СОСТАВ ДЛЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТОВ Российский патент 2000 года по МПК E21B33/138 

Описание патента на изобретение RU2158348C2

Изобретение относится к области композиций на основе высокомолекулярных соединений, а именно водопоглощающих акриловых сополимеров, применяемых в процессах изоляции нефтяных и газовых скважин.

При бурении и эксплуатации буровых скважин много средств и времени расходуется на борьбу с обвалообразованиями, с нефтегазоводопроявлениями, с катастрофическими поглощениями бурового раствора, обусловленными пещеристо-трещиноватыми, пещеристо-щелевыми и кавернозными коллекторами. С целью селективного изменения проницаемости подземных пористых структур проводят герметизацию скважин с использованием составов, содержащих акриловые сополимеры и образующих герметичный гелеобразный слой либо на поверхности, либо в глубине пласта. При различных строительных и ремонтных работах в скважинах в последующем необходимо восстановление первоначальной проницаемости продуктивного пласта. Основными требованиями к качеству акриловых сополимеров, применяемых в процессах герметизации скважин с последующим восстановлением проницаемости продуктивного пласта, являются высокая степень водопоглощения и высокий коэффициент восстановления фильтрационных свойств.

Известны различные составы, содержащие акриловые сополимеры, используемые в процессах герметизации нефте- и газодобывающих скважин.

Известен водный состав, содержащий водорастворимые полиакриламид и соли поливалентных металлов (Cr2(SO4)3) [1]. В процессе прокачки водного раствора состава в пласте при высоких температурах происходит образование нерастворимых в воде акриловых сополимеров с поперечными связями с высокой степенью водопоглощения. Полученный полимерный гелеобразный слой забивает трещины и герметизирует подземные пористые пластовые структуры.

Недостатком состава, содержащего водорастворимый полиакриламид, соли поливалентных металлов и воду, является низкая скорость восстановления проницаемости пласта - в течение 3-6 месяцев их использования.

Известен водный состав, включающий карбоксилатсодержащий полимер, хромкарбоксилатное комплексное соединение и простую минеральную кислоту [2]. Требуемая скорость гелеобразования достигается изменением концентрации минеральной кислоты в воде.

Использование в полимерном составе регулятора гелеобразования (кислоты) позволяет регулировать время гелеобразования в интервале температуры от 0 до 150 градусов. Реагенты транспортируют к месту применения, смешивают и закачивают в пласт.

При использовании составов, содержащих водорастворимые акриловые сополимеры, гелеобразователи и регуляторы гелеобразования, в пласте образуются герметичные водоизолирующие гелеобразные слои с высокой степенью водопоглощения (от 40 до 500 г жидкости на 1 г полимера) и с низкими фильтрационными свойствами.

Недостатком составов, содержащих водорастворимые акриловые сополимеры, гелеобразователи, регуляторы гелеобразования и воду, является низкая скорость восстановления проницаемости пласта - в течение 3-6 месяцев их использования.

Наиболее близким к заявляемому составу является состав, включающий не растворимые в воде, но хорошо ее поглощающие акриловые сополимеры и воду. Полимерные частицы в сухом виде имеют размер < 20 мкм, а в набухшем состоянии от 0,5 до 200 мкм [3]. Степень поглощения водонерастворимых акриловых сополимеров составляет до 80 г/г 2%-ного раствора хлористого натрия.

Сополимеры получены путем полимеризации α- β -ненасыщенных амидов или их N-замещенных производных и других мономеров, сшитых N,N-алкилен-бис-акриламидов из расчета 5-5000 весовых частей бис-акриламида на 1 млн. весовых частей мононенасыщенных мономеров.

Водонерастворимые акриловые сополимеры поставляют к скважине, смешивают с водой и закачивают полученную суспензию полимерных частиц в воде в скважину. При попадании суспензии полимерных частиц на участки с высокой пористостью происходит забиванию этих пор полимерным гелем.

