СОСТАВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВЫХ ВОД В СКВАЖИНЕ Российский патент 1999 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для изоляции зон поглощения или ограничения водопритока в процессе бурения и ремонта скважин, для создания водонепроницаемого экрана при разобщении водонасыщенных и нефтегазонасыщенных пластов, ликвидации заколонных перетоков и выравнивания профилей приемистости нагнетательных скважин, а также для снижения проницаемости фильтрационной корки и зоны кольматации перед цементированием ствола скважины.

Известен осадко- и гелеобразующий состав для изоляции водопритока и выравнивания профиля приемистости пласта, содержащий акриловый полимер (гивпан), силикат натрия (жидкое стекло), хлористый кальций и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: гивпан - 1,0-5,0; силикат натрия - 0,33-3,0; хлористый кальций - 2,0-5,0; вода - остальное (см., например. Патент РФ N 2064571, кл. E 21 B 33/138, от 1994 г.).

Недостатком известного состава являются его низкая водоизолирующая способность в неоднородных по проницаемости пластах, низкая адгезия образующегося осадка к породам пласта. Это объясняется тем, что акриловый полимер (гивпан) мгновенно коагулирует в высокоминерализованной воде, образуя осадки, и при проведении изоляционных работ состав в первую очередь проникает по высокопроницаемым каналам пласта, оставляя неизолированными мелкие поры и трещины с более высоким фильтрационным сопротивлением. Образующиеся осадки закупоривают сужение каналов при нагнетании состава в пласт, но при выравнивании давлений осадки под действием гравитационных сил способны опускаться в более широкую часть каналов, снижая изоляционный эффект. Технология использования известного состава предусматривает закачку компонентов состава в изолируемый пласт отдельными чередующимися пачками, которые нельзя смешивать предварительно в стволе скважины, что также снижает технологичность состава, а в некоторых геолого-технических условиях, например при протяженном интервале перфорации, делает процесс изоляции неуправляемым. В то же время, технология применения состава исключает селективность изоляции.

Кроме того, для приготовления известного состава используют в основном жидкие компоненты (полимер, жидкое стекло - силикат натрия), что делает этот состав нетехнологичным, особенно в зимнее время.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является вязкопластичный состав для изоляции пластовых вод в скважине, содержащий гипан, силикат натрия и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: гипан - 3,0-10,0; силикат натрия - 10-30; вода-остальное ( см., например, Авт. свид. N 1329240, кл. E 21 B 33/138, от 1985 г. Этому составу также присущи вышеуказанные недостатки. Так, состав проявляет изолирующие свойства только при смешении с высокоминерализованной пластовой водой, содержащей поливалентные ионы металлов, при этом осадок образуется сразу же после контакта с солями кальция, магния и др., что затрудняет проведение изоляционных работ в пласте. Кроме того, высокое содержание ингредиентов в известном составе повышает его стоимость.

Целью предлагаемого изобретения является повышение его изолирующей способности в условиях неоднородных по проницаемости водо- и нефтегазонасыщенных коллекторов при наличии пластовых вод разной степени минерализации.

Дополнительной целью является повышение технологичности состава и снижение его стоимости за счет использования порошкообразных продуктов при общем снижении расхода состава для проведения изоляционных работ и уменьшении содержания компонентов в составе.

