СОСТАВ ДЛЯ БЛОКИРОВАНИЯ ВОДОНОСНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 1998 года по МПК E21B43/32 E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к составам для блокирования или ограничения водопритоков в скважины и зон поглощения как в терригенных, так и в карбонатных коллекторах, и для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах.

Известны водоизолирующие составы для ограничения водопритоков в скважине, содержащие в качестве наполнителя древесные опилки /авторское свидетельство СССР N 1472641, кл. E 21 B 33/138, 1989 г./.

Наиболее близким из аналогов является состав для блокирования водоносных пластов, содержащий в мас.%: силикат натрия 1,0-7,0; высокомолекулярные водорастворимые производные целлюлозы 3,0-15,0; сульфокислоту - 0,1-2,0; бихромат или хромат 0,2-4,0; наполнитель /опилки/ 1,0-5,0 /авторское свидетельство СССР 1680950, E 21 B 33/138, 1994 г./.

Недостатки составов заключаются в том, что древесные опилки существенно подвержены биохимическому разрушению в пластовых условиях, так как пластовые воды содержат разрушающие бактерии и химические вещества.

Указанные физико-механические свойства этого наполнителя приводят к механическому нарушению изоляционного экрана и, как результат, прорыву пластовых вод.

Особое низкое качество изоляционных работ будет проявляться в кавернозных и трещиноватых породах, так как при эксплуатации будет происходить выдавливание состава. По этой причине продолжительность эффективной работы изоляционных составов составляет 3-6 месяцев.

Задача изобретения - повышение эффективности изоляции водопритоков в скважины.

Поставленная задача решается тем, что состав для блокирования водоносных пластов, включающий силикат натрия, регулятор гелеобразования, воду и древесные опилки, модифицированные суспензией, порошка магния в водорастворимой вязкой жидкости и дополнительно полимер акрилового ряда. Причем, в качестве водорастворимой вязкой жидкости может быть использован глицерин, этиленгликоль и другие, а частицы порошка магния имеют размеры 0,016 мм, массовая доля порошка магния в водорастворимой вязкой жидкости составляет 10-50%.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличающимися признаками в заявленном составе, т. е. в соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Существующие способы не позволяют пропитывать древесину суспензиями на глубину более 0,5 мм, т.е. на глубину сосудов до первой перфорированной перегородки. Тем не менее возможна сквозная пропитка древесины с торца суспензиями. Для этого сжатие древесины поперек волокон, восстановление размеров и последующую пропитку с торца суспензиями осуществляют под давлением, причем сжатие ведут в двух направлениях, взаимно перпендикулярных, на 30-40% от первоначальных размеров, а пропитку - под давлением 4-6 МПа. В рассматриваемом случае сжатие во взаимно перпендикулярных направлениях осуществляется лишь с целью разрушения перфорированных перегородок сосудов.

Пропитку древесины суспензиями ведут следующим образом.

Заготовку древесины прямоугольной формы влажностью 5-15% сжимают в пресс-формах поперек волокон в двух взаимноперпендикулярных направлениях на 60-40%, например, вначале в радиальном направлении, затем в тангенциальном или наоборот. После сжатия в одном направлении на 30-40% размеры древесной заготовки восстанавливают пропариванием в автоклаве под давлением 0,15-0,20 МПа, т. к. при таком давлении пара влажность древесины практически не меняется. Затем заготовку сжимают на 30-40% в другом направлении, после чего вновь восстанавливают первоначальные размеры.

Основными путями проникновения жидкости в древесину являются сосуды, составляющие 50% объема древесины. Сосуды имеют через каждые 0,2 мм перегородки с перфорациями. Перфорации пропускают жидкости, но непроницаемы для суспензий, т.к. их размеры меньше размеров суспендированных частиц. Это не позволяет пропитывать древесину на глубину, большую чем 0,5 мм. В то же время перегородки сосудов обладают большей жесткостью и хрупкостью.

При сжатии древесины поперек волокон на 30-40% в двух взаимно-перпендикулярных направлениях происходит практически полная поломка перфорированных перегородок. После восстановления размеров заготовки древесины ее пропитывают с торца под давлением 4-6 МПа суспензией порошка магния в вязкой жидкости, например глицерине или этиленгликоле.

При степени сжатия менее 30% перегородки разрушаются в малой степени, т. е. разрушаются наиболее хрупкие. При степени сжатия более 40% происходит сплющивание сосудов и они не восстанавливают свои размеры при пропаривании. Поэтому пропитки суспензиями в этих случаях не происходит. При удельном давлении менее 4 МПа развиваемое усилие недостаточно для выдавливания разрушенных перегородок и создания сплошного канала для прохождения суспензии. Поэтому наблюдается лишь медленная фильтрация вязкой жидкости через древесину, а суспендированное вещество остается на торце древесины. При удельном давлении более 6 МПа скорость продвижения суспензии через древесину очень велика и частицы суспендированного вещества не успевают осесть на стенках сосудов и остатках перегородок, поэтому содержание вещества в древесине снижается.