При использовании полимерных составов, содержащих не растворимые в воде, но поглощающие ее акриловые сополимеры, в пласте образуются герметичные водоизолирующие гелеобразные слои с высокой степенью водопоглощения (от 40 до 500 г жидкости на 1 г полимера) и с низкими фильтрационными свойствами.

Недостатком составов, содержащих водонерастворимые акриловые сополимеры и воду, является низкая скорость восстановления проницаемости пласта - в течение 3- 6 месяцев их использования.

Назначение предлагаемого состава, содержащего водонерастворимые акриловые сополимеры и воду, заключается в изменении проницаемости пласта в широком диапазоне регулируемого времени, температуры и степени минерализации воды, временной герметизации скважины с последующим восстановлением первоначальной проницаемости пласта.

Сущность изобретений заключается в содержании в составе, включающем водонерастворимый акриловый сополимер и воду, дополнительно окислителя и щелочного агента при массовом соотношении компонентов, мас.%:
водопоглощающий акриловый сополимер - 0,1-5
окислитель - 0,001 - 0,4
щелочной агент - 0,001-0,2
вода - остальное.

В качестве окислителя состав содержит персульфаты или хлораты, или перхлораты калия или натрия, или аммония.

В качестве щелочного агента используют гидроксид натрия, гидроксид калия, углекислый натрий.

В качестве водонерастворимого акрилового сополимера используют (со)полимеры акриламида, акриловой кислоты или ее солей натрия, или калия, или аммония, N-моно- или N,N-дизамещенных производных акриламида. Степень водопоглощения сополимеров составляет 10-1000 г жидкости на 1 г полимера. Содержание активного вещества в полимерном продукте составляет 50-90 мас.%. Размер полимерных гранул 0,01-10 мм.

Водонерастворимые акриловые сополимеры получают известными способами: путем полимеризации вышеуказанных сомономеров в водных растворах, эмульсиях, суспензиях, используя в качестве инициаторов полимеризации окислительно-восстановительные системы, например, персульфат калия и метабисульфит натрия, азоинициаторы; либо путем модификации гидролизом неионогенных сополимеров (после полимеризации полученные сополимеры гидролизуют в присутствии гидроксидов и карбонатов металлов).

Состав получают на месте применения путем смешения в пластовой воде водопоглощающего акрилового сополимера, щелочного агента и окислителя и закачивают в скважину полученную суспензию набухших в воде полимерных частиц.

Оценку эффективности действия состава в процессах герметизации скважин и восстановления проницаемости пласта проводят по тестовой методике определения фильтруемости известного состава и предлагаемого состава после выдержки в солевых растворах при высоких температурах в течение определенного времени.

Согласно тесту, готовят известные и предлагаемые составы, содержащие водопоглощающие акриловые сополимеры заданной концентрации в солевом растворе, содержащем 135 г/л NaCl, и выдерживают при 70 градусах в течение 6, 18, 24 и 48 часов. Исследуют фильтруемость водных растворов составов через фильтр Шотта "пор 100".

О герметизирующей способности составов, содержащих водонерастворимые акриловые сополимеры, судят по отсутствию их фильтруемости через 6-18 часов (в иллюстрационных примерах обозначается знаком "-").

О восстановлении проницаемости фильтра (пласта) свидетельствует полная фильтруемость водных растворов составов через 24-48 часов выдержки при высокой температуре (обозначаемая в иллюстрационных примерах знаком "+").

При использовании окислителя в составе менее заявляемого количества 0,001% восстановление фильтруемости солевых растворов через фильтр происходит через длительное время: 5 дней. При использовании окислителя более заявляемого количества 0,4% восстановление фильтруемости происходит в течение малого промежутка времени - 12 часов, не позволяющего проводить ремонтные работы в скважинах.

При использовании щелочного агента менее заявляемого количества 0,001 восстановление фильтруемости солевых растворов через фильтр происходит через длительное время: 5 дней. При использовании щелочного агента более заявляемого количества 0,2% восстановление фильтруемости происходит в течение малого промежутка времени - 10 часов, не позволяющего проводить ремонтные работы в скважинах.