Поставленная цель достигается тем, что известный состав для изоляции пластовых вод в скважине, содержащий силикат натрия, полимер и воду, дополнительно содержит продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот, содержащий не менее 30% сухого остатка, не менее 1,7 мг-экв/л натриевых мыл синтетических жирных кислот и не более 1,0% свободной щелочи из расчета на сухой остаток, в качестве силиката натрия состав содержит метасиликат натрия при соотношении в нем Na₂O: SiO₂ ≈ 1,0, а в качестве полимера -оксиэтилцеллюлозу (ОЭЦ), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Метасиликат натрия - 4,01-40,0
Указанный продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот (в пересчете на активную основу) - 0,5 - 3,0
Оксиэтилцеллюлоза - 0,1-0,45
Вода - Остальное
Повышение изолирующих свойств заявляемого состава объясняется, на наш взгляд, следующим. Введение солестойкого полимера - ОЭЦ предотвращает мгновенное выпадение осадка при взаимодействии реагентов с пластовой водой, дополнительный ввод в состав добавки-продукта на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот, обеспечивает образование объемного осадка не только в присутствии солей поливалентных металлов, но и солей натрия и калия. При заявляемом сочетании реагентов и их соотношении компонентов обеспечивается сохранение вязкости состава в высокоминерализованной пластовой воде и образование более объемного гелеобразного осадка в пластовой воде любой минерализации. За счет этого при поступлении высоковязкого состава в пласт проницаемость фильтрационных каналов быстро снижается, увеличивается фильтрационное сопротивление высокопроницаемых каналов и в результате изоляционный состав одновременно проникает и в более мелкие каналы. Это приводит к увеличению охвата пласта изоляционным составом при меньшем расходе состава.

Для приготовления заявляемого состава в лабораторных условиях использованы следующие вещества:
1. Оксиэтилцеллюлоза марки TYLOSE EHM фирмы "Hoechst";
2. Продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот, ТУ 84-07509103.454-96; выпускается под торговой маркой "Водоэмульсионный концентрат ЭМКО" в качестве смазочно-охлаждающей жидкости.

3. Метасиликат натрия, ТУ 6-18-161-82, производство ПО "Сода", г. Березники.

Предлагаемый состав готовят путем предварительного растворения ЭМКО в воде и ввода в этот раствор метасиликата натрия и ОЭЦ. Полученную смесь перемешивают.

Нижний предел концентрации компонентов определяется низким эффектом изоляции при содержании ОЭЦ менее 0,1% и метасиликата натрия менее 4%. Верхний предел концентрации определяется высокой вязкостью получаемого состава, затрудняющей продавку композиции в пласт.

Для оценки изолирующих свойств состава были выполнены сравнительные исследования на моделях насыпных образцов, насыщенных водами различной минерализации. Методика исследований включала определение водопроницаемости образца до и после закачки составов.

Керновый материал после удаления нефти и высушивания измельчали, просеивали, отбирая две песчаные фракции с размерами 1-2 мм и 0,25-1,0 мм. Полученные фракции тщательно смешивали в соотношении 9:1. Песчаный материал набивали в стеклянную колонку длиной 0,32 м и диаметром 0,02 м, добиваясь равномерного уплотнения. Сначала через модель фильтровали пластовую воду и определяли скорость ее фильтрации в м³/ч (проницаемость по воде K₁). Фильтрацию воды осуществляли при постоянном давлении, равном 1,0 м вод.ст. Затем в модель закачивали состав.

После завершения закачки состава колонку оставляли на реакцию на 3 ч. Затем осуществляли фильтрацию пластовой воды в обратном направлении и определяли проницаемость K₂ после воздействия. По отношению K₁/K₂ судили об изолирующих свойствах состава. Аналогично проводили эксперимент с известными по прототипу и аналогу составами.

Данные о водоизолирующих свойствах предлагаемого и известных составов приведены в таблице 1.

Результаты исследований свидетельствуют о сравнительно высокой эффективности изоляции пластовых вод предлагаемым составом и превосходстве предлагаемого состава по водоизолирующим свойствам над прототипом и аналогом. Так, после обработки пористой среды заявляемым составом проницаемость снизилась в 420-1354 раза, в то время как при использовании состава по прототипу проницаемость снизилась в 25,6 раза, а при использовании состава по аналогу - в 20,3 раза.

Определение эффективности использования заявляемого состава для дополнительной изоляции кольматационного экрана и фильтрационной корки перед цементированием проводили по следующей методике.