Применяемый магний в виде порошка имеет размеры частиц 0,016-0,4 мм. Это связано с диаметром сосудов древесины. Наиболее применяемая в промышленности древесина имеет следующие средние диаметры средних сосудов, мкм: осина - 50, береза - 70, ясень - 225, дуб - 300.

Дисперсная система, состоящая из глицерина, порошка магния, является устойчивой, так как плотности глицерина и магния соответственно составляют 1,26 и 1,74 г/см³.

Использование древесных опилок, модифицированных суспензий порошка магния, исключает вышеперечисленные отрицательные моменты при водоизоляционных работах. Магний воду разлагает медленно с образованием малорастворимого гидроксида магния. В процессе образования микротрещин в теле водоизоляционного экрана происходит доступ пластовой воды к опилкам, модифицированным суспензией. Первоначально происходит растворение глицерина в пластовой воде и после этого открывается доступ к порошку магния. В связи с тем, что пластовая вода имеет кислый характер (pH 3-6), магний быстро растворяется с выделением водорода и мелкодисперсного гидроксида магния. Продукты реакции магния с пластовой водой /мелкодисперсный гидроксид магния и водород/ интенсивно закупоривают образующиеся микротрещины и, тем самым, восстанавливают водоизоляционный экран, увеличивая срок службы водоизолирующего состава.

Для приготовления составов использовались следующие вещества:
1. Жидкое стекло /ГОСТ 13078-81/;
2. Гипан - гидролизованный полиакрилнитрил /ТУ 6-01-166-77. ТУ 801-166-74/;
3. Гелеобразный ПАА /ТУ 6-11-1049-76/;
4. Древесные опилки, модифицированные суспензией магния в глицерине или этиленгликоле;
5. Кислота соляная /ГОСТ 857-78/.

Состав готовят путем смешения исходных материалов в определенном соотношении.

Эффективность предлагаемого состава исследовали в лабораторных условиях путем расчета закупоривающего эффекта на моделях пласта с искусственной трещиной. Эти результаты представлены в таблице. Анализ результатов показывает, что после воздействия кислой средой на состав, содержащий наполнитель из обычных древесных опилок, закупоривающий эффект снижается на 22-24% в зависимости от состава. При увеличении в суспензии наполнителя порошка магния закупоривающий эффект начинает возрастать. Увеличение массовой доли порошка магния в суспензии более 50% становится нецелесообразным, т.к. закупоривающий эффект практически не возрастает. При массовой доли в суспензии порошка магния менее 10% эффект отведения суспензии магния в древесную основу становится незначительным.

Таким образом, интервал массовой доли порошка магния в суспензии надо считать 10-50%.

В промысловых условиях состав готовят перед применением путем растворения исходных компонентов в емкости в агрегате ЦА-320. Первый агрегат подает водоизолирующий состав в промежуточную емкость, в которую эжектируется струйным насосом наполнитель. Вторым агрегатом ЦА-320 из промежуточной емкости водоизолирующий состав закачивают в скважину. Объем водоизолирующего состава, закачиваемого в пласт, зависит от геолого-физических характеристик объекта закачки и определяется по результатам технико-экономических расчетов.

Таким образом, результатами проведенных исследований установлено преимущество применения предлагаемого водоизолирующего состава - повышение надежности изоляции пластовых вод в результате восстановления закупоривающего эффекта.

Область использования: в нефтегазодобывающей промышленности для блокирования или ограничения водопритока в скважины и зон поглощения как в терригенных, так и в карбонатных коллекторах и выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах. Сущность изобретения: состав содержит водорастворимый полимер акрилового ряда, силикат натрия, регулятор гелеобразования, наполнитель и воду, в качестве наполнителя он содержит древесные опилки, модифицированные суспензией водорастворимой вязкой жидкости, а порошок магния имеет размер частиц 0,016-0,4 мм и содержится в количестве 10-50 мас.%. Технический результат - повышение эффективности изоляции водопритоков в скважины. 3 з.п. ф-лы.

1. Состав для блокирования водоносных пластов, включающий силикат натрия, регулятор гелеобразования, древесные опилки и воду, отличающийся тем, что он содержит древесные опилки, модифицированные суспензией порошка магния в водорастворимой вязкой жидкости, и дополнительно полимер акрилового ряда. 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимой вязкой жидкости он содержит глицерин, этиленгликоль и другие. 3. Состав по п. 1, отличающийся тем, что частицы порошка магния имеют размеры 0,016 - 0,4 мм. 4. Состав по п.1 или 3, отличающийся тем, что массовая доля порошка магния в водорастворимой вязкой жидкости составляет 10 - 50%.