При использовании водопоглощающего акрилового сополимера менее заявляемого количества 0,1% получают неудовлетворительный эффект по герметизации пласта - наблюдается фильтруемость водного раствора полимерного состава через фильтр. При использовании более заявляемого количества 5% не происходит улучшения эффективности действия полимерного состава: герметизации и восстановления фильтруемости фильтра через требуемое время его использования - 48 часов.

Отличительными признаками предлагаемого состава являются дополнительное содержание в нем щелочного агента, окислителя и массовое соотношение компонентов в составе.

Отличительные признаки являются новыми и не следуют из уровня техники.

Совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает достижение нового технического результата: состав, включающий водопоглощающие акриловые сополимеры, окислитель, щелочной агент и воду, позволяет изменять проницаемость пласта в широком диапазоне регулируемого времени, температуры и минерализации пластовых вод: временно герметизировать скважину при буровых или ремонтных работах в течение 18-36 часов с последующим восстановлением проницаемости пласта после 24-48 часов.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1
1 г водопоглощающего сополимера, содержащего 64 моль.% акрила, 36 моль.% акрилата натрия и 0,0025 моль.% метиленбисакриламида, имеющего степень поглощения солевого раствора 50 г/г сополимера и размер полимерных частиц 0,02 мм, смешивают с 99 г солевого раствора с получением суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 1% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости состава по тестовой методике при выдержке при 70 градусах.

Смешивают с 99 г солевого раствора 0,1 г гидроксида натрия, 0,05 г персульфата калия и 1 г вышесказанного водопоглощающего акрилового сополимера для получения суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 1% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости нового состава по тестовой методике.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2
2,5 г водопоглощающего сополимера, содержащего 70 моль.% акриламида, 27 моль. % акрилата натрия, 3 моль.% акриловой кислоты и 0,01 моль.% метиленбисакриламида, имеющего степень поглощения солевого раствора 35 г/г сополимера и размер полимерных частиц 5 мм, смешивают с 97,5 г солевого раствора с получением суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 2,5% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости состава по тестовой методике при выдержке при 70 градусах.

Смешивают с 97,2 г солевого раствора 0,2 г углекислого натрия, 0,1 перхлората калия и 2, 5 г вышеуказанного водопоглощающего акрилового сополимера для получения суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 2,5% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости нового состава по тестовой методике.

Сравнительные результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3
5 г водопоглощающего сополимера, содержащего 90 моль.% акриламида, 10 моль.% акрилата аммония и 0,005 моль.% метиленбисакриламида, имеющего степень поглощения солевого раствора 22 г/г сополимера и размер полимерных частиц 1 мм, смешивают с 95 г солевого раствора с получением суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 5% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости состава по тестовой методике при выдержке при 70 градусах.

Смешивают с 94,4 г солевого раствора 0,4 г гидроксида калия, 0,2 г персульфата аммония, 5 г вышеуказанного водопоглощающего акрилового сополимера для получения суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 5% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости нового состава по тестовой методике.

Сравнительные результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4
0,5 г водопоглощающего сополимера, содержащего 80 моль.% акриламида, 15 моль. % акрилата натрия, 5 моль.% диэтилакриламида и 0,003 моль.% метиленбисакриламида, имеющего степень поглощения солевого раствора 70 г/г сополимера и размер полимерных частиц 2 мм, смешивают с 99,5 г солевого раствора с получением суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 0,5% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости состава по тестовой методике.

Смешивают с 99,5 г солевого раствора 0,005 г гирдоксида натрия, 0,003 г персульфата калия и 0,5 г вышеуказанного водопоглощающего акрилового сополимера для получения суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 0,5% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости нового состава по тестовой методике.