На фильтр-прессе фирмы OFI формировали фильтрационную корку бурового раствора в динамических условиях (n_c=600 об/мин) при Δ P=0,2 МПа в течение 30 минут. Через сформированную корку фильтровали предлагаемый состав в статических условиях при Δ P=0,2 МПа в течение 30 минут. Затем фильтровали тампонажный состав в динамических условиях (n_c=100 об/мин) при Δ P=0,7 МПа в течение 30 минут.

Порядок исследований был следующим.

При подготовке прибора к работе в камеру вкладывалась металлическая сетка и 2 бумажных фильтра "синяя лента". Буровой раствор готовился в объеме, достаточном для заполнения камеры (~ 400 мл) и заливался в камеру. Крышка прибора закрывалась и подавалось давление -0,2 МПа. Раствор выдерживался при этом давлении в течение 30 минут с постоянным перемешиванием. Затем давление сбрасывалось, крышка прибора снималась и остатки раствора сливались в приготовленные емкости. Прибор не разбирался. Затем в камеру заливался необходимый объем изоляционного состава и выдерживался при давлении 0,2 МПа в течение 30 минут без перемешивания. После этого состав сливался и заливался цементный раствор. При давлении 0,7 МПа в течение 30 минут с перемешиванием определялась динамика фильтрации цементного раствора.

По изменению объема фильтрата цементного раствора до обработки фильтрационной корки заявляемым составом и после обработки судили о снижении проницаемости зоны кольматации и повышении устойчивости к воздействию фильтрата цементного раствора. Результаты исследований приведены в таблице 2.

По результатам исследований отмечено, что проницаемость фильтрационной корки бурового раствора после обработки предлагаемым составом существенно снижается по сравнению с прототипом и аналогом. Так, после обработки пористой среды заявляемым составом проницаемость снизилась в 6,1-11,1 раз, в то время как при использовании состава по прототипу проницаемость снизилась в 2,5 раза, а при использовании состава по аналогу-в 2,8 раз.

Технология изоляции пластовых вод в скважинах заявляемым составом не отличается от общеизвестной. При попадании в обводненный пласт и смешении его с пластовой водой, содержащей ионы одно- и поливалентных металлов, происходит образование гелеобразных, аморфных и кристаллических осадков, которые имеют высокую адгезию к поверхности породы и меняют фазовую проницаемость водоносного пласта. В нефтенасыщенных интервалах тампонирующая масса не образуется.

При использовании предлагаемого состава в промысловых условиях обеспечивается повышение эффективности изоляционных работ в 1,5-2 раза, в сравнении с традиционными составами на основе силикатов натрия и акриловых полимеров, при ликвидации заколонных перетоков и выравнивании профиля приемистости скважин, изоляции зон поглощения и водопроявления при бурении скважин, создании изоляционного экрана в пластах с водонефтяной зоной, снижении проницаемости зоны кольматации ПЗП, сформированной в процессе бурения, для предупреждения раствора при креплении скважин.

Изобретение относится к нефтедобыче. Технический результат - повышение изолирующей способности состава в условиях неоднородных по проницаемости водо- и нефтегазонасыщенных коллекторов при наличиии пластовых вод разной степени минерализации. Состав содержит метасиликат натрия, оксиэтилцеллюлозу, продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот, содержащий не менее 30% сухого остатка, не менее 1,7 мг•экв/л натриевых мыл синтетических жирных кислот и не более 1,0% свободной щелочи из расчета на сухой остаток, и воду. 2 табл.

Состав для изоляции пластовых вод в скважине, содержащий полимер, силикат натрия и воду, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот, содержащий не менее 30% сухого остатка, не менее 1,7 мг • экв/л натриевых мыл синтетических жирных кислот и не более 1,0% свободной щелочи из расчета на сухой остаток, в качестве полимера состав содержит оксиэтилцеллюлозу, а в качестве силиката натрия - метасиликат натрия при соотношении в нем Na₂O : SiO₂ ≈ 1,0, при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
Метасиликат натрия - 4,0 - 10,0
Указанный продукт на основе омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот (в пересчете на активную основу) - 0,5 - 3,0
Оксиэтилцеллюлоза - 0,1 - 0,45
Вода - Остальное