СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПРИТОКА ПЛАСТОВЫХ ВОД Российский патент 1998 года по МПК E21B43/32 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для изоляции притока пластовых вод в скважинах при разработке нефтяных месторождений заводнением с целью увеличения нефтеотдачи пластов.

Известен состав для изоляции притока пластовых вод в скважинах, содержащий жидкое стекло и добавку, в качестве которой используют щелочь [1]. Состав обеспечивает селективность изолирующего действия состава за счет снижения модуля товарного жидкого стекла.

Недостатком способа является низкая эффективность, обусловленная недостаточной прочностью образующегося геля кремниевой кислоты.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является состав, содержащий силикат щелочного металла и соль щелочного металла [2]. Состав для закачки в скважину готовят растворением указанных компонентов в воде и далее используют для изоляции притока пластовых вод. В пластовых условиях за счет взаимодействия ионов кальция и силиката щелочного металла происходит его коагуляция и образование гелеобразной системы, блокирующей водонасыщенные интервалы и зоны пласта.

Основным недостатком состава является низкая эффективность изолирующего действия при его использовании на неоднородных пластах высокой проницаемости, что обусловлено недостаточной механической прочностью образующегося геля кремниевой кислоты.

Задачей предлагаемого технического решения является создание в водонасыщенных интервалах нефтяного пласта прочной, неразмываемой водой изолирующей системы, образующейся в результате закачки специального состава.

Настоящая задача решается путем закачки в пласт изолирующего состава на основе силиката щелочного металла, обладающего повышенной вязкостью и способностью образовывать в пластовых условиях однородную твердеющую гелеобразную массу.

Сущностью предлагаемого изобретения является то, что состав для изоляции притока пластовых вод, содержащий силикат щелочного металла и соль щелочноземельного металла, дополнительно содержит водную суспензию осадка - продукта взаимодействия соли щелочноземельного металла и 1 - 30% от общего объема состава силиката щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Силикат щелочного металла - 2 - 20
Соль щелочноземельного металла - 0,05 - 2
Указанная суспензия - Остальное
При этом в качестве соли щелочноземельного металла используют, например, хлористый кальций или хлористый магний.

Разработанный состав в процессе приготовления и использования обеспечивает протекание следующих процессов.

К некоторому количеству раствора силиката щелочного металла, составляющему часть от запланированного, добавляют раствор соли щелочноземельного металла и перемешивают. К полученному осадку добавляют оставшееся количество силиката щелочного металла и воды, вновь перемешивают и закачивают в пласт. Состав после закачки в пласт проникает в наиболее промытые интервалы коллектора и места прорыва воды. При этом за счет вязкостных свойств состава, обусловленных наличием некоторого количества осадка, создаются предпосылки для перераспределения фильтрационных потоков в пласте и изоляции прорывов воды. В процессе выдержки состава в пласте за счет взаимодействия силиката щелочного металла с осадком силиката щелочноземельного металла, непрореагированным щелочноземельным металлом и диффузии ионов кальция и магния из пластовой воды происходит образование прочного геля кремниевой кислоты. При этом благодаря высокой седиментационной устойчивости осадка силиката щелочноземельного металла нарастание прочности геля происходит по всему объему состава.

Существенными отличительными признаками разработанного состава являются:
1. Дополнительное введение в состав водной суспензии осадка - продукта взаимодействия соли щелочноземельного металла и 1 - 30% от общего объема состава силиката щелочного металла. Введение такой добавки способствует регулированию вязкостных свойств состава и обеспечивает протекание процесса гелеобразования по всему объему состава в пластовых условиях и увеличение его прочности. Это достигается за счет химической активности осадка, непрореагировавшей доли соли щелочноземельного металла и пластовой минерализованной воды.

2. Соотношение компонентов в составе. Выбранное соотношение компонентов в составе, мас.%:
Силикат щелочного металла - 2 - 20
Соль щелочноземельного металла - 0,05 - 2
Указанная суспензия - Остальное
позволяет регулировать время гелеобразования и обеспечивает формирование системы с высокими изолирующими свойствами.

3. Использование в качестве соли щелочноземельного металла, например хлористого кальция или хлористого магния. Указанные соединения обладают высокой растворимостью в воде различной минерализации, используемой для приготовления состава, и обеспечивают регулируемое протекание процесса гелеобразования в растворе силиката щелочного металла в различных пластовых условиях.

Состав готовят следующим образом. Например, берут 3,0 мл жидкого стекла (40%-ный раствор силиката натрия) и помещают в стакан. Затем разбавляют раствор добавлением 5 мл воды, приливают 7,5 мл 5%-ного раствора хлористого кальция и после образования осадка интенсивно перемешивают. К полученной суспензии добавляют 17 мл жидкого стекла и далее минерализованную воду (концентрация солей 9 г/л) до объема 72 мл. После перемешивания получают однородный устойчивый состав со следующим содержанием компонентов, мас.%: силикат натрия - 10; хлористый кальций - 0,6; суспензия осадка в воде - остальное. Состав используют в опыте N 5 (пример 1). Аналогичным образом готовят составы с другим содержанием компонентов.

Для приготовления состава используют следующие реагенты и вещества, их содержащие: метасиликат натрия, раствор силиката натрия (жидкое стекло), кальций хлористый, кальций азотнокислый, магний хлористый, вода пресная, вода техническая, вода подтоварная.

