,5%, хлорного железа менее 0,03%, уротропина менее 0,05%, не обладают способностью к гелеобразованию (составы 28, 60).

Композиции, приготовленные на воде хлоркальциевого типа с минерализацией 0,001-180 г/л, с содержанием оксиэтилцеллюлозы более 1,0%, хлорного железа более 1,5%, уротропина более 0,5%, образуют гели с высокой прочностью, однако они имеют индукционный период гелеобразования не более 27 ч, что явно недостаточно для успешного их применения в промысловых условиях для регулирования фронта заводнениям нефтяных пластов (составы 40, 61).

Исследования прочностных свойств гелей проведены на вискозиметре "Реотест-2". Методика измерения сдвиговой прочности: гелеобразующую композицию заливали в цилиндровое измерительное устройство вискозиметра, оставляли композицию на гелеобразование (на 3 сут), затем производилось измерение сдвиговой прочности геля при скорости сдвига 1,5 с^-1/
Результаты исследований представлены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что композиции на воде хлоркальциевого типа с минерализацией 0,001-180 г/л образуют гели с высокими прочностными характеристиками (прочность гелей 120-600 Па). Для сравнения проведены опыты с составом - аналогом (а.с. 1587986). Результаты измерений показывают, что гель образующийся из состава-аналога имеет незначительные прочностные характеристики (80 - 100 Па).

Применение гелеобразующией композиции на основе оксиэтилцеллюлозы, уротропина и хлорного железа для регулирования заводнения продуктивного пласта и изоляции водопритоков добывающих скважинах позволяет увеличить коэффициент охвата пласта заводнением, что в свою очередь обеспечит повышение нефтеотдачи пласта.

Гелеобразующая композиция предназначена для повышения нефтеотдачи 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. Композиция содержит оксиэтилцеллюлозу, хлорное железо, сшивающий агент и воду. Новым является то, что в качестве сшивающего агента она содержит уротропин, а в качестве растворителя - воду хлоркальциевого типа с минерализацией от 0,001 до 180 г/л, плотностью 1,000- 1,125 г/см³ при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксиэтилцеллюлоза 0,5-1,0, хлорное железо 0,03-1,5, уротропин 0,05-0,5, вода хлоркальциевого типа с минерализацией от 0,001 до 180 г/л с плотностью 1,00 - 1,125 г/см³ остальное. Применение гелеобразующей композиции на основе оксиэтилцеллюлозы, уротропина и хлорного железа для регулирования заводнения продуктивного пласта и изоляции водопритоков в добывающих скважинах позволяет увеличить коэффициент охвата пласта заводнением, что в свою очередь обеспечит повышение нефтеотдачи пласта. 2 табл.

Гелеобразующая композиция для регулирования фронта заводнения продуктивного пласта, содержащая оксиэтилцелллюлозу, хлорное железо, сшивающий агент и растворитель, отличающийся тем, что в качестве сшивающего агента она содержит уротропин, а в качестве растворителя - воду хлоркальциевого типа с минерализацией от 0,001 до 180 г/л с плотностью 1,00 - 1,125 г/см³ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксиэтилцеллюлоза - 0,5 - 1,0
Хлорное железо - 0,03 - 1,5
Уротропин - 0,05 - 0,5
Вода хлоркальциевого типа с минерализацией от 0,001 до 180 г/л с плотностью 1,00 - 1,025 г/см³ - Остальноеи