СОСТАВ ДЛЯ БЛОКИРОВАНИЯ ВОДОНОСНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 1999 года по МПК E21B43/32 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к составам для блокирования и ограничения водопритока в скважины и зоны поглощения как в терригенных, так и в карбонатных коллекторах и для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах.

Известны водоизолирующие составы для ограничения водопритоков в скважины, содержащие в качестве наполнителя древесные опилки (а.с. СССР N 1472641, кл. E 21 B 33/138, 1989; а.с. СССР N 1680950, кл. B 21 B 33/138, 1994).

Недостатки составов заключаются в том, что древесные опилки обладают небольшой степенью набухания, практически не обладают упругостью. Указанные физико-механические свойства этого наполнителя приводят в пластовых условиях к механическому нарушению изоляционного экрана и как результат к прорыву пластовых вод.

Особенно низкое качество изоляционных работ будет проявляться в кавернозных и трещиноватых коллекторах, так как при эксплуатации скважин будет происходить выдавливание состава. По этой причине продолжительность эффективной работы изоляционных составов с применением в качестве наполнителя древесных опилок составляет 3-6 месяцев.

Задачей изобретения является повышение эффективности изоляции водопритоков в скважины.

Поставленная задача решается описываемым составом для блокирования водоносных пластов, включающим водорастворимый полимер акрилового ряда, силикат натрия, регулятор гелеобразования наполнитель и воду, который в качестве наполнителя содержит гранулы прессованного древесного материала, например древесной муки или опилок, диаметром 0,1-0,3 мм. Кроме того, прессование гранул проводят при температуре 375-378K, а до прессования гранул древесный материал подвергается термообработке в псевдоожиженном слое при этой же температуре в течение 1-3 часов.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличающимися признаками в заявляемом составе, то есть о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

По объему древесины ее сосуды составляют в среднем 50%. При степени сжатия более 40% происходит сплющивание сосудов и они не восстанавливают свои размеры при пропаривании. Поэтому прессование гранул не следует проводить со степенью сжатия более 40%, так как в водной среде не будет практически происходить набухание древесины. Это в свою очередь значительно снизит эффект от гранулированного наполнителя.

Начальная влажность свежесрубленной древесины составляет более 80%. Экспериментально установлено, что за счет снижения влажности древесины достигается снижение усилия прессования. Сушка образцов древесины с 80% влажностью заканчивается через сутки, а в псевдоожиженном слое на этот процесс требуется всего 1-3 часа.

В табл. 1 приведены значения изменения массы образца древесины березы по отношению к абсолютно сухой древесине после пропитки водой, сушки до постоянной массы при температуре 375-379K и термической обработки при температуре 443K в течение 3 часов.

В результате сушки (термообработки при 375-378K) практически вся влага из древесины удаляется. Потеря массы древесины за продолжительность термообработки (5 часов при 443K) составляет всего 1%, в первую очередь за счет удаления уже химически связанной воды. Таким образом, проводить сушку древесины выше температуры 375-378K экономически невыгодно, так как требуются большие затраты теплоэнергии. Всякая пропитка древесины сопровождается изменением ее объема. В табл. 1 показано изменение объема древесины березы при пропитке, сушке и термообработке. Эти результаты также подтверждают тот факт, что удаление влаги практически заканчивается при температуре 375-378K.

Снижение усилия прессования (снижение энергозатрат) также обеспечивается прогревом древесины. В этом случае достигается наибольшая деформация при сравнительно небольшом увеличении усилий прессования.

В табл. 2 приведены физико-механические свойства натуральной древесины и прессованной древесины различных пород.

Как видно из табл. 2, прессованная древесина имеет прочность в 2-3 раза выше, чем натуральная древесина. Набухание прессованной древесины в 2-4 раза превышает набухание натуральной древесины. Таким образом, использование в качестве наполнителя гранул прессованного древесного материала в 2-4 раза увеличивает так называемые силы разбухания. Это приводит к тому, что при механическом нарушении водоизолирующего экрана, то есть при прорыве пластовых вод, наполнитель интенсивно поглощает воду и разбухает, заполняя образовавшиеся каверны и трещины. За счет этого эффекта восстанавливается водоизолирующий экран и увеличивается срок работы водоизолирующего состава в пластовых условиях до 9-12 месяцев.

Экспериментально также установлено, что диапазон диаметра гранул 0,1-3,0 мм является наиболее приемлемым для осуществления закачки водоизолирующих составов с наполнителем в промысловых условиях. Применение гранул с диаметром менее 0,1 мм и более 3,0 мм часто приводит к нарушению технологии закачки водоизолирующих составов.

Для приготовления составов использовались следующие вещества:
1. Жидкое стекло (ГОСТ 13078-81) - силикат натрия.

2. Гипан - гидролизованный полиакрилонитрил (ТУ 6-01-166-77, ТУ 801-166-74).

3. Гелеобразный полиакриламид (ПАА, ТУ 6-11-1049-76).

4. Натуральные опилки осины, березы, сосны.

5. Прессованные гранулы древесного материала диаметром 0,1-3,0 мм, полученные из опилок и древесной муки (ГОСТ 16361-87).

6. Кислота соляная (ТУ 6-01-714-77).

Составы готовят путем смешения исходных материалов в определенном соотношении.

Эффективность предлагаемого состава исследовали в лабораторных условиях определением объемного расширения затвердевшего состава в воде и расчетом закупоривающего эффекта на моделях пласта с искусственной трещиной.

Анализ результатов исследований (табл. 3) показывает, что состав с наполнителем на основе гранул прессованного древесного материала по сравнению с прототипом повышает закупоривающий эффект на 6,9-12,5%.

В промысловых условиях состав готовят перед применением растворением исходных компонентов в емкости агрегата 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 закачивается в пласт. 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 следующее преимущество применения предлагаемого водоизолирующего состава - повышение надежности изоляции пластовых вод в результате увеличения закупоривающего эффекта. Кроме того, применение гранулированного наполнителя улучшает условия труда - уменьшается запыленность, уменьшаются эксплуатационные затраты - улучшаются условия транспортировки наполнителя, он не слеживается и не промерзает в глыбы, сокращаются потери при погрузочно-разгрузочных работах.

Изобретение может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности для блокирования или ограничения водопритока в скважины и зоны поглощения как в терригенных, так и в карбонатных коллекторах и для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах. Состав для блокирования содержит водорастворимый полимер акрилового рада, силикат натрия, регулятор гелеобразования, наполнитель и воду, в качестве наполнителя он содержит гранулы прессованного древесного материала, например древесной муки или опилок, диаметром 0,1-3,0 мм. Прессование гранул проводят при температуре 375-378К, а до прессования гранул древесный материал подвергается термообработке в псевдоожиженном слое при этой же температуре в течение 1 - 3 ч. Технический результат - повышение эффективности изоляции водопритоков в скважины. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Состав для блокирования водоносных пластов, включающий водорастворимый полимер, силикат натрия, регулятор гелеобразования, наполнитель и воду, отличающийся тем, что он содержит водорастворимый полимер акрилового ряда и в качестве наполнителя гранулы прессованного древесного материала, например древесной муки или опилок, диаметром 0,1 - 3 мм. 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что прессование гранул поводят при температуре 375 - 378 К, а до прессования гранул древесный материал подвергается термообработке в псевдоожиженном слое при этой же температуре в течение 1 - 3 ч.