Эффективность разработанного и известного составов определяли в лабораторных условиях путем исследования в процессах вытеснения нефти из неоднородной модели пласта и оценивали по изменению скорости фильтрации через высокопроницаемый пропласток и приросту коэффициента вытеснения нефти.

Исследование процессов фильтрации жидкости через неоднородную модель пласта проводили на установке, сконструированной на базе стандартной установки типа УИПК. Установка позволяет поддерживать необходимые давление и температуру, а также контролировать расход воды и нефти.

В качестве модели пласта использовали две стальные колонки длиной 60 см и диаметром 3,7 см, заполненные дезинтегрированным керном и имитирующие пропластки различной проницаемости Мамонтовского месторождения Западной Сибири. Проницаемость колонок варьировали от 251 до 967 мД, соотношение проницаемостей в модели составило 3,2 - 4,7. Подготовку модели пласта и жидкостей к экспериментам проводили в соответствии с СТП 0148070-013-91 "Методика проведения лабораторных исследований по вытеснению нефти реагентами".

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. Определение эффективности изолирующего действия и коэффициента нефтевытеснения.

Модель пласта насыщают водой с общей минерализацией 18 г/л (суммарное содержание солей кальция и магния 3 г/л), а затем нефтью Мамонтовского месторождения. После насыщения модели рассчитывают коэффициент нефтенасыщенности. Далее колонки термостатируют при пластовой температуре и вытесняют нефть минерализованной водой до 100%-ного обводнения извлекаемой жидкости. По окончании замеряют скорость фильтрации воды через высокопроницаемый пропласток и прекращают закачку воды. Затем на выход из модели пласта закачивают разработанный или известный составы объемом 20% V_пор. После этого фильтрацию жидкости прекращают и оставляют модель на реагирование на 6-16 ч. Далее закачку минерализованной воды на вход в модель пласта возобновляют в прежнем режиме. После стабилизации потоков жидкостей в колонках замеряют скорость фильтрации через высокопроницаемый пропласток и рассчитывают прирост коэффициента нефтевытеснения.

Результаты опытов представлены в табл. 1.

Опыты 1 и 7 соответствуют запредельным соотношениям компонентов в предлагаемом составе. Опыт 8 проведен с составом по прототипу.

При запредельных значениях концентраций компонентов состав недостаточно эффективен. При низких концентрациях компонентов (опыт 1) не образуется устойчивый однородный гель, а при высоких (опыт 7) наблюдается частичная кольматация низкопроницаемого пропластка, что сопровождается снижением прироста коэффициента нефтевытеснения.

При выбранных соотношениях компонентов в составе (опыты 2-6) скорость фильтрации воды через высокопроницаемый пропласток становится значительно меньше 10% от первоначальной, что приводит к перераспределению фильтрационных потоков в модели и приросту коэффициента нефтевытеснения за счет извлечения нефти из низкопроницаемого пропластка. Использование состава по прототипу в условиях проведения опытов малоэффективно, т.к. изолирующий гель недостаточно устойчив и размывается водой.

На практике состав используют следующим образом. По данным геолого-физических исследований оценивают текущее состояние прискважинной зоны пласта в интервале перфорации и определяют характер прорыва воды. Далее оценивают объем закачиваемого состава для проникновения его на глубину 5 - 10 м от ствола скважины и кольматации интервала, по которому происходит прорыв. Затем готовят изолирующий состав путем смешения части раствора силиката щелочного металла и раствора соли щелочноземельного металла, перемешивания и последующего добавления оставшегося количества силиката. Полученную суспензию с помощью насосного агрегата закачивают в скважину, продавливают в пласт и оставляют на реагирование на 6 - 24 ч. Далее скважину запускают в работу.

Таким образом, использование предлагаемого состава позволяет добиться эффективной изоляции притока пластовых вод путем закупорки высокопроницаемых водопромытых интервалов пласта и подключить к разработке застойные и слабодренируемые зоны пласта.

Источники информации:
1. Авторское свиддетельство СССР N 1154438, кл. E 21 B 43/32, 1985.

2. Патент США N 3530937, кл. E 21 21 B 43/32, 1970 (прототип).

Настоящее изобретение может найти применение в нефтедобывающей промышленности. Технический результат - создание в водонасыщенных интервалах нефтяного пласта прочной неразмываемой водой изолирующей системы. Состав для изоляции притока пластовых вод содержит силикат щелочного металла 2 - 20 мас. %, соль щелочноземельного металла 0,05 - 2 мас.%, суспензию осадка - продукта взаимодействия соли щелочноземельного металла и 1 - 30% общего объема состава щелочного металла - остальное. При этом в качестве соли щелочноземельного металла используют, например, хлористый кальций или хлористый магний. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

\ \ \ 1 1. Состав для изоляции притока пластовых вод, содержащий силикат щелочного металла и соль щелочноземельного металла, отличающийся тем, что он дополнительно содержит водную суспензию осадка - продукта взаимодействия соли щелочноземельного металла и 1 - 30% от общего объема состава силиката щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: \\\3 Силикат щелочного металла \\\7 2 - 20 \\\3 Соль щелочноземельного металла \\\7 0,05 - 2 \\\3 Указанная суспензия \\\7 Остальное \\\2 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли щелочноземельного металла используют, например, хлористый кальций или хлористый магний.