Сравнительные результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 5
0,1 г водопоглощающего сополимера, содержащего 80 моль.% акриламида, 20 моль. % диметилакриламида, 5 моль.% акрилата калия и 0,0015 моль.% метиленбисакриламида, имеющего степень поглощения солевого раствора 80 г/г сополимера и размер полимерных частиц 1,0 мм, смешивают с 99,9 г солевого раствора с получением суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 0,1% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости состава по тестовой методике.

Смешивают с 99,8 г солевого раствора 0,1 г гидроксида калия, 0,05 г перхлората калия, 0,1 г вышеуказанного водопоглощающего акрилового сополимера для получения суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 0,1% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости нового состава по тестовой методике.

Сравнительные результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 6
Аналогично примеру 1 смешивают с солевым раствором 0,001 г гироксида натрия, 0,001 г персульфата калия и 0,05 г водопоглощающего акрилового сополимера для получения суспенизии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 0,05% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости нового состава по тестовой методике.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 7
Аналогично примеру 1 смешивают с солевым раствором 0,4 г гидроксида натрия, 0,2 г персульфата калия и 5,1 г водопоглощающего сополимера для получения суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 5,1% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости нового состава по тестовой методике.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 8
Аналогично примеру 1 смешивают с солевым раствором 0,005 г гидроксида натрия, 0,001 г персульфата калия и 0,1 г водопоглощающего сополимера для получения суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 0,1% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости нового состава по тестовой методике.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 9
Аналогично примеру 1 смешивают с солевым раствором 0,45 г гидроксида натрия, 0,2 г персульфата калия и 5 г водопоглощающего сополимера с получением суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 5% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости состава по тестовой методике.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 10
Аналогично примеру 1 смешивают с солевым раствором 0,001 г гидроксида натрия, 0,0005 г персульфата калия и 0,1 г водопоглощающего сополимера для получения суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 0,1% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости состава по тестовой методике.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 11
Аналогично примеру 1 смешивают с солевым раствором 0,4 г гидроксида натрия, 0,25 г персульфата калия и 5 г водопоглощающего акрилового сополимера для получения суспензии набухших полимерных частиц с массовой долей сополимера 5% в течение 15 минут и проводят испытания на изменение фильтруемости нового состава по тестовой методике.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Использованная литература
1. Уханов Р.Ф., Крылов В.И., Куксов А.К., Мироненко О.И., Мищенко В.И. в сб. : "Материалы 7-ого Всесоюзного научного семинара по гидравлике промывочных жидкостей тампонажных растворов, 1980". Баку, 1980, с. 40-41.

2. Патент США 4723605 E 21 B 33/138, 1988.

3. Патент США 4172066 (прототип) C 08 L 33/26, 1979.

Похожие патенты RU2158348C2

название год авторы номер документа
СОСТАВ ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТОВ 1997
  • Кучеровский В.М.
  • Димитров И.Е.
  • Поп Г.С.
  • Байбурдов Т.А.
  • Ступенькова Л.Л.
  • Хоркин А.А.
RU2158349C2
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ АКРИЛАМИДА 2001
  • Байбурдов Т.А.
  • Андреева Н.А.
  • Тарасова В.И.
  • Ступенькова Л.Л.
  • Хоркин А.А.
RU2196825C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЛИЗОВАННОГО ПОЛИАКРИЛАМИДА ДЛЯ ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИХ СОСТАВОВ 2000
  • Байбурдов Т.А.
  • Ступенькова Л.Л.
  • Хоркин А.А.
  • Родионова Л.А.
  • Манырин В.Н.
  • Гайсин Р.Ф.
  • Кабо В.Я.
RU2175975C1
СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ГИДРОКСИДНЫХ ОСАДКОВ ПРИРОДНЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД 2001
  • Байбурдов Т.А.
  • Ступенькова Л.Л.
  • Симонцев Д.В.
  • Сафонова Ю.А.
  • Шахова Г.В.
RU2222502C2
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ОКИСЛЕНИЯ ПРОПИЛЕНА 2003
  • Луйксаар Л.С.
  • Луйксаар И.В.
  • Шаповалов С.В.
  • Хоркин А.А.
RU2236292C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОПОЛИМЕРОВ НА ОСНОВЕ АКРИЛОНИТРИЛА 1993
  • Фомин В.А.
  • Сивенков Е.А.
  • Синеокова О.А.
  • Радбиль Т.И.
RU2084463C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИКАТОРА ДЛЯ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА 1992
  • Жильцов В.В.
  • Малафеева А.Г.
  • Смагин А.М.
  • Зайлер В.Ф.
RU2074202C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОКЛАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЛЕГКОЙ ОДЕЖДЫ 2003
  • Бесшапошникова В.И.
  • Жилина Е.В.
  • Зайцева Н.А.
  • Милютина Н.М.
RU2233107C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЕМНОГО НЕТКАНОГО УТЕПЛИТЕЛЯ ДЛЯ ОДЕЖДЫ 2004
  • Бесшапошникова Валентина Иосифовна
  • Куликова Татьяна Владимировна
  • Зайцева Нина Александровна
  • Синицына Тамара Николаевна
RU2287031C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКРИЛОВОГО ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛЯ 2004
  • Зайцева Нина Александровна
  • Милютина Нина Михайловна
  • Хоркин Анатолий Алексеевич
  • Шаповалов Сергей Васильевич
RU2275386C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 158 348 C2

Реферат патента 2000 года СОСТАВ ДЛЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к области композиций на основе высокомолекулярных соединений, а именно водопоглощающих акриловых сополимеров, применяемых в процессах изоляции нефтяных и газовых скважин. Состав для изменения проницаемости пластов содержит водопоглощающий акриловый сополимер, окислитель, щелочной агент, при следующем соотношении компонентов, мас.%: акриловый сополимер 0,1-5,0; окислитель 0,001-0,4; щелочной агент 0,001-0,2; вода остальное. Технический результат - изменение проницаемости продуктивного пласта при высоких температурах и минерализации пластовых вод в широком диапазоне регулируемого времени, гермитизации скважины при буровых и ремонтных работах в течение 18-36 ч с последующим восстановлением проницаемости пласта после 24-48 ч. 1 з.п.ф.-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 158 348 C2

1. Состав для изменения проницаемости пластов, включающий водопоглощающий акриловый сополимер и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит щелочной агент и окислитель при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:
Водопоглощающий акриловый сополимер - 0,1 - 5
Окислитель - 0,001 - 0,4
Щелочной агент - 0,001 - 0,2
Вода - Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя он содержит персульфаты и хлораты, или перхлораты калия или натрия, или аммония.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2158348C2

US 4172066 A, 23.10.1979
Способ разработки неоднородных по проницаемости нефтяных пластов 1987
  • Доброскок Б.Е.
  • Кубарева Н.Н.
  • Муслимов Р.Х.
  • Вышенский М.В.
  • Кандаурова Г.Ф.
SU1501597A1
Способ разработки нефтяных месторождений с химически восстанавливающей пластовой средой 1989
  • Городнов Владимир Павлович
  • Рыскин Александр Юрьевич
  • Герштанский Олег Сергеевич
  • Кощеев Игорь Геннадьевич
  • Высочинский Александр Семенович
SU1627678A1
Состав для изоляции водопритока в скважину 1980
  • Городнов Владимир Павлович
  • Швецов Игорь Александрович
  • Перунов Валентин Петрович
  • Офицерова Валентина Георгиевна
SU985255A1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ 1996
  • Морозов В.Ю.
  • Старкова Н.Р.
  • Чернышов А.В.
  • Заров А.А.
RU2117143C1
US 4690971 A, 01.09.1981
US 3490533 A, 20.01.1970.

RU 2 158 348 C2

Авторы

Кучеровский В.М.

Димитров И.Е.

Поп Г.С.

Зотов А.С.

Байбурдов Т.А.

Ступенькова Л.Л.

Хоркин А.А.

Галецкий Д.Н.

Даты

2000-10-27Публикация

1997-10-09Подача